Ю. А. ПОПОВ, Г. А. НАУМЕНКО1 А. П. ПОТЫЛИЦИН
Томский политехнический университет
1Научно исследовательский институт ядерной физики при ТПУ, Томск
наблюдение «эффекта тени»
ПОЛЯ релятивистских Электронов
При генерации обратного переходного или дифракционного излучения (ПИ или ДИ) от проводящих мишеней кулоновское поле релятивистского электрона можно рассматривать как поле псевдо-фотонов. В результате отражения псевдо-фотонов от поверхности мишени, электрон лишается части кулоновского поля. Дальнейший процесс можно рассматривать как восстановление кулоновского поля электрона с генерацией ПИ или ДИ. Другая интерпретация этого явления – деструктивная интерференция ПИ или ДИ от мишени с кулоновским полем электрона известна как эффект длины формирования излучения вдоль направления движения электрона. Параметры микротрона НИИЯФ ТПУ (γ=12, λ=9-17 мм, γλ=108-204 мм) позволили экспериментально наблюдать процесс восстановления поля электрона в макроскопическом масштабе.
Т. С. ИВАНИЛОВА, В. В. КАШКОВСКИЙ
Томский политехнический университет
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАХВАТА ЭЛЕКТРОНОВ В УСКОРЕНИЕ
В БЕТАТРОНЕ С АЗИМУТАЛЬНОЙ ВАРИАЦИЕЙ ПОЛЯ
Сравнительно малая величина электронного пучка, ускоряемого в бетатроне, ограничивает практическое использование излучения ускорителя. Применение импульсного электромагнитного поля кольцеобразного контрактора позволяет существенно улучшить захват электронов в ускорение. Однако одновременное использование контрактора и обмоток для вывода электронного пучка, расположенных над и под ускорительной камерой в рабочем зазоре ускорителя, приводит к местному перегреву обмоток и выходу их из строя.
Результаты моделирования захвата электронов в ускорение в бетатроне с азимутальной вариацией поля с применением контракторов в виде секторных обмоток показали, что данные обмотки могут вполне заменить традиционные контракторы и, соответственно, повысить надежность работы ускорителя.
С. В. ПЛОТНИКОВ, В. И. ТУРЧИН
ГНЦ РФ Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва
ИСТОЧНИК ИОНОВ ДЛЯ МНОГОЛУЧЕВОГО УСКОРИТЕЛЯ
Повышение интенсивности ускоренного пучка на выходе многоканальной ускоряющей структуры (МУС) возможно c повышением фазовой плотности пучка на входе ускоряющих каналов. Этого можно достичь за счет сокращения расстояния от источника ионов (ИИ) до МУС для снижения рассеяния и перезарядки ионов на остаточном газе. Проблемой является снижение газовой нагрузки со стороны ИИ на работу МУС. Представлен источник ионов дуоплазматронного типа с полым безнакальным катодом. Снижение потока остаточного газа получено за счёт импульсного электромагнитного клапана и снижения рабочего давления газа в ИИ путем увеличения эмиссионной способности катода при формировании в нём мультипольного магнитного поля сложной конфигурации. Удержание частиц в плазме электрического разряда между катодом и анодом ИИ достигается при помощи мультипольного магнитного поля, контрагирующих электрического поля и аксиально-симметричного магнитного поля.
Б. Ю.БОГДАНОВИЧ, А. В. НЕСТЕРОВИЧ, А. Е.ШИКАНОВ
Московский инженерно - физический институт (государственный университет)
особенности генерации нейтронов в мишенях
линейных ускорителей нуклидов водорода
на малые и средниЕ энергии
Рассмотрены особенности генерации нейтронов в мишенях линейных ускорителей дейтронов и протонов на малые и средние энергии. Особое внимание уделено вопросам учета возможных неравномерностей распределения ядер реагентов в мишенях, характера торможения в них протонов и дейтронов, влияния энергетического спектра ускорителя на процесс генерации нейтронов, а также рассмотрению многокомпонентных мишеней. Предложены простые алгоритмы компьютерного расчета выходных и энергетических характеристик генерируемых нейтронных потоков.
Б. Ю. БОГДАНОВИЧ1, Д. В. БУРЦЕВА, Б. А. МЯГКОВ,
Е. А. ШИКАНОВ, А. Е. ШИКАНОВ1
ООО "Экспериментальный завод импульсной техники", Москва
1 Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Комплекс физических методов
для диагностики трубопроводного транспорта
Предложен комплекс методов экспрессного анализа состояния элементов трубопроводного транспорта для работы в условиях тяжелого доступа к объекту контроля. Для выполнения радиографического контроля был разработан генератор рентгеновских квантов на основе диодных ускорительных трубок, работающий в импульсном режиме и позволяющий получить при амплитуде ускоряющего напряжении 300кВ дозу на расстоянии 0.5м 1мР/импульс. Так же для магнитопорошкового контроля было разработано намагничивающее устройство УН-5. Принцип действия основан на использовании постоянных магнитов, что позволяет проводить магнитопорошковый контроль сварных соединения в труднодоступных местах.
