搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

拉曼型自由电子激光器中相对论电子运动稳定性的比较研究

徐勇根 王时建 吉驭嫔 徐竟跃 卢宏 刘晓旭 张世昌

引用本文:
Citation:

拉曼型自由电子激光器中相对论电子运动稳定性的比较研究

徐勇根, 王时建, 吉驭嫔, 徐竟跃, 卢宏, 刘晓旭, 张世昌

Comparative study of relativistic electron motion stability in a Raman free-electron laser

Xu Yong-Gen, Wang Shi-Jian, Ji Yu-Pin, Xu Jing-Yue, Lu Hong, Liu Xiao-Xu, Zhang Shi-Chang
PDF
导出引用
  • 拉曼型自由电子激光器作为一种兆瓦级高功率毫米波、太赫兹波辐射源, 其电子的运动稳定性对整体器件的性能至关重要.本文采用科尔莫戈罗夫熵方法, 以典型的麻省理工学院公布的实验数据为例, 比较研究拉曼型正向导引磁场和反向导引磁场两类自由电子激光器中相对论电子的运动稳定性. 结果表明:摇摆器绝热压缩磁场对电子运动的稳定性无实质性影响, 但对电子运动影响大; 电子束自身场在拉曼型正向导引磁场自由电子激光器中使电子运动稳定性变差, 而在拉曼型反向导引磁场自由电子激光器中则可改善电子运动稳定性.
    In the Raman free-electron laser as a high-power radiation source with megawatt in millimeter and terahertz wave ranges, the stability of relativistic electron motion is of importance for the performance of the device. By making use of the reported MIT experimental data and Kolmogorov entropy, comparative study is carried out on the stability of the relativistic electron motion in a Raman free-electron laser with positive/reversed guide magnetic field. Results show that the wiggler adiabatic field has trivial influence on the stability of electron motion but substantially affects the electron motion itself in both positive and reversed guide magnetic field cases; the self-field of the electron beam deteriorates the motion stability in the case of a positive guide magnetic field, but favors the motion stability in the case of a reversed guide magnetic field.
    • 基金项目: 四川省教育厅科研基金(批准号:12ZB136)和西华大学重点科研基金(批准号:Z1123329)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Foundation of Sichuan Provincial Department of Education, China (Grant No. 12ZB136) and the Xihua University Foundation, China (Grant No. Z1123329).
    [1]

    Marshall T C 1985 Free-Electron Lasers (New York:Macmillan Publishing Company) Chaps. 1, 2, 3

    [2]

    Zhang S C 1994 Introduction of Free-Electron Lasers (Chengdu:Southwest Jiaotong University Press) Chaps. 1, 2, 3, 6 (in Chinese) [张世昌 1994自由电子激光导论 (成都:西南交通大学出版社) 第1, 2, 3, 6章]

    [3]

    Emma P, Akre R, Arthur J, Binota R, Bostedt C 2012 Nature Photonics 4 641

    [4]

    Tersuya H 2011 Synchrotron Radiation News 24 20

    [5]

    Orzechowski T, Anderson B, Clark J, Fawley W, Pau A, Prosnitz D, Scharlemann E, Yarema S 1986 Phys. Rev. Lett. 57 2172

    [6]

    Conde M, Bekefi G 1991 Phys. Rev. Lett. 67 3082

    [7]

    Xie J, Zhuang J, Huang Y, Li Y, Lin S, Yang R, Zhong Y, Zhang L, Wu G, Zhang Y, Chao C, Li L, Fu E, Su J, Wang Y, Wang G 1995 Nucl. Instru. Meth. Phys. Res. A358 256

    [8]

    Jin X, Li M, Xu Z, Li W, Yang X 2006 High Energy Phys. & Nucl. Phys. 30 96 (in Chinese) [金晓, 黎明, 许州, 黎维华, 杨兴繁 2006 高能物理与核物理 30 96]

    [9]

    Dai J, Deng H, Dai Z 2012 Phys. Rev. Lett. 108 034802

    [10]

    Labat M, Bellaveglia M, Bougeard M, Carre B, Ciocci F 2011 Phys. Rev. Lett. 107 224801

    [11]

    Son S, Moon S 2012 Phys. Plasmas 19 063102

    [12]

    Zhang S C 2010 Phys. Plasmas 17 053102

    [13]

    Lin X, Zhang J, Lu Y, Luo F, Lu S, Yu T, Dai Z 2010 Chin Phys. Lett. 27 044101

    [14]

    Kong Y Y, Zhang S C 2011 Acta Phys. Sin. 60 095201 (in Chinese) [孔艳岩, 张世昌2011 60 095201]

    [15]

    Ginzburg N, Golubev I, Kaminsky A, Kuzikov S, Perelstein E 2011 Phys. Rev. ST Accel. Beams 14 041002

    [16]

