【摘 要】
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超快电子衍射(UED)作为一种新型泵浦-探测技术，已经成为研究物理、化学、材料、生命科学等领域超快结构动力学的有效工具。为了克服传统千电子伏超快电子衍射(keV UED)时间分辨能力的不足，兆电子伏超快电子衍射(MeV UED)使用光阴极微波电子枪取代直流高压电子枪，显著提高了电子束团的品质，在时间分辨率方面显现出优势。此外，得益于高电荷量的电子束团，MeVUED能够实现单发成像。论文围绕MeVUED开展了理论研究与仿真设计，并针对倒空间分辨率和时间分辨率进行了分析优化。
论文基于电子衍射和粒子
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超快电子衍射(UED)作为一种新型泵浦-探测技术，已经成为研究物理、化学、材料、生命科学等领域超快结构动力学的有效工具。为了克服传统千电子伏超快电子衍射(keV UED)时间分辨能力的不足，兆电子伏超快电子衍射(MeV UED)使用光阴极微波电子枪取代直流高压电子枪，显著提高了电子束团的品质，在时间分辨率方面显现出优势。此外，得益于高电荷量的电子束团，MeVUED能够实现单发成像。论文围绕MeVUED开展了理论研究与仿真设计，并针对倒空间分辨率和时间分辨率进行了分析优化。
论文基于电子衍射和粒子跟踪程序ASTRA，建立了适用于MeVUED的全过程模拟方法。MeVUED常见使用1.6cell光阴极微波电子枪，其最佳相位较小，阴极面的加速梯度较低。论文设计了S波段1.4cell光阴极微波电子枪，最佳相位提高到65°，大大提高了光阴极处的电场。相比于1.6cell微波电子枪，使用1.4cell微波电子枪时，电子束团在横向与纵向束流动力学方面均表现出更优的结果。论文设计了螺线管线圈，研究了螺线管参数对球差的影响，并对球差造成的发射度增长进行了分析。我们利用FLUKA验证了不同厚度准直孔阻挡电子的能力，并探究了准直孔直径对电子束团的影响。
论文介绍了MeVUED倒空间分辨率和时间分辨率的定义，并基于全过程模拟方法，探讨了两者与MeVUED参数之间的依赖关系。针对倒空间分辨率，论文分析了束团初始分布类型、电荷量、阴极激光横向尺寸和抖动量对倒空间分辨率的影响。针对时间分辨率，论文给出了时间分辨率与加速相位之间的依赖关系，并研究了抖动量以及空间电荷效应对时间分辨率的影响。
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