, ,
, Москва
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СИСТЕМЫ
РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ НЕЙТРОННЫХ ТРУБОК
Радиационный контроль нейтронных трубок (далее - трубки), генерирующих 14 MeB нейтроны по ядерной реакции D-T, проводится на протяжении всего жизненного цикла трубок. На данном уровне разработок трубок радиационный контроль (далее РК) отвечает требованиям радиационной безопасности. Разработки трубок с повышенными параметрами потребуют усовершенствования всей системы РК: от начала изготовления трубок, во время испытаний и разборке вплоть до утилизации. В данной работе были рассмотрены средства радиационного контроля и проведен анализ характеристик этих средств, в результате которого подготовлены рекомендации по их применению. В работе было также уделено много внимания анализу методик и требований специальных нормативных документов, т. к. все вышеперечисленные этапы жизненного цикла трубок должны сопровождаться их выполнением.
Н. В. ТАТАРИНОВА
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ПРОВЕДЕНИЕ ПОРОЭМИССИИ как МЕТОД УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ВАКУУМНОЙ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИИ
При напряженностях внешнего электрического поля 105 – 106 В/м в дефектах поверхности типа пор начинаются эмиссионные процессы, разные стадии которых обуславливают пороэмиссию электронов, отрицательных и положительных ионов, а также нейтральных частиц. В предыдущих работах было показано, что эти процессы определяют напряжение пробоя вакуумных промежутков и они сильно зависят от газонасыщенности электронов. Высокотемпературный прогрев и очистка поверхности электродов в вакууме увеличил электрическую прочность до 90 кВ на вакуумном промежутке в 1 мм (Øэлектр ~ 1см), ток I<10-8 А и кратковременно до 100 ÷ 110 кВ. в течении десятков часов 55 ÷ 60 кВ выдерживалось без пробоя (I<10-8 А). С целью быстрого обезгаживания электродов (без предварительного прогрева) была предложена новая технология изготовления электродов – из шариков. Электрическая прочность вакуумных промежутков увеличилась в 2,5 раза по сравнению с цельнометаллическими электродами, изготовленными по общепринятой технологии. Такой результат является значительным для вакуумной электромизоляции.
Т. М. САПРОНОВА, А. С. ЧИХАЧЕВ
ФГУП “Всероссийский электротехнический институт имени ”, Москва
ЗВУКОВОЙ БАРЬЕР ПЛАЗМЕННОГО ПОТОКА
В ХОЛЛОВСКОМ УСКОРИТЕЛЕ
В одномерной гидродинамической модели (1-D модель) в стационарных уравнениях, описывающих плазменный холловский ускоритель, существует особенность в “акустической точке”, т. е. при скорости потока равной скорости ионного звука возникает звуковой барьер. В настоящей работе описаны условия, при которых возможно преодоление этого барьера. Найдено такое частное численное решение нелинейной системы уравнений для скорости, тока и потенциала, которому соответствует возможность достижения и превышения скорости звука потоком частиц. Использованы предположения о постоянстве расхода газа, постоянстве полного разрядного тока и квазинейтральности плазмы.
А. В. ВЕРНОВ, В. Н. КОРЧУГАНОВ, В. И. МОИСЕЕВ, Ю. Л. ЮПИНОВ
РНЦ «Курчатовский институт», Москва
МОДЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПЕРАТИВНОЙ
НАСТРОЙКИ ВЧ СИСТЕМЫ НАКОПИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ
Модель основана на использовании энергетических соотношений для резонаторов, нагруженных пучком, формализма бегущих волн и матрицы рассеяния. В докладе сопоставлены результаты теоретического описания с результатами экспериментальных исследований нового модуля ВЧ системы накопителя Сибирь-2 из двух резонаторов, симметрично запитанных от одного генератора. Петля ввода мощности в одном из резонаторов развернута на 1800 , однако расстояние по пучку между зазорами резонаторов отличается от половины длины волны, что делает подход к процессу подстройки резонаторов при изменяющейся нагрузке током пучка не обычным. Анализируются режимы стабилизации по напряжению, по токам фидеров и режим глубокой расстройки.
А. С. БОГОМОЛОВ
, Москва
Oсобенности ВЫБОРА параметров ускорителя
для ядерной релятивистской энергетики
Обсуждается вопрос выбора оптимальных параметров линейного ускорителя протонов и нейтронопроизводящей мишени подкритического энергетического реактора, управляемого протонным пучком.
Рассматриваются особенности и перспективность применения 10-ГэВных протонов в ядерной релятивистской энергетике по сравнению с 1-ГэВными протонами классической ADS-схемы. Приведены расчетные параметры двух схем компактных ускорителя протонов, в которых ускоряют ионы продольным электрическим компонентом обратной пространственной гармоники, а фокусировку пучка осуществляют: 1. продольным магнитным полем и 2. в комбинации магнитным полем + аксиально-симметричными полями высокочастотного ускоряющего поля.
М. А. ГУСАРОВА, И. В. ИСАЕВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Расчет мультипакторного разряда
в СВЕРХПРОВОДЯЩИХ РЕЗОНАТОРАХ
ЭЛЛиПТИЧЕСКой формы с фазовой скоростью
меньше скорости света
Приведены результаты анализа электрической прочности (в отношении мультипакторного разряда) сверхпроводящих ускоряющих высокочастотных резонаторов эллиптической формы, предназначенных для ускорения тяжелых частиц (относительная фазовая скорость волны β<1). Рассмотрены резонаторы ускорителя SNS с β=0.61 и β=0.81. Исследования проводились с использованием программы трехмерного (3D) моделирования мультипакторного разряда MultP-M. Выявлены опасные уровни напряженностей поля и области, подверженные мультипакторному разряду. Представлены примеры возможных резонансных траекторий. Полученные результаты сопоставлены с известными экспериментальными данными.
