А.Б. БУЛЕЙКО Научный руководитель – М.В. ЛАЛАЯН, к.т.н., доцент ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

А.Б. БУЛЕЙКО
Научный руководитель – М.В. ЛАЛАЯН, к.т.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
КРУГЛОГО ДИАФРАГМИРОВАННОГО ВОЛНОВОДА
Представлены наиболее важные электродинамические характеристики ускоряющей структуры типа круглого диафрагмированного волновода (КДВ): дисперсионные характеристики, коэффициент связи (kсв), погонное шунтовое сопротивление, коэффициент пролетного времени.
Ускоряющая структура типа КДВ благодаря простой геометрии,
технологичности изготовления и неплохим параметрам является распространенной основой для ускорителей электронов или высокоэнергетичных пучков тяжелых частиц с относительной скоростью более 0,5 [1]. Однако классическая геометрия с большим диаметром пролетного канала
характеризуется низкой эффективностью. От этого недостатка можно избавиться уменьшением диаметра отверстий в диафрагмах, при этом возрастает напряженность ускоряющего поля на оси. Для получения необходимой величины коэффициента связи между ячейками требуется вводить
в конструкцию элементы связи, чаще всего в виде отверстий или секторных щелей в диафрагмах [2]. Подобная геометрия, схематично изображенная на рис.1, и является объектом данного исследования.
Рис. 1. Структура типа КДВ с индуктивной связью
Для получения электродинамических характеристик (ЭДХ) КДВ с
помощью методик численного моделирования был построен резонансный
макет, состоящий из четырех периодов. Рабочая частота структуры 648 МГц, относительная скорость ускоряемых частиц β = 0,61. В исследуемом макете реализован случай отрицательной дисперсии. Диафрагмы
T
f, МГц
КДВ имеют секторные окна, осуществляющие связь по магнитному полю.
Для рабочего вида колебаний π построены дисперсионные характеристики для углов раствора щели связи α = 20º, 30º, 45 º, представленные на
рис.2.а. Из полученных зависимостей видно, что kсв возрастает с ростом α
в диапазоне от 1% до 3% , что соответствует теоретической модели.
θ, рад
θ, рад
а)
б)
Рис.1. а) дисперсионная характеристика, б) зависимость погонного шунтового сопротивления от рабочего вида колебаний
На следующем этапе построен резонансный макет классического
КДВ без окон связи, состоящий из шести периодов. Рабочая частота
1300 МГц, β = 1. Для модели выполнено исследование зависимости погонного эффективного шунтового сопротивления Rш.эфф и времяпролетного фактора T от рабочего вида колебаний θ. При этом для каждой модели
величина периода структуры рассчитывалась индивидуально с учетом
изменения величины θ. Для каждого вида колебаний (θ = 0; π/6; π/3; π/2;
2π/3; 5π/6; π) структура настраивалась на рабочую частоту изменением
диаметра ячеек b. Полученные результаты моделирования в виде зависимости времяпролетного фактора T представлены на рис.2.б. Необходимо
отметить, что погонное эффективное шунтовое сопротивление повышалось с ростом рабочего вида колебаний.
Список литературы
1. Н.П. Собенин, О.С. Милованов. Техника сверхвысоких частот. М.: Энергоатомиздат. 2007.
2. В.И. Каминский, М.В. Лалаян, Н.П. Собенин. Ускоряющие структуры.
М.:МИФИ. 2005.