А. А. ЗАВАДЦЕВ, Д. А. ЗАВАДЦЕВ, А. А. КРАСНОВ1,

А. И. Фадин1

ООО “ИНТРОСКАН”, Москва

1Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

РАСЧЕТ УСКОРИТЕЛЯ НА БИПЕРИОДИЧЕСКОЙ

СТРУКТУРЕ С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ФОКУСИРОВКОЙ

Приведены результаты расчета электродинамических характеристик бипериодической ускоряющей структуры линейного ускорителя электронов с высокочастотной фокусировкой, геометрии инжектора для трех вариантов катодных сборок, а также динамики в ускорителе с учетом инжектора.

Секции на основе бипериодической ускоряющей структуры (БУС) с рабочей частотой 2856 МГц и общим числом 19 и 11 ячеек, включая первые две группирующие ячейки, предназначены для использования в системах контроля крупногабаритных грузов [1]. Оптимизация проводилась с помощью программ электромагнитного моделирования Microwave Studio, HFSS, ANSYS, SUPERFISH, а расчет динамики – с помощью программы PARMELA. На рис.1 показаны зависимости погонного шунтового сопротивления и добротности в функции коэффициента связи для регулярной секции БУС. В таблице 1 приведены электродинамические параметры, рассчитанные для регулярной и группирующих ячеек.

(а)

(б)

Рис. 1

Таблица 1

№.

F, МГц

Ксв,%

Q

Rш. эфф, Мом/м

E/Eмакс

1

2856.01

23.8

10484

51.6

0.46

2

2856.07

12.8

13359

55.4

0.90

3-19

2856.13

10.3

14576

75.2

1.00

Оптимизация инжектора осуществлялась за счет изменения конфигурации фокусирующего электрода. Целевыми параметрами являлись положение кроссовера (Lкр) и диаметр пучка(Dкр) в нем. На рис.2 изображена финальная конфигурация инжектора с распределением эквипотенциальных поверхностей электрического поля (а) и группирователь (б).

В таблице 2 представлены параметры пучка в кроссовере для трех вариантов катодных сборок отличающиеся диаметром катода(dк).

(а)

(б)

Рис.2

Таблица 2

Катод

dк, мм

Lкр, мм

Dкр, мм

Y-646E

11.3

44.0

<1.0

Y-646

10.0

48.0

Y-646B

8.0

52.0

Выходные характеристики пучка для основных режимов работы ускорителей при использовании катодной сборки Y-646E приведены в таблице 3.

Таблица 3

Режим работы

N яч

K

Iвых, А

Wср, МэВ

Высокая энергия

19

0.48

0.154

9.04

Низкая энергия

19

0.28

0.404

4.06

Низкая энергия

11

0.29

0.405

4.04

Список литературы

1. Zavadtsev A. A., Kuzmin I. S., Krasnov A. A., Sobenin N. P., Fadin A. I. “Accelerating structure the linear electron accelerator on energy 10 MeV” Proc. of the 18-th Particle Accelerator Conference, Alushta, Ukrain,2003