Р. О. БОЛГОВ, М. А. ГУСАРОВА, И. В. ИСАЕВ, С. В. КУЦАЕВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Развитие программы MultP-M
Представлены новые модули программы MultP-M трехмерного моделирования мультипакторного разряда в сверхвысокочастотных устройствах ускорителей заряженных частиц. Разработан и апробирован на примере ВЧ пушки модуль наложения внешнего магнитного поля. Приведены примеры расчетов влияния внешнего магнитного поля на развитие мультипакторного разряда для различных ВЧ устройств. Расширены возможности программы за счет создания модуля трехмерного отображения геометрии структуры, электромагнитных полей и траектории движения электронов. На примерах продемонстрированы возможности модуля.
С. В. КУЦАЕВ, Р. О. БОЛГОВ, А. Ю. СМИРНОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Расчет трансформатора типа волны для структуры на бегущей волне с положительной дисперсией
Приведены результаты расчетов трансформатора типа волны для структуры на бегущей волне с положительной дисперсией. Структура, работающая на виде колебаний большем, чем p, представляет собой круглый диафрагмированный волновод с дополнительными щелями связи. Ввод мощности реализован в виде прямоугольного волновода, соединенного с первой ячейкой ускоряющей структурой посредствам окна связи. Для минимизации влияния асимметрии поля на динамику пучка предусмотрен второй прямоугольный волновод с металлической пластиной в средине волновода. Для структур, настроенных на виды колебаний 4p/3 и 5p/4, подобраны размеры ширины окна связи и диаметра ячейки трансформатора, обеспечивающие на рабочей частоте 5712 МГц коэффициента отражения 0,002.
М. В. ЛАЛАЯН, О. В. НОВИКОВ
· Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
·
· демпфирование волн высших типов
· в сверхпроводящих резонаторах
· с помощью волноводных Y-соединений
·
Приводятся результаты исследований, направленных на создание устройств подавления волн высших типов в сверхпроводящих многоячеечных ускоряющих структурах. Рассматриваются устройства волноводного типа, размещаемые в дрейфовых промежутках между резонаторами. Численные расчеты параметров таких устройств с различной конфигурацией волноводных нагрузок и их оптимизация позволили выбрать оптимальную геометрию демпферов. Проведенные эксперименты на модели из двух пятиячеечных резонаторов с ячейками типа TESLA и несколькими вариантами демпферов позволили разработать схему демпфирования, позволяющую уменьшить влияние наиболее опасных волн высших типов до допустимого уровня.
· А. А. АНИСИМОВ, И. Н. ВЯЗЬМИН, О. В. НОВИКОВ, Н. П. СОБЕНИН
· Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
·
· РАСЧЕТ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОПЕРЕЧНОЙ ОТКЛОНЯЮЩЕЙ СТРУКТУРЫ ДЛЯ X-FEL
·
Проведен выбор оптимальной геометрии отклоняющей структуры типа диафрагмированного волновода на волне типа Е11, предназначенной для измерения продольного профиля пучка и его эмиттанса при энергиях 130 МэВ, 500 МэВ и 2 ГэВ. Рассчитаны дисперсионные характеристики, разделение частот двух поляризаций, коэффициент затухания, поперечное шунтовое сопротивление, коэффициент перенапряженности электрического поля,- в функции величины отверстия в диафрагмах, размера и положения стабилизирующих отверстия. Определены длины отклоняющих секций, обеспечивающие необходимое напряжение отклоняющего поля при заданной мощности ВЧ питания на частоте 3 ГГц. Проведены тепловые расчеты для трех секций.
С. В. КУЦАЕВ, П. К. ДАВЫДОВ, Д. Ю. ЗАЦЕПИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОПТИМИЗАЦИЯ ГЕОМЕТРИИ ГРУППИРОВАТЕЛЯ линейного ускорителя электронов
для источника синхротронного излучения
Приведены результаты расчетов динамики частиц в линейном ускорителе электронов для источника синхротронного излучения. Ускоритель состоит из волноводного группирователя и ускоряющей секции на основе круглого диафрагмированного волновода. Рабочая частота 2856 МГц. Проведена оптимизация зависимостей фазовой скорости волны и напряженности поля в группирователя, при которых достигается малая ширины энергетического спектра. Рассмотрены варианты работы ускорителя на видах колебаний p/2 и 2p/3. Расчеты проводились с помощью программы Hellweg 2.0.
