【摘 要】
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太赫兹技术被评为“改变未来世界的十大技术”之一,其在医学领域、国家安全、环境监测和材料检测等方面具有十分重要的研究价值。自由电子激光是目前获取高功率太赫兹波最有
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太赫兹技术被评为“改变未来世界的十大技术”之一,其在医学领域、国家安全、环境监测和材料检测等方面具有十分重要的研究价值。自由电子激光是目前获取高功率太赫兹波最有效的方法,而波荡器是自由电子激光的核心装置之一,提供电子束和光场的耦合环境。本论文主要针对华中科技大学在研的一套THz波段自由电子激光装置,研究其波荡器磁场积分的校正与测量。波荡器磁场一次积分和二次积分对通过波荡器的电子束产生影响,分别产生电子束的角度偏转和位置偏移,需要将其控制在可接受范围内。利用Radia软件建立波荡器模型,针对波荡器一次积分和二次积分误差,采用磁块端部调整和加装校正线圈两种方法进行调整。磁块端部调整是对于给定的磁块结构,分别调整磁块的高度、间隙和厚度,寻找积分与这些参数的关系,找到满足条件的最优值;在变间隙条件下,仅依靠端部无法满足所有间隙的积分场条件,需要通过对校正线圈施加电流调整波荡器积分,通过列出波荡器一次积分和二次积分与电流值的关系式,找到最优电流值。最后,基于波荡器磁场积分的测量要求,搭建了基于拉伸线法的波荡器磁场积分测量平台,然后利用测量数据与积分的关系求出一次积分和二次积分,并且对测量过程中的影响因素进行了详细的分析。该平台应用于THz装置中30周期波荡器的积分场测量。磁块端部调整和校正线圈法对波荡器的积分误差的校正具有较好的效果,在理论上能基本上消除误差,并且校正线圈法可以进行远程操作;拉伸线法具有较高的测量精度,一次积分和二次积分的重复测量误差分别小于2.5′10-6 T·m和2.5×10-6T·m2,满足测量HUST THz-FEL波荡器的要求。
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