Ю. А. ПОПОВ, Д. В. КАРЛОВЕЦ, Г. А. НАУМЕНКО,

А. П. ПОТЫЛИЦЫН, Л. Г. СУХИХ, В. А. ЧА

Томский политехнический университет, Россия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ЭЛЕКТРОННОГО СГУСТКА

НА ОСНОВЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СМИТА-ПАРСЕЛЛА

В последние несколько лет существенно возрос интерес к когерентному излучению Смита-Парселла (ИСП). Это связанно, в том числе, и с возможностью невозмущающего контроля пучков заряженных частиц. Хорошо известно, что существует строгая зависимость длины волны ИСП от полярного угла наблюдения. С другой стороны, порог «когерентного обрезания» ИСП определяется длиной электронного сгустка. Таким образом, измеряя зависимость интенсивности излучения от полярного угла, можно восстановить длину электронного сгустка [1,2].

В работе [1] для получения зависимости интенсивности излучения от угла наблюдения использовалось большое количество детекторов, расположенных под разными углами относительно неподвижной мишени. Недостаток данного метода в его дороговизне, сложности калибровки всей системы детекторов и дискретности измерений. В работе [2] детектирующая система вращалась по полярному углу вокруг центра мишени. Измерения проводились на выведенном пучке в воздухе. Недостатком данного метода является громоздкость системы и сложность ее использования в вакууме.

Рис.1. Схема установки

В данной работе предполагается использовать систему, состоящую из двух детекторов, расположенных перпендикулярно направлению движения электронного сгустка с обеих сторон периодической мишени. Схематичное изображение предлагаемой установки показано на рис. 1. При вращении мишени эффективный период решетки изменяется, следовательно, линия когерентного излучения сдвигается. Причем для одного детектора в более мягкую, а для другого в более жесткую область спектра. Период решетки выбирается таким образом, чтобы длина волны ИСП для полярного угла 90° находилась в области порога когерентности. При вращении решетки интенсивности регистрируемого детекторами излучения будут различными и по их отношению можно восстановить длину электронного сгустка.

Были проведены теоретические расчеты для параметров электронного пучка и решетки, представленных в табл. 1.

Таблица 1. Параметры пучка и решетки

Параметр

Значение

Лоренц фактор

γ = 400

Число электронов в сгустке

Ne=1010

Число периодов решетки

N=15

Угол наблюдения

Θ = 900

Шаг решетки

d = 1мм

Ширина стрипов

d / 2

Импакт параметр

h = 2мм

Расстояние мишень - детектор

L = 1м

Результаты расчетов представлены на рис. 2.

Для регистрации излучения в миллиметровом диапазоне длин волн предполагается использовать два широкополосных (0,5-2 мм) детектора на основе низкобарьерных диодов Шоттки. Детекторы работают при комнатной температуре и не нуждаются в криогенном оборудовании. Другими преимуществами регистрации субмиллиметрового излучения с помощью таких детекторов является высокое временное разрешение (порядка единиц наносекунд) и хорошая чувствительность (порядка 2 В/мВт) [3]. Описанный способ определения длины электронного сгустка не содержит дорогостоящих элементов, является довольно простым и эффективным.

Рис. 2. Результаты моделирования ИСП при повороте мишени

Список литературы

1. G. Doucas et al., Phys. Rev. Spec. Topics – Acell. Beams 9, 092

2. B. N. Kalinin, D. V. Karlovets, A. S. Kostousov, G. A. Naumenko, A. P. Potylitsyn, G. A. Saruev, L. G. Sukhikh, “Comparison of Smith-Pursell radiation characteristics from gratings with different profiles” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 252, 1 (2006), 62-68.

3. www.