· Д. С. КАМЕНЩИКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
·
· РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
· ВОЛН ВЫСШИХ ТИПОВ В ДЕФЛЕКТОРЕ ДЛЯ X-FEL
·
Приведены результаты расчета электродинамических характеристик круглого диафрагмированного волновода с поперечным отклоняющим полем как на рабочей волне Е11 , так и на волнах высших типов. Отклоняющая структура предназначена для измерения продольного профиля пучка и его эмиттанса. Расчеты проводились с использованием программы Gdfidl. Для волн типа Е01, Е11 , Е21 , Е02 рассчитывались дисперсионные характеристики, добротность, поперечное шунтовое сопротивление и др. Шунтовое сопротивление для всех типов волн определялось на частоте, на которой фазовая скорость волны равна скорости света. Показано, что на рабочей волне Е11 для структуры с видом колебаний 2π / 3 на частоте 3 ГГц поперечное шунтовое сопротивление равно 20,2 МОм/м, а на высших типах волн оно на два порядка меньше.
· М. В. ЛАЛАЯН, О. В. НОВИКОВ, М. А. СВЕРЧКОВ
· Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
·
· ОПТИМИЗАЦИЯ ФОРМЫ ПЕТЛИ РЕГУЛИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА ВВОДА БОЛЬШОЙ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ С ЕМКОСТНОЙ СВЯЗЬЮ В СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ РЕЗОНАТОРЫ
·
Приведены результаты электродинамического и теплового расчета ввода мощности в сверхпроводящий резонатор с антенной в виде петли связи. Проведена оптимизация формы антенны для регулировки внешней добротности в диапазоне 105-106 за счет изменении величины емкостного зазора между центральным проводником коаксиальной линии и антенной на 10мм, и сведения к минимуму перенапряженности в антенне, а также уменьшения теплового потока в зоне 2К. Подбором геометрии петли перенапряженность электрического поля была уменьшена по сравнению с исходной моделью в 5 раз и тепловыделение в области 2К составило 0,57Вт, что в три раза меньше чем у исходной формы.
· А. А. АНИСИМОВ, В. И. КАМИНСКИЙ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
·
РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА ТИПА ВОЛНЫ
ДЛЯ ДЕФЛЕКТОРА X-FEL
Рассчитана геометрия ввода мощности в ускоряющую структуру типа диафрагмированного волновода с поперечным отклоняющим полем. Расчет проведен на трёх моделях, отличающихся числом ячеек, настроенных на частоте 3 ГГц на вид колебаний 2π/3 волны Е11. В качестве подводящего волновода использован стандартный волновод прямоугольного сечения. Для симметризации поля в области пролета пучка предусмотрен с противоположной стороны ячейки трансформатора вспомогательный прямоугольный волновод. Согласование ввода мощности осуществлено выбором размеров ширины щели связи и диаметра ячейки трансформатора. Расчеты коэффициента отражения S11 и коэффициентов передачи S21, S31 проведены в структурах из идеально проводящего материала и из металла с потерями (медь).
С. В. КУЦАЕВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Электродинамические характеристики диафрагмированного волновода
с МАГНИТНОЙ СВЯЗЬЮ
Приведены результаты расчетов электродинамических характеристик (ЭДХ) круглого диафрагмированного волновода (КДВ) с магнитной связью. Рассмотрены случаи отрицательной и положительной дисперсии. Последний случай может быть реализован в КДВ на видах колебаний больших p. Расчеты проводились с помощью программы CST Microwave Studio. Исследованы зависимости ЭДХ этих структур от радиуса диафрагмы и вида колебаний. Рассмотрена возможность использования подобных структур в качестве ускоряющих, а также рассчитана динамика частиц в секциях с b=1 на виде колебаний 5p/4. Приведено сравнение полученных результатов с аналогичными для классического КДВ.
Н. В. АНДРЕЕВ, В. М. БЕЛУГИН, В. М. ПИРОЖЕНКО, Н. Е. РОЗАНОВ
ФГУП “Московский радиотехнический институт Российской Академии Наук”
КОМПАКТНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ
С БОЛЬШИМ ТОКОМ ПУЧКА
Описаны способы увеличения тока и мощности ускоренного пучка в линейном ускорителе электронов с фокусировкой высокочастотным полем. Они включают оптимизацию ускоряющей системы и устранение факторов, мешающих надежной и долговременной работе ускорителя при большом токе. Эти способы применены в ускорителе радиационной стерилизационной установки "ТОРОС-2" в ФГУП "МРТИ РАН". Рабочая частота в ней - 2797 МГц, СВЧ мощность в резонаторе - 2,2-2,3 МВт, ускоренный пучок имеет ток 240-260 мА, среднюю и максимальную по спектру энергии 5 и 6 МэВ соответственно, мощность 1,2-1,3 МВт, частоту следования импульсов длительностью 4-5 мкс - 300 Гц, мощность СВЧ потерь в резонаторе 0,9 МВт, мощность потерь пучка 0,1 МВт. Средняя мощность ускоренного пучка равна 1,5-1,7 кВт. Экспериментальные данные находятся в хорошем соответствии с расчетными результатами.
