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　第

13

卷　第

4

期

　

2001

年

7

月

强激光与粒子束

HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMS

.13,

No

.4

　

Vol

.,2001

　

Jul

文章编号

:1001

2

4322

(

2001

)

04

2

0513

2

04

ELV

-

8

型加速管电子光学性能研究

陈思富

1

,

　殷学军

2

,

　刘振灏

2

,

　张仲发

2

,

　郑　威

2

,

　徐宗宝

2

(

1.

中国工程物理研究院流体物理研究所

,

四川绵阳

621900;

2.

中国科学院近代物理研究所

,

甘肃兰州

730000

)

①

　　摘　要

:

　

ELV

2

8

型加速器的加速管分为变梯度加速管段和等梯度加速管段两部分。阴

极为六硼化镧平面阴极。电子束的聚焦采用变梯度场聚焦

,

使电子束成为层流束。电子枪的平

面电极使得阴极发射面前的电场均匀

,

从而使得加速管的电子光学系统对初始条件不过于敏

感

,

而便于电子枪的替换。

　　关键词

:

　

ELV

2

8

型加速管

;

六硼化镧阴极

;

变梯度加速管

　　中图分类号

:

O

463.1

　　　　文献标识码

:

A

　　

ELV

型加速器是由苏联科学院核物理研究所研究并投入批量生产的一种直流高压型大功率加速

器

[1]

。该类型加速器的高压系统是一个谐振式整流变压器

,

加速电子所需的高压电场是经次级的感应耦

合后

,

再经倍压整流而产生的。到目前为止

,

该研究所已研制了从

ELV

2

mini

到

ELV

2

8

等几种不同的型

号。由于该类型加速器具有效率高

造价低

结构紧凑等优点

,

因此倍受我国用户青睐。在我国辐射加

工行业中

,

目前已进口

11

台

ELV

2

8

型加速器

,

这也是目前我国从国外引进最多的一种加速器。

　　在

ELV

2

8

型加速器的电子光学系统中

,

电子发射系统采用的是六硼化镧平面阴极

,

而加速器没有

专用的预聚焦系统

,

电子束的聚焦是靠加速管前面部分的非均匀场来实现的

,

这与其它辐照加速器不一

样

[2]

。本文研究了

ELV

2

8

型加速管在正常的工作状态下运行时

(

2.2

～

1.0

MeV

,25

mA

或

1.0

～

0

1

6

MeV

,15

mA

)

的电子光学性能。

1

　加速管的结构

　　

ELV

2

8

型加速器的加速管电极为平面电极

,

电子枪为平面阴极结构

,

它们的结构如图

1

所示。有关

尺寸为

:

加速管第二电极内径

<

20,

其余电极内径

<

100,

电极厚度

1

mm

,

电极间距

20

mm

。六硼化镧圆片

<

10,

紧靠阴极的平面电极

(

阴极外套

)

外径

<

30

。

Fig

.1

　

Schematicstructuresoftheelectrongun

(

a

)

andtheacceleratingtube

(

b

)

图

1

　电子枪

(

a

)

和加速管

(

b

)

结构示意图

　　加速管的前

11

个分压电阻阻值是不一样的

,

这段加速管构成了变梯度加速管段

;

其余的分压电阻

阻值都一样

,

这段加速管构成了等梯度加速管段。另外

,

电阻分压器上还串接了一个阻值为

0.1

M

8

的

①

收稿日期

:2000

2

11

2

24;

　修订日期

:2000

2

04

2

11

基金项目

:

中国科学院近代物理研究所专项基金资助课题

作者简介

:

陈思富

(

1971

2

)

,

男

,

在站博士后

,

从事加速器物理及束流诊断技术研究

;

绵阳

919

2

106

信箱。

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514

强激光与粒子束第

13

卷

电阻

,

用以测量束流的大小。

2

　加速管光学性能研究

2.1

　计算时的一些假定

　　在进行电子光学性能的计算时所用的计算程序是在

SLAC

2

226

的基础上改动而成的

[3]

。在计算时

作了一些假定

:

(

1

)

加速管电极所加电压是稳定的直流

;

(

2

)

计算时仅仅考虑由电阻分压而产生的静电

场

,

不考虑其它外场的影响

;

(

3

)

忽略二次粒子的影响

;

(

4

)

取等梯度管段的第五个电极作为封闭边界

(

因

为远离不等梯度加速管段的任一地方处的等位线几乎垂直于光轴

,

因而可以作为计算区域的边界

)

。

2.2

　六硼化镧阴极的工作状态

[4,5]

　　在实际运行时

,

六硼化镧阴极的发射处于温度限制状态。计算程序可按

Child

2来

Langmuir

定律

计算束流初始值

,

或者由六硼化镧的发射状态来确定其初始值。从计算的电子轨迹

(

图

2

和图

3

)

和发射

电流

(

930

mA