Research on Micro FEL driven by a Micro Electron Beam from a Spindt Cathode

Spindt阴极微电子束驱动微FEL的研究

• 批准号: 04452313
• 负责人: MIMA Kunioki
• 金额: $ 4.1万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 1994
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04452313/
• 关键词: VME; FEL; FEA; electron beam; emittance; cherenkov emission; computer simulation; wiggler; スピント陰極; マイクロフィールドエミッター; チェレンコフ自由電子レーザー; ビーム電流; マイクロウイグラー; 飽和出力; ニードルカソード; 自由電子レーザー; 発振; 利得; カソード; マイクロチャネル; TMモード; 導波管; 誘電体

In this research, applied to a micro FEL is a high current density micro electron beam which has been developed for the vacuum micro electronics (VME). The high current micro electron beam is injected into a mum-scale dielectric wave guide in order to generate the cherenkov radiation and start the FEL oscillation. The micro electron beam used for VME is generated by using a micro emitter which is called 'field emission array'.When the electron beam diameter is lmum and the current is higher than a few hundreds of muA,the computer simulations indicate that the cherenkov micro FEL will reach the oscillation stage. In the simulation, we used a dielectric optical guide whose inner diameter and length are 2-4mum and 2mm respectively. The oscillation reaches the saturation stage within 200psec for 100muA.As a typical FEA device, we chose the Spindt Cathode and investigate the emission process and the beam propagation by a developed computer simulation code. A preliminary experiments with a needle cathode has been also demonstrated.

在本研究中，应用于微型自由电子激光器的是高电流密度微电子束，这是为真空微电子学（VME）而发展起来的。将大电流微电子束流注入中等尺度介质波导中，产生切伦科夫辐射并启动自由电子激光器振荡。用于VME的微电子束是由一个称为“场发射阵列”的微发射器产生的。当电子束直径最小，电流大于几百μ a时，切伦科夫微型自由电子激光器进入振荡阶段。在模拟中，我们使用了内径为2- 4um，长度为2mm的介质光波导。在100muA时，振荡在200psec内达到饱和阶段。作为一种典型的有限元装置，我们选择了Spindt阴极，并通过开发的计算机模拟程序研究了发射过程和光束传播。并进行了针阴极的初步实验。

项目成果

三間圀興: "Micro-Cherenkou FEL driven by FEA" Nucl.Instruments and Methods in Phys.Res.A341. 102-103 (1993)

K. Mima：“由 FEA 驱动的 Micro-Cherenkou FEL”Nucl.Phys.Res.A341 中的仪器和方法 (1993)。

K.Mima et al: "A new FEL concept driven by a vacuum micro-field emitter" Nuclear Instruments and Methods, Phys.Res.A331. 550-553 (1993)

K.Mima 等人：“由真空微场发射器驱动的新 FEL 概念”核仪器和方法，Phys.Res.A331。

K.Mima: "Critical issues and future prospect in FEL research" Proceedings of Tohoku University Symposium. on Research on the vacuum electronic device. (1993)

K.Mima：“FEL 研究的关键问题和未来前景”东北大学研讨会论文集。

K.Mima et al.: "Micro-Cherenkov FEL driven by FEA" Nuclear Instruments and Methods,Phys.Res.A341. ABS103-104 (1994)

K.Mima 等人：“由 FEA 驱动的微型切伦科夫 FEL”核仪器和方法，Phys.Res.A341。

三間 国興: "FEL開発における問題点と将来像" 1993年 東北大シンポジウムプロシ-ディングス. 1. 4-14 (1993)

Kuniaki Mima：“FEL 发展中的问题和未来前景”1993 年东北大学研讨会论文集。1. 4-14 (1993)。