В. П. АЛЕКСЕЕВ, Н. В. АНДРЕЕВ, В. М. БЕЛУГИН, П. А. БЫСТРОВ,
Н. Е. РОЗАНОВ
ФГУП “Московский радиотехнический институт Российской Академии Наук”
высокоэффективная ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ
ДЕЦИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА НА Н-РЕЗОНАТОРЕ
Приводятся результаты разработки и предварительных расчетов электродинамических и импедансных характеристик, магнитного поля, динамики пучка и усиления СВЧ сигнала в компактной высокоэффективной лампе бегущей волны с замедляющей структурой на Н-резонаторе, совмещенной с магнитной периодической фокусирующей системой, предназначенной для работы в дециметровом диапазоне длин волн. Расчеты проведены с помощью пакета программ, использованных при разработке мощных широкополосных непрерывных ламп бегущей волны ряда частотных диапазонов, прошедших успешные испытания. В этот пакет входят программы "LBV-2.5D", "ISFEL3D", "eRECUPERATOR", "SUPERFISH". Такая лампа сможет усиливать входные сигналы мощностью 150-300 Вт до 6-7 кВт в полосе частот 12% и иметь технический КПД 45%.
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ КАТОД ДЛЯ ДУОПЛАЗМАТРОНА
Высокочастотные ионные источники имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными газоразрядными источниками. К ним относится простота конструкции газоразрядной камеры, высокая надежность и большой ресурс работы из-за отсутствия в ионном источнике накаливаемого катода. Были проведены исследования возможности зажигания дугового разряда. При наличии высокочастотного сигнала в разрядной камере был произведено зажигание ВЧ разряда. При подаче импульсного напряжения, необходимого для зажигания дугового разряда, на промежуточный электрод, находящийся в разрядной камере, происходил переход ВЧ разряда в дуговую стадию. Проведенные исследования показали правильность модельных представлений о возможности использования в качестве эмиттера электронов в дуоплазматроне ВЧ источника, при этом сам ВЧ источник является резонатором, нагруженным плазмой, что позволяет использовать его в режиме длительной эксплуатации.
, С. С. проскин
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Последовательное сопротивление
круглого диафрагмированного волновода
Рассмотрим круглый диафрагмированный волновод (КДВ) с параметрами βФ=1, t/λ=0,0382, без скруглений отверстия в диафрагме и со скруглением R=t/2 с параметром a/λ от 0,08 до 0,22, где λ - длина волны, а-радиус отверстия в диафрагме. Этот диапазон параметров характерен для ускоряющих секций линейных ускорителей электронов. По определению последовательное сопротивление RП КДВ равно RП=Е2/2Р, Е-напряженность поля на оси КДВ, Р-СВЧ мощность. Справочные данные содержат величины для нормированной напряженности Eλ / Р1/2. Тогда RП=(1/2 λ2)· (Еλ/Р1/2)2.Можно показать, что Еλ/ Р1/2 = А·(а/λ)-2, где для θ=π/2 без скруглений А=5,68, а для R=t/2 А=5,04. Таким образом выражение для RП =(1/2)·(А/λ)2·(а/λ)-4 параметр, который необходим для расчета полей излучения ускоряемых сгустков электронов в КДВ.
,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
нагруженная добротность кдв
с потерями и без потерь
Нагруженная добротность резонатора-ячейки КДВ равна QН1=Q0/(1+2Z0/rД), Q0-собственная добротность КДВ, rД-эквивалентное омическое сопротивление стенок резонатора. Резонатор длиной равный длине волны λ на виде колебаний θ имеет нагруженную добротность QНλ=QН1·2π/θ, а резонатор ускоряющей секции КДВ длинной L имеет нагруженную добротность QН=QНλ·L/λ=QН1·2πL/(θ·λ). Можно показать, что (rД+2Z0)·QН1=2Z0·QН10, где QН10-нагруженная добротность ячейки КДВ не имеющей потерь, когда rД=0. Для резонатора с потерями эквивалентное омическое сопротивление rД рассчитывают по формуле rД=(ρ/2πδ)·[2ln(b/a)+(d/b)+(t/a)], ρ-удельное сопротивление стенок резонатора КДВ, d - расстояние между диафрагмами, b - радиус кольца, а-радиус отверстия диафрагмы, t-толщина диафрагмы. Для θ=π/2, λ=16,5см, а/λ=0,20, a/b=0,47, QН1=0,792, а QН секции длинной L=2м равна QН=38.
,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Энергия, мощность пучка электронов
и электронный КПД ЛУЭ
Er=Er0·exp(-αּz), α-коэфициент затухания, z-продольная координата. Поле излучения пучка равно ЕП=Еq[1-exp(-π/QН )]-1, Еq=q·c·RП, π =3,14159.., QН - нагруженная добротность, q-заряд сгустка, с-скорость света, RП - последовательное сопротивление КДВ. Поле излучения спадает по закону Еcr=Еq·exp(-ωt/2QН), ω-круговая частота, t-время. При t=T, поле уменьшится как ЕcrТ = Еq · exp(-π/QН). Ускоряющее поле равно Е=Er0 · exp (-αּz)- Еq ·[1-exp(-π/ QН)]-1. Энергия в вольтах U=Еr0·L[1-exp(-αL)]/(αL)-Еq ·L[1-exp(-π/QН)]-1. Ток пучка I=q·c/λ. Поле сгустка Еq =I· RП ·λ. Мощность пучка P=(1/2) · { I · Еr0 · L · [1- exp( -αL )] / α L - I2 RП λ·L / [1-exp(-π/ QН)]}. ηмакс=(1/4)·(L/λ)·{[1-exp(-αL)]/(αL)}2·[1-exp(-π/ QН )]. При θ=π/2, λ=16,5см, α/λ=0,20, а/b=0,47, α=0,01492 1/м, QНλ =3,1672, t/λ=0,0382 для L=1м ηмакс=0,225, при L=3м ηмакс=0,23.
