А. А. АНИСИМОВ, А. А. ЗАВАДЦЕВ1, С. В. КУЦАЕВ,

Н. П. СОБЕНИН

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

1ООО “ИНТРОСКАН”

ЛИНЕЙНЫЕ УСКОРИТЕЛИ ЭЛЕКТРОНОВ

С-ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА

С БОЛЬШИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ СВЯЗИ

Приведены результаты расчёта геометрических размеров и основных электродинамических характеристик бипериодической ускоряющей структуры с большим коэффициентом связи.

При разработке серии ЛУЭ С-частотного диапазона на энергии 5, 10, 15, 20 МэВ для целей инспекции крупногабаритных грузов важно обеспечить необходимые характеристики ускоренного пучка при минимизации требований к точности изготовления бипериодической ускоряющей структуры (БУС) [1]. Естественный путь удовлетворить это требование состоит в значительном увеличении коэффициент связи между ячейками БУС. Вместо традиционного для таких структур коэффициента связи 4-5% в разрабатываемых ускорителях этот параметр был увеличен до 11% на участках с фазовой скоростью равной скорости света. Поскольку в трехячеечном группирователе для реализации необходимой динамики электронного пучка фазовая скорость, особенно в первой ячейке, должна быть существенно меньше, чем в однородной структуре, то коэффициент связи значительно возрастал.

На рис.1. изображено распределение напряженности ускоряющего поля в группирователе из трех ячеек, рассчитанном для рассматриваемых ускорителей. Относительные фазовые скорости выбраны 0.53, 0.51 и 0.78 соответственно, а ускоряющее поле в первой ячейке на порядок меньше, чем в регулярной части. Реализация заданного распределения поля в БУС осуществляется изменением размеров щели связи, а именно ширины щели связи, угла раствора щели связи, а также положения ее относительно оси структуры. В таблице№1 приведены основные параметры УС полученные при моделировании в программе MicroWaveStudio.

Настройка ячеек БУС на рабочей частоте 5712 МГц на заданное распределение ускоряющего поля осуществляется на резонансных макетах. Сначала настраивают регулярную часть. На рис.2. приведен резонансный макет регулярной части и распределение поля на оси настроенной структуры. Затем заменяют одну полуячейку этого макета на половинку третьей ячейки группирователя. Настройку производят изменением размеров щели связи и диаметра обечайки. Следующий резонансный макет должен содержать настроенную половинку третей ячейки и половинку ненастроенной второй ячейки и т. д.


Таблица 1

Nячейки

1

2

3

4

bф

0.53

0.51

0.78

0.99

rш эф, МОм/м

24

33

61

105

Ксв, %

58.30

13.50

10.96

11.04

Q

5539

5680

6797

9774

Рис. 1. Распределение напряженности ускоряющего поля в группирователе

а)

б)

Рис. 2. Резонансный макет регулярной части а) и распределение поля на оси настроенной структуры б)

Список литературы

1.  , , “Ускоряющая структура линейного ускорителя электронов С-частотного диапазона ”, Сборник научных трудов научной сессии МИФИ. Т. 7. С.200-2