Исследование электродинамических характеристик

УДК 621.382.6(06) Ускорительная техника, физика пучков…
П.Р. САФИКАНОВ
Научный руководитель – С.М. ПОЛОЗОВ, к.ф.-м.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЗОНАТОРОВ
ЛИНЕЙНОГО ОНДУЛЯТОРНОГО УСКОРИТЕЛЯ
Приведены результаты исследования резонатора H-типа для линейного ондуляторного ускорителя с
высокочастотным ондулятором.
Создание линейных сильноточных ускорителей ионов на малые энергии является одним из наиболее
перспективных направлений по использованию ускорительной техники в прикладных целях. Использование
традиционных для фокусировки и группировки внешних магнитных или электростатических устройств
невозможно на начальном этапе ускорения ионов. В настоящее время наиболее используемым видом
фокусировки низкоэнергетических пучков ионов является пространственно-однородная квадрупольная
фокусировка (ПОКФ). Однако, для увеличения темпа ускорения разрабатываются и применяются
ускорители с другими типами ВЧ фокусировки. В настоящей работе будет рассматриваться конструкция
линейного ондуляторного ускорителя (ЛОУ) с ВЧ ондулятором, предназначенного для ускорения
ленточных пучков. Будут проведены исследования зависимости электродинамических характеристик (ЭДХ)
от расположения трубок дрейфа, построены распределения электрического поля.
Рассмотрим резонатор H-типа с различными вариантами крепления трубок дрейфа. В первом случае
(рис. 1а) разместим трубки длинной стороной по оси абсцисс, во втором случае (рис. 2б) – по оси ординат.
Несмотря на одинаковые геометрические размеры элементов конструкций при проведении моделирования
были обнаружены сильные различия по ЭДХ резонаторов. Так в случае размещения трубок по оси ординат
добротность и шунтовое сопротивление системы заметно ниже(Q=5080, Rш=45 МОм), чем в случае
размещение трубок по оси абсцисс(Q=6100, Rш=47 МОм).
Ухудшение ЭДХ связано с тем, что трубки дрейфа, расположенные по оси ординат, вносят значительно
больше искажений в магнитное поле (рис. 2), что приводит к увеличению потерь в трубках.
а
б
Рис. 1. Вид резонатора H-типа с различным размещением трубок дрейфа:
а – по оси абсцисс, б – по оси ординат
Рис. 2. Искажение магнитного поля вокруг трубок дрейфа, размещенных
по оси ординат
Были проведены исследования распределений электрического поля внутри трубок дрейфа (см. рис. 3).
Вблизи оси расчетные зависимости совпадают с теоретическими. Для компоненты поля Ex(x) (рис. 3,а)
вблизи электрода поле сильно искажается. Однако, при ускорении ионного пучка это искажение не будет
играть большой роли, так как пучок в направлении х движется медленно и не заполняет весь канал.
а
б
УДК 621.382.6(06) Ускорительная техника, физика пучков…
Рис. 3. Распределение электрического поля внутри трубки дрейфа:
а – ось абсцисс, б – ось ординат