С. С. проскин
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Добротность цилиндрического волновода
и резонатора
Собственная добротность цилиндрического резонатора Q0, работающего на виде колебаний 
, равна Q0=R·L/δ(R+L), где R-радиусе круглого волновода, L-длина цилиндрического резонатора, δ-глубина скин-слоя. Обратная величина собственной добротности цилиндрического резонатора 1/Q0=(δ/R)+(δ/L). Первое слагаемое представляет собой обратную величину собственной добротности круглого диафрагмированного волновода на волне 
, т. е. Q0КВ=R/δ. Второе слагаемое есть обратная величина собственной добротности торцевых стенок цилиндрического резонатора на виде колебаний 
, т. е. Q0ТСТ=L/δ. На примере круглого диафрагмированного волновода с параметрами R=b; а/λ=0,20; а/b=0,47; вид колебаний θ=π/2; λ=10,5 см-длина волны; Q0КДВ =10900, собственная добротность круглого волновода с радиусом R=b равна Q0КВ=36180.
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Поле излучения релятивистского
сгустка электронов в кдв
Рассмотрим круглый диафрагмированный волновод с фазовой скоростью βФ = 1. Согласно теореме Вильсона энергия W, теряемая сгустком электронов с зарядом q, равна половине произведения заряда умноженному на наведенное им напряжение на зазоре W=(1/2)qU. Прирост напряжения ∆U равен произведению тока I на прирост сопротивления на зазоре ∆x. Согласно теореме Рамо I = q·c / ∆x, где с -скорость света. Прирост сопротивления равен ∆R = RП · (∆x)2, где RП - последовательный импеданс круглого диафрагмированного волновода, RП = Е2/2P и Е напряженность поля, Р - мощность электромагнитной волны. Мощность излучаемой электромагнитной энергии Р равна Р = 0,5·q2c2RП = Е2/2 RП . Таким образом, напряженность поля Е электромагнитной волны излучения сгустком q равна Е= q·c· RП .
,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Переходный процесс излучения
сгустков электронов в кдв
Амплитуда электрической составляющей поля излучения Еq релятивистского сгустка электронов q на оси однородного КДВ равна Еq=q·c·RП. Секция КДВ-проходной резонатор длинной L имеет нагруженную добротность QН= QН1 ·2πL(θ·λ). Поле Е за движущимся сгустком в выбранном сечении будет уменьшаться как E=Еq·exp(-ωt/2 QН), ω - круговая частота, t - время. За время t = T, поле уменьшится как E= Еq ·exp(-π/QН). Суммарное поле излучения N сгустков в выбранном сечении ЕN равно Еq умноженному на сумму от i=1 до i=N величины exp[-(i-1)π/ QН]. Эта сумма равна Еq [1-exp(-N·π/ QН )]/[1-exp(-π/ QН )] Еq = ЕN . Отметим, что для бесконечно большого числа сгустков E= Еq /[1-exp(-π/ QН)]. Выражения позволяют рассчитать переходной процесс излучения релятивистских сгустков электронов в однородном круглом диафрагмированном волноводе.
В. В. ДОБРОХОТОВ, Ю. С. ПАВЛОВ,
Институт физической химии и электрохимии им. РАН, Москва
ПРОДВИЖЕНИЕ РАДИАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В ИННОВАЦИОННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
В лаборатории радиационных технологий проводятся работы по коммерциализации результатов радиационно-технологических исследований. Лаборатория предоставляет услуги по использованию высоких радиационно-химических технологий, связанных с применением современной радиационной базы, включающей в себя три линейных ускорителя электронов с энергией 5, 8 и 10 МэВ с мощностью в пучке 10 кВт, две кобальтовые гамма-установки с подвижными излучателями мощностью100 и 200 кКи и др. Внедрены установки и оказываются услуги: по радиационной модификации свойств изделий из пластмасс; улучшению временных характеристик полупроводниковых приборов под действием ионизирующих излучений; радиационной стерилизации изделий медицинского назначения; радиационной деконтаминации биологически активных добавок и пищевых продуктов; модификации свойств драгоценных камней, нанопорошков и по другим перспективным технологиям.
А. В. ВОРОНКОВ, Э. С. МАСУНОВ, С. М. ПОЛОЗОВ, В. И. РАЩИКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ПРОГРАММА DINUS ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДИНАМИКИ СИЛЬНОТОЧНЫХ ПУЧКОВ
В УСКОРИТЕЛЯХ НА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЕ
При разработке ускорителей интенсивных электронных и ионных пучков необходимо корректно учитывать влияние собственного поля пучка. При этом обычно ограничиваются только учетом сил кулоновского взаимодействия частиц. Однако, с ростом тока ускоряемых частиц существенное влияние на динамику пучка начинает оказывать когерентные эффекты, связанные с полем излучения (включая эффект нагрузки током). В данной работе предложен эффективный метод учета нагрузки током для нерелятивистских пучков электронов и ионов в группирующей секции ускорителя на бегущей волне. Дается описание специальных алгоритмов и программы для расчета на персональном компьютере трехмерной самосогласованной динамики пучка в группирователе.