    Vikharev A, Ginzburg N, Golubev I, Danilov Y, Zaitsev N 2011 Tech. Phys. Lett. 37 102

    [17]

    Chen C, Davidson R C 1990 Phys. Fluids B 2 171

    [18]

    Chen C, Davidson R C 1990 Phys. Rev. A 42 5041

    [19]

    Spindler G, Renz G 1991 Phys. Fluids B 3 3517

    [20]

    Zhang S C, Xu Y, Liu Q X 1993 Phys. Rev. E 48 3952

    [21]

    Zhang S C, Xu Y 1993 Phys. Lett. A 179 311

    [22]

    Nasr N, Mehdian H, Hasanbeigi A 2011 Phys. Plasmas 18 043104

    [23]

    Abarbanel H, Brown R, Sidorovich J, Tsimring L 1993 Rev. Mod. Phys. 65 1331

    [24]

    Benettin G, Galgani L, Strelcyn J 1976 Phys. Rev. A 14 2338

    [25]

    Zhang S C, Liu Q X, Xu Y 1994 Acta Phys. Sin. 43 225 (in Chinese) [张世昌, 刘庆想, 徐勇 1994 43 225]

    [26]

    Zhang S C, Elgin J 2004 Phys. Plasmas 11 1663

    [27]

    Taghavi A, Esmaeilzadeh M, Fallah M 2010 Phys. Plasmas 17 093103

    [28]

    Zhang S C 2013 Phys. Lett. A 377 319

    [29]

    Fajans J, Bekefi G, Yin Y Z 1985 Phys. Fluids 28 1995

    [30]

    Freund H, Ganguly A 1986 Phys. Rev. A 33 1060

  • [1]

    Marshall T C 1985 Free-Electron Lasers (New York:Macmillan Publishing Company) Chaps. 1, 2, 3

    [2]

    Zhang S C 1994 Introduction of Free-Electron Lasers (Chengdu:Southwest Jiaotong University Press) Chaps. 1, 2, 3, 6 (in Chinese) [张世昌 1994自由电子激光导论 (成都:西南交通大学出版社) 第1, 2, 3, 6章]

    [3]

    Emma P, Akre R, Arthur J, Binota R, Bostedt C 2012 Nature Photonics 4 641

    [4]

    Tersuya H 2011 Synchrotron Radiation News 24 20

    [5]

    Orzechowski T, Anderson B, Clark J, Fawley W, Pau A, Prosnitz D, Scharlemann E, Yarema S 1986 Phys. Rev. Lett. 57 2172

    [6]

    Conde M, Bekefi G 1991 Phys. Rev. Lett. 67 3082

    [7]

    Xie J, Zhuang J, Huang Y, Li Y, Lin S, Yang R, Zhong Y, Zhang L, Wu G, Zhang Y, Chao C, Li L, Fu E, Su J, Wang Y, Wang G 1995 Nucl. Instru. Meth. Phys. Res. A358 256

    [8]

    Jin X, Li M, Xu Z, Li W, Yang X 2006 High Energy Phys. & Nucl. Phys. 30 96 (in Chinese) [金晓, 黎明, 许州, 黎维华, 杨兴繁 2006 高能物理与核物理 30 96]

    [9]

    Dai J, Deng H, Dai Z 2012 Phys. Rev. Lett. 108 034802

    [10]

    Labat M, Bellaveglia M, Bougeard M, Carre B, Ciocci F 2011 Phys. Rev. Lett. 107 224801

    [11]

    Son S, Moon S 2012 Phys. Plasmas 19 063102

    [12]

    Zhang S C 2010 Phys. Plasmas 17 053102

    [13]

    Lin X, Zhang J, Lu Y, Luo F, Lu S, Yu T, Dai Z 2010 Chin Phys. Lett. 27 044101

    [14]

    Kong Y Y, Zhang S C 2011 Acta Phys. Sin. 60 095201 (in Chinese) [孔艳岩, 张世昌2011 60 095201]

    [15]

    Ginzburg N, Golubev I, Kaminsky A, Kuzikov S, Perelstein E 2011 Phys. Rev. ST Accel. Beams 14 041002

    [16]

    Vikharev A, Ginzburg N, Golubev I, Danilov Y, Zaitsev N 2011 Tech. Phys. Lett. 37 102

    [17]

    Chen C, Davidson R C 1990 Phys. Fluids B 2 171

    [18]

    Chen C, Davidson R C 1990 Phys. Rev. A 42 5041

    [19]

    Spindler G, Renz G 1991 Phys. Fluids B 3 3517

    [20]

    Zhang S C, Xu Y, Liu Q X 1993 Phys. Rev. E 48 3952

    [21]

    Zhang S C, Xu Y 1993 Phys. Lett. A 179 311

    [22]

    Nasr N, Mehdian H, Hasanbeigi A 2011 Phys. Plasmas 18 043104

    [23]

