| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 主要符号对照表 | 第10-12页 |
| 第1章 绪论 | 第12-27页 |
| 1.1 现代直线加速器应用对低发射度束流的需求 | 第12-15页 |
| 1.1.1 XFEL | 第12-13页 |
| 1.1.2 MeV UED | 第13-14页 |
| 1.1.3 TSS | 第14-15页 |
| 1.2 光阴极、光阴极微波电子枪与光阴极注入器 | 第15页 |
| 1.3 基于光阴极注入器的低发射度束流研究现状 | 第15-24页 |
| 1.3.1 光阴极热发射度的优化 | 第17-19页 |
| 1.3.2 光阴极注入器中发射度的保持 | 第19-21页 |
| 1.3.3 超低束流发射度的测量 | 第21-24页 |
| 1.4 论文工作的主要内容与创新点 | 第24-27页 |
| 1.4.1 论文工作的主要内容 | 第25-26页 |
| 1.4.2 论文工作的主要创新点 | 第26-27页 |
| 第2章 超低束流发射度实现的基础理论 | 第27-48页 |
| 2.1 束流相空间与束流发射度 | 第27-28页 |
| 2.1.1 束流相空间 | 第27页 |
| 2.1.2 束流发射度 | 第27-28页 |
| 2.2 光阴极微波电子枪中存在的束流发射机制 | 第28-36页 |
| 2.2.1 光电发射 | 第28-32页 |
| 2.2.2 热发射 | 第32-33页 |
| 2.2.3 场致发射(暗电流) | 第33-36页 |
| 2.3 光阴极微波电子枪中束流的初始发射度 | 第36-42页 |
| 2.3.1 初始发射度(热发射度) | 第36-38页 |
| 2.3.2 阴极材料与激光参数对热发射度的影响 | 第38-39页 |
| 2.3.3 阴极表面状况与阴极表面RF场对热发射度的影响 | 第39-42页 |
| 2.3.4 高阶光电流对热发射度的影响 | 第42页 |
| 2.4 光阴极微波电子枪中束流发射度的增长 | 第42-44页 |
| 2.4.1 线性力引起的发射度增长 | 第43页 |
| 2.4.2 非线性力引起的发射度增长 | 第43页 |
| 2.4.3 束线元件的球差与色差对束流发射度的影响 | 第43-44页 |
| 2.5 光阴极微波电子枪束流发射度增长的补偿与抑制 | 第44-47页 |
| 2.5.1 线性发射度增长的补偿 | 第44-45页 |
| 2.5.2 非线性发射度增长的抑制 | 第45-47页 |
| 2.6 小结 | 第47-48页 |
| 第3章 随机缓变粗糙表面光阴极的粗糙度热发射度 | 第48-77页 |
| 3.1 光阴极的点扩散函数 | 第48-56页 |
| 3.1.1 正入射情形的光阴极点扩散函数 | 第49-52页 |
| 3.1.2 对Dowell发射度公式的修正 | 第52-55页 |
| 3.1.3 光电子相空间分布的近似形式 | 第55-56页 |
| 3.2 随机缓变粗糙表面光阴极的粗糙度热发射度 | 第56-70页 |
| 3.2.1 缓变粗糙表面 | 第56-58页 |
| 3.2.2 推广的动量点扩散函数 | 第58-61页 |
| 3.2.3 2D正弦表面 | 第61-63页 |
| 3.2.4 2D随机缓变粗糙表面 | 第63-67页 |
| 3.2.5 3D随机缓变粗糙表面 | 第67-70页 |
| 3.3 数值模拟验证 | 第70-76页 |
| 3.3.1 光阴极的量子效率与表面形态的关系 | 第70页 |
| 3.3.2 数值模拟配置 | 第70-72页 |
| 3.3.3 数值模拟原理 | 第72页 |
| 3.3.4 数值模拟结果 | 第72-73页 |
| 3.3.5 数值模拟与解析结果的对比 | 第73-76页 |
| 3.4 小结 | 第76-77页 |
| 第4章 纳米结构表面光阴极发射特性研究 | 第77-99页 |
| 4.1 表面等离激元与纳米表面光阴极 | 第77-84页 |