А. В. ВОРОНКОВ, Э. С. МАСУНОВ, С. М. ПОЛОЗОВ, П. Р. САФИКАНОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ ВВОДА
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА
В РЕЗОНАТОРЫ Н-ТИПА
При ускорении интенсивных ионных пучков часто требуется подавать на электроды резонатора (обычно это резонатор Н-типа) не только высокочастотный, но и электростатический потенциал. Это необходимо как для повышения эффективности фокусировки пучка при низких энергиях, так, например, и для подавления мультипакторного разряда. Работы по таким системам проводятся в МИФИ, ХФТИ и других научных центрах. В данной работе рассматриваются некоторые особенности конструкций системы ввода электростатического потенциала в двойной Н-резонатор и двухкамерный Н-резонатор, а также проводится сравнение эффективности применения различных конструкций.
Э. С. МАСУНОВ, А. В. САМОШИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
численное моделирование динамики ИОННОГО
пучка в СВЕРХПРОВОДЯЩЕМ ЛИНЕЙНОМ УСКОРИТЕЛЕ
Сверхпроводящий линейный ускоритель основан на периодической системе из независимо фазируемых, идентичных, коротких резонаторов. Расчет динамики пучка в таком ускорителе в общем случае представляет сложную многопараметрическую задачу. Из-за нарушения условий синхронизма между скоростью пучка и фазовой скоростью ускоряющей гармоники высокочастотного поля всегда возникает скольжение частиц относительно ускоряющей волны. В работе предложен эффективный метод расчета динамики многозарядных ионов в широком диапазоне спектра масс с использованием специально разработанной программы. Обсуждаются результаты численного моделирования. Предложен конкретный вариант начального участка ускорителя RIA, где скорости частиц меняются от 0.01с до 0.06с для всех типов ионных пучков с величиной Z/A=1/66.
Э. С. МАСУНОВ, А. С. ПЛАСТУН, А. В. САМОШИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
методы усреднения и исследование фокусировки ионного пучка в сверхпроводящем ускорителе
Расчет динамики пучка тяжелых ионов в сверхпроводящем ускорителе, состоящем из периодической последовательности независимо фазируемых резонаторов, обычно можно выполнить только с помощью численного моделирования. Для оптимизации параметров ускорителя и аналитического исследования динамики частиц предложено использовать гладкое приближение. Рассматривается два возможных метода усреднения по быстрым осцилляциям, которые позволяют получить уравнение движения в гамильтоновой форме. Найдены условия устойчивости движения ионного пучка. Проведено сравнение результатов расчета динамики частиц и аксептанса ускоряющего канала с использованием предложенных методов усреднения.
, ,
,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Модифицированный вариант программы «DYMAS»
Модифицирована программа «DYMAS», предназначенная для моделирования динамики пучков заряженных частиц в поле магнитного сферического диполя. В модифицированном варианте программы возможно моделирование самосогласованной динамики пучков, собственное поле которых учитывалось с помощью эллипсоидальной модели. Кроме того, программа оснащена сервисом, позволяющим в любой момент останавливать динамическое изображение движущегося сгустка пучка и поворачивать это изображение, что существенно облегчает исследования динамики. С помощью этой программы можно получать как траектории отдельных частиц, так и огибающие пучка. Кроме того, в этой программе есть возможность моделирования многокомпонентных пучков, состоящих из разных сортов ионов.
, ,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Динамика сильноточных пучков
в поле магнитного сферического диполя
С помощью модифицированной версии программы «DYMAS» исследована самосогласованная динамика сильноточных электронных и ионных пучков в поле магнитного сферического диполя. Результаты моделирования динамики позволили выявить ее особенности и, в частности, найти связи между стартовыми параметрами пучков, а также длиной проходимого ими пути, и величиной их тока, начиная с которого влияние собственного поля пучка на его динамику становится существенным. В частности, из результатов моделирования следует, что благодаря специфике движения зарядов в поле магнитного сферического диполя можно подобрать такие начальные условия, при которых сохраняются небольшие поперечные размеры пучка.
, ,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Динамика зондирующих пучков
Исследованы возможности зондирования околоземного пространства пучками заряженных частиц, сформированных из электронов и ионов. Рассмотрены разные варианты зондирования, отличающиеся начальными условиями и типом пучков. Установлено, что при определенных начальных условиях пучки возвращаются на инжектор, сохраняя компактные размеры. Это позволяет по характеристикам вернувшихся пучков регистрировать встретившиеся им на пути объекты и определять параметры движения последних. Подобное зондирование может осуществляться на значительных расстояниях. Особенно следует отметить тот факт, что возможны такие начальные условия комбинированных зондирующих пучков, при которых траектории их компонент будут совпадать.
, ,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Взаимодействие зондирующих пучков
с радиационными поясами Земли
Исследованы механизмы взаимодействия пучков заряженных частиц, зондирующих околоземное пространство, с радиационными поясами Земли. Выявлен эффект захвата зондирующим пучком зарядов радиационного пояса, которые по сложным траекториям дрейфуют вдоль зондирующего пучка. Характер этого дрейфа различен для электронов и протонов. Полученные результаты позволяют учитывать влияние радиационных поясов Земли на точность измерений, осуществляемых с помощью зондирующих пучков. В свете уже полученных результатов, особый интерес должен представлять комбинированный зондирующий пучок с одинаковыми траекториями его компонент, взаимодействие которого с радиационными поясами будет существенно ослаблено.