    Abarbanel H, Brown R, Sidorovich J, Tsimring L 1993 Rev. Mod. Phys. 65 1331

    [24]

    Benettin G, Galgani L, Strelcyn J 1976 Phys. Rev. A 14 2338

    [25]

    Zhang S C, Liu Q X, Xu Y 1994 Acta Phys. Sin. 43 225 (in Chinese) [张世昌, 刘庆想, 徐勇 1994 43 225]

    [26]

    Zhang S C, Elgin J 2004 Phys. Plasmas 11 1663

    [27]

    Taghavi A, Esmaeilzadeh M, Fallah M 2010 Phys. Plasmas 17 093103

    [28]

    Zhang S C 2013 Phys. Lett. A 377 319

    [29]

    Fajans J, Bekefi G, Yin Y Z 1985 Phys. Fluids 28 1995

    [30]

    Freund H, Ganguly A 1986 Phys. Rev. A 33 1060

  • [1] 李靖, 刘运全. 基于相对论自由电子的量子物理.  , 2022, 71(23): 233302. doi: 10.7498/aps.71.20221289
    [2] 王时建, 徐勇根, 吉驭嫔, 徐竟跃, 卢宏, 刘晓旭, 张世昌. 短波长自由电子激光器电子运动特性研究.  , 2013, 62(14): 144103. doi: 10.7498/aps.62.144103
    [3] 杜广星, 钱宝良. 准矩形截面强流相对论带状电子束的传输.  , 2010, 59(7): 4626-4633. doi: 10.7498/aps.59.4626
    [4] 刘静, 舒挺, 李志强. 层流平衡相对论电子束束流特性的数值计算.  , 2010, 59(3): 1895-1901. doi: 10.7498/aps.59.1895
    [5] 胡 旻, 祝大军, 刘盛纲. 强流相对论电子束双腔纵向自调制研究.  , 2005, 54(6): 2633-2637. doi: 10.7498/aps.54.2633
    [6] 李治宽. 自由电子激光器中的电子阻尼运动.  , 2000, 49(5): 893-897. doi: 10.7498/aps.49.893
    [7] 陈式刚, 王文杰, 王光瑞. 储存环型自由电子激光器光场混沌的控制.  , 1995, 44(6): 862-871. doi: 10.7498/aps.44.862
    [8] 赵东焕. 自由电子激光器中电子与波的相互作用及其增益分析.  , 1994, 43(9): 1447-1454. doi: 10.7498/aps.43.1447
    [9] 张世昌, 刘庆想, 徐勇. 反向导引场自由电子激光器中平衡态电子的类熵量.  , 1994, 43(2): 225-232. doi: 10.7498/aps.43.225
    [10] 凌根深, 钱宝良, 陈德明, 李传胪, 刘永贵. 圆柱型填充介质慢波自由电子激光器的理论分析.  , 1993, 42(10): 1595-1599. doi: 10.7498/aps.42.1595
    [11] 束小建. 带轴向引导磁场自由电子激光器中的电子轨迹与稳定性.  , 1991, 40(10): 1624-1631. doi: 10.7498/aps.40.1624
    [12] 陈基忠, 王明常, 王之江, 陆载通. 光学速调管结构喇曼自由电子激光器研究.  , 1990, 39(9): 1379-1384. doi: 10.7498/aps.39.1379
    [13] 卞伯达, 林景, 郭世宠, 蔡诗东. 弱相对论捕获电子哨声模不稳定性.  , 1990, 39(2): 218-224. doi: 10.7498/aps.39.218
    [14] 王昌标. 自由电子迴旋谐振激光器.  , 1989, 38(8): 1215-1224. doi: 10.7498/aps.38.1215
    [15] 方洪烈, 傅淑芬, G. T. 穆尔. 自由电子激光器的稳定脉冲解.  , 1984, 33(7): 935-942. doi: 10.7498/aps.33.935
    [16] 石秉仁. 相对论性电子束的类Tokamak平衡.  , 1983, 32(4): 507-514. doi: 10.7498/aps.32.507
    [17] 霍裕平. 变参数自由电子激光器中电子的随机运动.  , 1982, 31(10): 1337-1347. doi: 10.7498/aps.31.1337
    [18] 郭书印. 对头碰相对论电子束引起的不稳定性.  , 1982, 31(2): 143-149. doi: 10.7498/aps.31.143
    [19] 童林夙. 电子束在周期场中的稳定性.  , 1964, 20(8): 761-776. doi: 10.7498/aps.20.761
    [20] 何国柱. 周期场聚焦电子束.  , 1958, 14(5): 376-392. doi: 10.7498/aps.14.376
计量
  • 文章访问数:  6505
  • PDF下载量:  610
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-10-09
  • 修回日期:  2012-11-07
  • 刊出日期:  2013-04-05

/

返回文章
返回
Baidu
map