С. В. КУЦАЕВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Расчет электронной пушки для линейного

ускорителя электронов с регулировкой

энергии в С-частотном диапазоне

Приведены результаты расчета электронной пушки для линейного ускорителя электронов с регулировкой энергии в С-частотном диапазоне.

Для получения более точных результатов расчета динамики электронов в линейных ускорителях с помощью программы Parmela, необходимо точно задавать входные параметры пучка. В работах [1,2]то распределение задавалось с помощью параметров Куранта-Снайдера. Здесь предлагается использовать программу Poisson для расчета электростатических полей и их использование в программе Parmela для расчета динамики частиц в пушке.

В качестве инжектора выбрана двухэлектродная пушка (рис.1) с цилиндрическим катодом и фокусирующим электродом, использовавшаяся при создании ускорителя РЭЛУС-5, работающего на частоте 2856 МГц [2]. Анодом является фланец первой ячейки. Разность потенциалов между катодом и анодом составляет 40 кВ, а ток изменяется в пределах 0.1 – 2 А.

Рис. 1

Эквипотенциальные линии электрического поля представлены на рис.2. На рис.3 показаны: сверху поперечное сечение пучка в пушке (x-z); снизу: поперечное сечение пучка в пушке (r-z)..

Оптимальные по коэффициенту захвата в ускорителях, описанных в работе [1], внутренние размеры пушки для токов 0.1 А и 2 А указаны в табл.1.

Рис. 2

Рис. 3

Таблица 1

Оптимальные размеры пушки для разных входных токов

I0, А

Lп, см

L1, см

L2, см

H, см

KЗ, %

0.1

3.6

3

4.5

0.73

55.6

2

2.5

3

4.5

0.6

38.9

При больших токах действие сил объемного заряда пучка приводят к смещению кроссовера от центра первой ячейки и снижению коэффициента захвата. Например, если использовать пушку с размерами оптимальными для тока 0.1 А в ускорителе с током инжекции 2А, то коэффициент захвата будет составлять <10% Для решения этой проблемы было решено уменьшить величину межэлектродного пространства, а также приблизить фокусирующий электрод к оси пушки. Это позволило снизить микропервеанс пучка и получить приемлемые результаты.

Список литературы

1.  , , “Расчет динамики пучкав ускорителе с глубокой перестройкой энергии”, Сборник научных трудов научной сессии МИФИ, 2006. Т.7. С.202.

2.  , , “Ускоритель электронов РЭЛУС-5 на энергию 5 МэВ и среднюю мощность пучка 1 кВт”, Сборник научных трудов научной сессии МИФИ, 2006. Т.7. С.204.