WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Для возбуждения магнитной моды ТЕ021 и ускоряющей моды ТМ010 используется один ввод мощности. Магнитные силовые линии поля ТЕ моды напоминают силовые линии соленоида. Резонатор на частоту ТЕ моды специально не подстраивается. Частота ТЕ моды (~ 4285 МГц) может быть некратная частоте ускоряющего поля. После компенсации роста эмиттанса магнитной ВЧ фокусировкой (из-за переменного магнитного поля) нормализованные эмиттансы отдельных сгустков отличаются друг от друга меньше 3%. Согласно аналитическим исследованиям, фокусирующая сила такой магнитной ВЧ линзы состоит из двух частей: 1) фокусирующей силы соленоида, имеющего такое же распределение индукции на оси, как распределение действующих значений индукции ТЕ моды; 2) переменной фокусирующей силы соленоида, зависящей от фазы ТЕ моды, которая экспоненциально убывает с ростом частоты ТЕ моды. На рисунках 10 и пульсации эмиттанса обозначены толщиной линий на графиках.

Расчеты показывают, с увеличением углубления катода до 2 мм, эмиттанс уменьшается (см. рис.10). При углублении больше 2 мм, эмиттанс начинает расти. Аналогично при увеличении индукции поля магнитной ТЕ моды до 0.3 Т (см. рис. 11), эмиттанс уменьшается и возрастает при большей индукции. Максимальная индукция в суперпозиции магнитных полей ускоряющей и магнитной мод на стенках не превышает допустимые 0.2 Т (см. рис. 11).

Рис. 10. Зависимость эмиттанса от углуб- Рис. 11. Зависимость эмиттанса от ления катода при ВЧ электрической индкции поля ТЕ моды на оси для фокусировке. (1) - 1 нКл, (2) - 2 нКл, сгустков 1 нКл. (1) - углубление дополнительно возбуждена ТЕ021 мода с катода dZ=2 мм, (2) - нет углубления, Bmax =0.3 Т на оси. dZ=0 мм.

Рис. 12. Зависимость эмиттанса от рас- Рис. 13. Зависимость поперечного стояния до катода при электри-ческой и размера сгустков от расстояния до магнитной ВЧ фокусировке. катода. Кроссовер пучка в минимуме.

При оптимальных режимах получено уменьшение нормализованного эмиттанса в 45 раз. ВЧ фокусировка обеспечивает эмиттанс 1 мм мрад для 2 нКл сгустков. В нормально проводящих ВЧ пушках с магнитостатической фокусировкой, такой же эмиттанс получен в расчетах DESY для сгустков до 1 нКл. Кроме того, ВЧ фокусировка обеспечивает оптимальное согласование электронного пучка с линаком, не требующее дополнительной фокусировки после пушки.

При компенсации роста эмиттанса, минимальную величину эмиттанс сгустков принимает на некотором расстоянии от пушки (см. рис. 12).

Кроссовер пучка располагается чуть ближе этого расстояния (см. рис. 13).

Для получения минимума эмиттанса за линаком, начало ускоряющего поля линака должно располагаться в кроссовере пучка. Расстояние от пушки до кроссовера пучка растет с повышением энергии пучка ВЧ пушки и начинает превышать 1 м при 810 МэВ. Такие энергии можно получить с применением трех дополнительных ускоряющих ячеек в ВЧ пушках. Таким образом, ВЧ пушки с несколькими дополнительными ускоряющими ячейками уже можно располагать в отдельном от линака криостате.

Основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы:

1. В ИЯФ был разработан и изготовлен прототип фотопушки со сверхпроводящим резонатором. Успешно решена проблема совмещения со сверхпроводящим резонатором нормально проводящего катодного узла. Конструкция катодного узла [10] позволяет осуществлять замену катода без развакуумирования системы. Обеспечивает поддержание низкой температуры катода, близкой к 80 К. Обеспечивает хороший ВЧ контакт катода с резонатором и изоляцию его от резонатора по постоянному току, позволяющую подключать к нему потенциал в 1 – 2 кВ для подавления мультипакторного разряда.

2. Исследован и разработан принцип работы и конструкция заградительного фильтра [12]. Данный заградительный фильтр позволяет исключить влияние внешних цепей на работу ВЧ пушки.

Кроме того, позволяет настраивать электрическую ВЧ фокусировку пучка в ВЧ пушке перемещением фотокатода по оси в пределах ±0.5 мм.