| 4.1.1 表面等离激元 | 第77-83页 |
| 4.1.2 表面等离激元光阴极 | 第83-84页 |
| 4.2 纳米表面光阴极的模拟优化 | 第84-86页 |
| 4.3 NPC离线反射率谱测量 | 第86-88页 |
| 4.3.1 宽谱反射率谱仪 | 第86-87页 |
| 4.3.2 银晶片的反射率谱 | 第87-88页 |
| 4.4 NPC参数的高功率实验测量 | 第88-93页 |
| 4.4.1 QE测量 | 第89-90页 |
| 4.4.2 电子产额扫描 | 第90-92页 |
| 4.4.3 多光子光电发射曲线 | 第92-93页 |
| 4.4.4 发射度测量 | 第93页 |
| 4.5 实验中一些现象的分析 | 第93-97页 |
| 4.5.1 高功率下的纳米表面结构损伤 | 第93-95页 |
| 4.5.2 cathode-plug设计导致的问题 | 第95-96页 |
| 4.5.3 离线宽带反射谱仪测量结果中600 nm处谐振峰的分析 | 第96-97页 |
| 4.6 小结 | 第97-99页 |
| 第5章 空间分离双频电子枪的优化设计 | 第99-123页 |
| 5.1 光阴极的极限热发射度 | 第99-108页 |
| 5.1.1 扁平束的极限热发射度 | 第99-105页 |
| 5.1.2 笔形束的极限热发射度 | 第105-108页 |
| 5.1.3 阴极热发射度与注入器出口处的发射度 | 第108页 |
| 5.2 双频光阴极微波电子枪 | 第108-110页 |
| 5.3 空间分离双频电子枪的腔型设计 | 第110-114页 |
| 5.3.1 腔型自动优化算法 | 第111-112页 |
| 5.3.2 腔型优化后的结构参数及场分布 | 第112-114页 |
| 5.4 空间分离双频电子枪的动力学验证 | 第114-121页 |
| 5.4.1 遗传算法优化器 | 第114-117页 |
| 5.4.2 遗传算法优化平台 | 第117-118页 |
| 5.4.3 基于遗传算法的双频电子枪注入器动力学优化 | 第118-121页 |
| 5.5 小结 | 第121-123页 |
| 第6章 总结与展望 | 第123-127页 |
| 参考文献 | 第127-135页 |
| 致谢 | 第135-137页 |
| 附录A 公式推导 | 第137-139页 |
| A.1 光滑光阴极上光电子动量的一阶矩和二阶矩 | 第137页 |
| A.2 公式3-15的推导 | 第137-139页 |
| 附录B 粗糙度热发射度数值模拟程序源代码 | 第139-171页 |
| B.1 粗糙表面surface.py | 第139-144页 |
| B.2 激光laser.py | 第144-147页 |
| B.3 阴极材料material.py | 第147-151页 |
| B.4 阴极表面电场field.py | 第151-153页 |
| B.5 光电发射模型pemodel.py | 第153-161页 |
| B.6 Dowell体发射模型dowell.py | 第161-170页 |
| B.7 模拟入口main.py | 第170-171页 |
| 附录C 遗传算法注入器优化器源代码 | 第171-214页 |
| C.1 生成器与运行器astracore.py | 第171-180页 |
| C.2 基础物理运算physicshelper.py | 第180-182页 |
| C.3 图形后处理plotplugins.py | 第182-186页 |
| C.4 统计后处理statplugins.py | 第186-203页 |
| C.5 遗传算法引擎gaoptimizer.py | 第203-209页 |
| C.6 优化器入口main.py | 第209-214页 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 | 第214-215页 |