Б. Ю. БОГДАНОВИЧ, В. П. ЗУБОВСКИЙ, В. В. КАПИН,
А. В. НЕСТЕРОВИЧ, А. Н. ПУЧКОВ, В. Н. СОЛОВЬЁВ, В. В. ЯНЕНКО
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ВЫХОДНАЯ СИСТЕМА
И МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ИОННЫЙ ИСТОЧНИК
ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ ПРОТОНОВ НА ЭНЕРГИЮ 2 МЭВ
Протонный линейный ускоритель с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой (ПОКФ) с частотой ускоряющего поля 150 МГц и выходной энергией протонов 2 МэВ установлен в Радиационно-Ускорительном Центре (РУЦ) Московского инженерно-физического института (МИФИ). В докладе представлены конструкции, параметры и результаты измерений для модифицированного ионного источника и следующих устройств выходной системы: а) дублета сеточных электростатических фокусирующих линз; б) 7-зазорного пост-ускорящего Н-резонатора; в) С-образного магнитного спектрометра с вертикальным магнитным полем. Электронно-оптические свойства выходной системы моделировались с помощью кода TRACE-3D.
Б. Ю. БОГДАНОВИЧ, В. В. КАПИН, А. В. НЕСТЕРОВИЧ, А. Н. ПУЧКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
МЕТОДИКА РАСЧЁТА ДИНАМИКИ ИОНОВ
В РЕАЛЬНОМ ТРЁХМЕРНОМ ПОЛЕ СЕКТОРНОГО МАГНИТА
Измерение спектра и средней энергии ускоренных протонов линейного ускорителя с энергиями более 2 МэВ, установленного в Радиационно-Ускорительном Центре (РУЦ) МИФИ будет осуществляться с помощью С-образного секторного магнита. В докладе представлена методика расчёта динамики ионов в реальном трёхмерном поле секторного магнита, причём компоненты магнитного поля определяются из данных измерения топографии магнитного поля в медианной плоскости магнита. Для устранения нефизических эффектов ошибок измерений применяется процедура «сглаживания» компонент магнитного поля. Смоделированные траектории протонов позволили определить электронно-оптические свойства секторного магнита и показали их удовлетворительное согласие со свойствами, предсказываемыми в рамках линейной теории. Также представлены расчётные траектории частиц различных энергий.
В. А. СЕНЮКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
НАГРУЗКА ТОКОМ В УСКОРЯЮЩИХ СИСТЕМАХ
С КОМПРЕССИЕЙ ЭНЕРГИИ
НА ОСНОВЕ СВЯЗАННЫХ РЕЗОНАТОРОВ
Рассмотрено влияние нагрузки током на параметры ускоряющего поля и характеристики ускоренного пучка в ускоряющих системах, образованных системой связанных резонаторов: высокодобротного накопительного резонатора и резонатора с бегущими волнами, элементом которого является ускоряющая секция. Разработана математическая модель, описывающая процессы, происходящие в системе связанных резонаторов при передаче энергии из накопительного резонатора в ускоряющую секцию с учетом полей излучения ускоряемого пучка. Приведены результаты численных расчетов напряженности ускоряющего поля в ускоряющей секции с учетом влияния нагрузки током и параметры ускоренного пучка на выходе секции в зависимости от параметров пучка, ускоряющей секции и накопительного резонатора.
Б. Ю. БОГДАНОВИЧ, А. В. НЕСТЕРОВИЧ, А. Е. ШИКАНОВ,
Н. А. БЕРДОНОСОВА1, А. В. ИЛЬИНСКИЙ1, Е. К. КОЦАРЕВА1
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1Институт геофизических и радиационных технологий
Международной Академии Наук Высшей Школы, Москва
один из аспектов применения
импульсного генератора нейтронов
в нефтедобывающей отрасли
Данная методика основана на сопоставлении данных измерений c импульсным нейтронным генератором и бокового каротажа для выделения обводненных нефтеносных пластов. Она позволяет определять пласты обводнения по сопоставлению данных, полученных во время строительства скважины и при последующем ее освоении. Одним из преимуществ этого способа является то, что точность оценки интервалов обводнения пласта и положение водонефтяного контакта не зависит от минерализации пластовой и нагнетательной воды. Второе преимущество – это наглядность, т. к. кривые сопоставляются непрерывно в значительном интервале.
В. А. ВОРОНЦОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ГРУППИРОВАТЕЛЯ
ИНТЕРАКТИВНЫМ МЕТОДОМ
В работе рассматривается применение интерактивного метода для оптимизации ширины энергетического спектра и коэффициента захвата в зависимости от длины электронного и протонного группирователей, амплитуды ускоряющей гармоники и коэффициента монотонного убывания фазы синхронной частицы. Моделью продольного движения частиц служила адиабатическая одномерная модель с малыми продольными колебаниями частиц относительно синхронной частицы. В качестве одного из результатов было получение аналитических зависимостей энергии и фазы частиц от продольной координаты. В целом показана достаточно высокая эффективность интерактивного метода и возможность быстрого достижения обучаемости оператора в качестве навигатора.