3. Разработаны новые технологии получения в фотопушках со сверхпроводящим резонатором интенсивных высококачественных пучков с малым эмиттансом [2, 8, 9, 11]. Для ВЧ фотопушки разработаны два новых способа ВЧ фокусировки пучка – электрическая и магнитная ВЧ фокусировки. Оба способа вместе позволяют получать в ней сгустки с эмиттансом до 1 мм мрад и с зарядом больше 2 нКл. Рассчитаны оптимизированные параметры ВЧ фокусировки, при которой максимальные поля на поверхности резонатора не превышают предельно допустимые величины 0.2 Т.

4. Испытания ВЧ характеристик прототипа, проведенные в научном исследовательском центре DESY [3], и испытания фотопушки с пучком, проведенные в научном исследовательском центре в FZD [6, 7], показали хорошую работоспособность всех ее частей и высокие ВЧ характеристики.

5. За время работы по данной теме, с целью оптимизации параметров, автором было проведено большое количество численных расчетов (>200) динамики электронного пучка в ВЧ пушках с различными резонаторами, состоящими из 1, 1.5, 3.5 ячеек. Для расчетов использовались современные программы LANS и ASTRA.

Проведенные аналитические выкладки подтверждают полученные результаты численного моделирования и позволяют сделать выводы обобщающего характера.

Основные результаты диссертации, вклад соискателя (автора) в которые имел определяющий характер, опубликованы в следующих работах:

[10, 12] – конструкция сверхпроводящего узла, катодного узла и заградительного фильтра;

[2, 8, 9, 11] – электрическая и магнитная ВЧ фокусировки пучка;

автором рассчитаны варианты фотопушек, обеспечивающих эффект укорочения сгустков до суб-пикосекундной длительности [5] и фотопушек с большим током и низкими требованиями к эмиттансу для применения в промышленности [4].

[3, 6, 7] – испытания прототипа ВЧ пушки.

Автор разрабатывал технологию сварки ниобиевого резонатора и непосредственно проводил электронно-лучевую сварку резонатора на установке ИЯФ [1].

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бибко С.И., Вещеревич В.Г., Волков В.Н., Карлинер М.М., Седляров И.К., Сингатулин Ш.Р. Автоматизированная установка электроннолучевой сварки // Препринт ИЯФ 93-63, Новосибирск. - 1993. - 15 c.

2. Janssen D., Volkov V. RF focusing-an instrument for beam quality improvement in super conducting RF guns // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - A 452. - 2000. - pp. 34-43.

3. D. Janssen, V. Petrov, V. Volkov, et al. On the way to a superconducting RF-gun: first measurement with the gun cavity // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. – A445. -2000. - pp. 408-412.

4. Volkov V.N., Konstantinov S.G., Kudryavtsev A.M., Myskin O.K., Petrov V.M., Tribendis A.G., Janssen D. Application of auto cathode in a superconducting electron RF injector for the industry accelerators // Procid.

APAC01. - September 17-21, 2001. - Beijing, China. - pp. 170-172.

5. Volkov V.N. Generation of Sub-Picoseconds Electron Bunches in Superconducting RF Photocathode Injector // 2003 Particle Accelerator Conference. - May 12-16, 2003, Portland, Oregon USA. - pp. 2044-2046.

6. Janssen D., Petrov V., Volkov V., et al. First operation of a superconducting RF-gun // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. – A507. -2003. - pp. 314-317.

7. D. Janssen, S. Konstantinov, J. Kruchkov, O. Myskin, V. Petrov, A.

Tribendis, V. Volkov (BINP), et al. Measurements of the FZR Superconducting RF Photoelectron Gun // 2003 Particle Accelerator Conference, May 12-16, 2003, Portland, Oregon USA.

8. K. Flottmann, D. Janssen, and V. Volkov. Emittance compensation in a superconducting rf gun with a magnetic mode, Phys. Rev. ST Accel.

Beams 7, 090702 (2004).

9. Volkov V. Photocathode 1.5 (1, 3.5) cell superconducting RF gun with electric and magnetic RF focusing // Совещание по численным расчетам сверхпроводящих ВЧ пушек. - Берлин. - 2-3 июня 2005. - www.

Fzd.de/projects/ EUROFEL/MeetingBerlin_files/volkov.ppt/ - 13 pp.

10. V.N. Volkov, Ya.G. Kruichkov, V.M. Petrov, A.G. Tribendis, D. Janssen.

Cathode assembly of superconducting photocathode RF gun. // RUPAC, Novosibirsk. -15-18 September 2006.

11. V.N. Volkov, V.M. Petrov, D. Janssen. Superconducting photocathode RF guns // RUPAC, Novosibirsk. -15-18 September 2006.

12. V.N. Volkov, Ya.G. Kruichkov, V.M. Petrov, A.G. Tribendis, D. Janssen.

Stop-filter of superconducting RF gun cathode assembly // RUPAC, Novosibirsk. -15-18 September 2006.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»