加速器真空室常用材料二次电子发射系数的研究与测量

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纵观科学发展的漫长历史,人类对于物质结构的认识真可谓是永无止境。从原子到原子核,再到更小的基本粒子,人类对物质的更深层次的探索不断深入,而在整个探索过程中,粒子加速器作为探索工具起着不可替代的作用。随着加速器能量越来越高、亮度越来越强,一些影响能量及流强进一步提高的不利因素也相继出现。其中,对于高亮度储存环来说,电子云的影响不容忽视,如果电子云的密度足够大,将会导致束流的急剧损失或束流亮度的急剧减小。作为电子云的主要来源,真空室腔壁的二次电子发射必须要得到抑制,而采用一些技术措施降低材料的二次电子发射系数则是对这一问题的根本解决办法,因此,本论文针对这一课题做了一些相关的研究工作。 本论文对于当前抑制二次电子发射的一些新方法和新的处理工艺进行了详细的阐述,探讨和分析了这些方法可以用来降低材料的二次电子发射系数的理论依据以及这些方法抑制二次电子发射的机理。 二次电子发射及电子云的形成是一个比较复杂的物理过程,目前对此还没有形成统一准确的定论,而要进行抑制二次电子发射的研究,则必须对其基本理论做一些分析,对于可能影响实验结果的因素进行充分的了解,因此,本文也做了这方面的工作。 在理论上的准备完成以后,就进入了实验阶段。为此,我们根据实验要求和现有条件设计研制了一套用于加速器束流管道真空室常用材料的二次电子发射系数的专用测量系统。其中,系统的设计内容包括电子枪的优化设计、测量电路的设计以及测量方法的选择。为验证此系统的实用性,用此系统试测量了原电子能量在0-3keV时未经过处理的不锈钢、无氧铜、TiN膜等材料的二次电子发射系数,对误差来源及结果进行了分析。由于装置设计时条件的限制,因此该装置还不完善,还有很大的改进空间。 论文最后给出了下一步的研究方向,对测量系统的改进提出了现实可行的意见,相信在现有研究基础上坚持不懈的努力,一定能够在加速器界抑制二次电子发射的研究领域取得更大的成果。 我国对抑制加速器真空室材料二次电子发射的研究还处于初步阶段,在这方面所做的研究工作及取得的成果相对来说还很少,与国外同行相比还有不小的差距,本论文在这方面做了一些起步性的探索,可为国内其他在这一领域进行研究的科研人员以参考,对于国内在此领域的深入研究起着一定的推动作用。
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