И. А. ЗАСЛАВСКИЙ, С. В. КУЦАЕВ, С. А. МАЛЬЦЕВ,

А. И. Фадин

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

КВАДРУПОЛЬНАЯ ФОКУСИРОВКА В ЛУЭ

НА ОСНОВЕ БИПЕРИОДИЧЕСКОЙ СТРУКТУРы

С НеСИММЕТРИЧНОЙ АПЕРТУРОЙ

Приведены результаты расчета электродинамических характеристик двух вариантов бипериодической ускоряющей ячейки с несимметричной апертурой работающей на частоте 2856 МГц.

Отверстие апертуры, выполненной в виде продольной щели, обладает свойством квадрупольной высокочастотной фокусировки [1]. Данный эффект позволяет повысить эффективность ускорения заряженных частиц не прибегая к помощи внешних фокусирующих систем.

В данной работе были рассмотрены два варианта подобных несимметричных бипериодических структур, отличающихся ориентацией апертурных щелей. На рисунке 1 изображены модели ячеек, используемы в расчете: в первом варианте апертурные отверстия повернуты друг относительно друга на 90 градусов (Рис.1а.), а во втором – параллельны (Рис.1б). Радиус скругления апертуры Rb=4мм. Расстояние между центрами скруглений задавалось в виде N*Rb, где N – целое число от 0 до 3. Каждый из вариантов ячеек отдельно настраивался на частоту 2856 МГц рабочего p - вида колебания при максимально возможном коэффициенте связи Kсв.

(а)

(б)

Рис.1.

В таблицах 1, 2 приведены результаты расчета основных электродинамических характеристик ячеек. На рисунке 2 изображены зависимости отношения Ez(x,0)/Ez(0,0) и Ez(0,y)/Ez(0,0), характеризующие фокусирующий градиент, при смещении от оси ускоряющей ячейки.

Таблица 1 ЭДХ ячейки со скрещивающимися апертурами.

N

Rш. эфф, МОм/м

Q

Rш. эфф/Q, кОм/м

Kсв,%

0

73.19

14329

5.11

11.90

1

69.81

14202

4.92

11.07

2

70.27

14428

4.87

11.32

3

68.17

14124

4.83

12.14

Таблица 2 ЭДХ ячейки с параллельными апертурами.

N

Rш. эфф, МОм/м

Q

Rш. эфф/Q, кОм/м

Kсв,%

0

73.19

14329

5.11

11.90

1

69.08

14046

4.92

11.09

2

67.07

13909

4.82

11.92

3

64.16

13459

4.77

11.50

(а)

(б)

Рис.2.

Как видно из полученных данных вариант со скрещивающимися апертурами обладает большим значением эффективного шунтового сопротивления (Rш. эфф) и добротности (Q). Значения коэффициентов связи совпадают в приделах погрешности 0.5%, обусловленной точностью настройки рабочей частоты 1 МГц. Изменение величин Ez(x,0)/Ez(0,0) и Ez(0,y)/Ez(0,0) для варианта с параллельными апертурами не превышает 1%, в то время как для скрещивающихся - составляет несколько процентов.

Список литературы

1. W. Schnell, I. Wilson "Microwave Quadrupole Structures for the CERN Linear Collider" - PAC 1991, CERN, CH-1211 Geneva 23, Switzerland.