Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Ускоряющая секция 7
Введение 7
-
Общие свойства КДВ, основные понятия и определения 9
-
Основные электротехнические параметры ускоряющей структуры
и соотношения между ними 12
-
Основных характеристик ускоряющей секции и геометрических размеров диафрагмированного волновода 15
-
Выбор допусков и влияние погрешности изготовления на основные параметры ускоряющей секции 18
-
Использование модели связанных резонаторов при
исследовании ускоряющей секции 22
-
Численное моделирование основных электротехнических характеристик ускоряющей секции 26
-
Измерение, настройка и согласование ускоряющей структуры 34
-
Измерение регулярных ячеек УС 34
-
Оценка результатов измерений регулярной ячейки 38
-
Согласование и настройка ТТВ 41
-
Настройка и сборка УС 44
-
Настройка переходного узла 46
1.8. Производство ускоряющих секций 47
1.9 Полученные результаты 50
Глава 2. СВЧ нагрузка 51
Введение 51
2.1. Конструкция 55
-
Основные соотношения, параметры и характеристики 55
-
Полученные результаты 58 Заключение 60 Литература 62
Введение к работе
Одной из основных задач физики ускорителей является создание установок с высокой энергией взаимодействия ускоряемых частиц. Одним из таких проектов являлся и проект создания в ИЯФ СО РАН ускорительно- накопительного комплекса ВЭГШ-5[1]. В состав форинжектора инжекционного комплекса ВЭПП-5 входят линейный ускоритель электронов на энергию 300 МэВ и линейный ускоритель позитронов на энергию 510 МэВ. Данная работа посвящена следующим радиотехническим элементам, созданным в рамках реализации данного проекта: ускоряющей секции и волноводной вакуумной СВЧ нагрузке.
Ускоряющая секция является основным ускоряющим элементом линейного ускорителя и предназначена для обеспечения требуемых энергетических параметров ускоряемых частиц. Для электронной части форинжектора инжекционного комплекса ВЭПП-5 такими параметрами являются[1]: число электронов в импульсе 5-Ю10, средняя энергия электронов в импульсе 300 МэВ, энергетический разброс электронов сгустка ±1%.
После рассмотрения различных вариантов было решено создавать ускоряющую секцию форижектора ВЭПП-5 в виде круглого диафрагмированного волновода, который работает в режиме бегущей волны и связан с подводящими волноводами через входной и выходной трансформаторы типа волны. Сдвиг фазы на элементе периодичности структуры на рабочей частоте 2855 МГц составляет 2я-/з. Для обеспечения требуемых параметров ускоряемых частиц были сформулированы следующие основные требования к ускоряющим секциям [3]: обеспечение среднего темпа ускорения в рабочем режиме до 40 МэВ/м; максимальное отклонение фазы электромагнитного поля вдоль всей структуры от своего номинального значения не более ± 3 град.угл.; уровень согласования УС на рабочей частоте со стороны подводящего волновода: КСВн<1.07 ; максимальное отклонение от оптической оси вдоль всей структуры не более 0.5мм; эффективная система охлаждения и термостабилизации; низкая стоимость изготовления, использование стандартного оборудования, узлов и деталей; высокая надежность изделия при его эксплуатации; возможность дальнейшего совершенствования ускоряющей структуры без существенных изменений основной конструкции изделия.
Следует отметить, что до реализации данного проекта в России не существовало ускоряющих секций, которые бы обеспечивали требуемый рабочий темп ускорения в заданном частотном диапазоне. Созданию ускоряющей структуры предшествовали расчеты и создание основных элементов структуры: трансформатора типа волны, регулярной ячейки, переходного узла. Для изготовления ускоряющих структур на территории экспериментального производства ИЯФ был создан новый технологический участок сборки и вакуумной пайки. В ходе создания структуры для проведения вычислений активно использовались уже существующие и хорошо зарекомендовавшие себя пакеты прикладных программ: SLANS, URMEL, HFSS и др. Кроме того, для обработки результатов измерений, настройки и тестирования ускоряющей и группирующей структур автором было написано большое число специализированных прикладных программ. Большинство из написанных программ легли в основу специализированного пакета прикладных программ VIT030[32].
В данной работе последовательно рассмотрены элементы конструкции ускоряющей секции. Представлены основные характеристики структуры и методы их расчета. Приведены способы измерений и полученные результаты.
СВЧ нагрузка является элементом СВЧ тракта линейного ускорителя. Предназначена для тестирования отдельных СВЧ элементов на этапе строительства ускорителя и для поглощения избыточной СВЧ мощности при работе установки. Основные требования, которые предъявлялись к СВЧ нагрузке для форинжектора инжекционного комплекса ВЭПП-5 заключались в следующем [34]: импульсная рассеиваемая СВЧ мощность до 120 МВт; средняя рассеиваемая мощность до 12 КВт; уровень согласования в полосе частот ±5 МГц относительно рабочей частоты: КСВн<1.2; низкая стоимость и высокая надежность при эксплуатации. Создание мощной СВЧ нагрузки дало возможность провести тестовые испытания СВЧ элементов инжекционного комплекса ВЭПП-5 в процессе его строительства и обеспечило возможность работы СВЧ тракта ускорителя при его эксплуатации [35].
В данной работе рассмотрены элементы конструкции СВЧ нагрузки. Приведены методы расчета основных характеристик нагрузки. Представлены полученные результаты.
Данная работа основана на следующих результатах. Разработана, создана и испытана ускоряющая секция на бегущей волне с видом колебаний 2л-/з на рабочей частоте 2855 МГц. Все параметры данного изделия соответствуют общепринятым стандартам.
Разработана, создана и испытана волноводная вакуумная СВЧ нагрузка, рассчитанная на импульсную мощность до 120 МВт и среднюю мощность до 12 кВт.
Работа выполнена в ИЯФ СО РАН в период с 1994 по 2002г.
