Исследование инкремента поперечной неустойчивости килоамперного электронного пучка в ЛИУ для его применения в терагерцовом ЛСЭ

摘要

В ИЯФ СО РАН совместно с РФЯЦ ВНИИТФ ведутся исследования, направленные на получение в линейном индукционном ускорителе (ЛИУ) пучка релятивистских электронов с энергией до 20 МэВ, током до 2 кА и длительностью до 200 нс при нормализованном эмиттансе около 1000 π·мм·мрад. Генерация электронных пучков с такими параметрами требует тщательного исследования всех основных источников возмущений траекторий электронов пучка, создаваемых различного рода неустойчивостями, возникающими при транспортировке и ускорении сильноточного пучка в ускорительной структуре ЛИУ. Для проведения экспериментальной серии по измерению динамики поперечных колебаний пучка был использован набор быстрых трансформаторов тока, применяемых для регистрации тока пучка и полей мод, возбуждаемых этим пучком в структуре. Данные измерения проведены при прохождении в структуре пучка электронов с энергией 8,5 МэВ и током 1 кА в различных режимах по величине фокусирующих магнитных полей в ЛИУ. В результате проведенных измерений были зарегистрированы колебания электромагнитного поля собственных мод в ускорительных модулях ЛИУ, и была установлена зависимость амплитуды колебаний ЭМ-поля этих мод от номера ускорительного модуля. Эта зависимость была сопоставлена с результатом моделирования динамики развития поперечной неустойчивости в ЛИУ, которое проведено с использованием созданного программного комплекса, что в итоге позволило определить величину инкремента поперечной неустойчивости релятивистского электронного пучка в данных экспериментальных условиях. Исходя из полученных результатов проведен анализ возможности использования пучка, генерируемого ЛИУ, в качестве драйвера ЛСЭ-генератора когерентных импульсов ТГц-излучения в диапазоне частот 0,3-1,2 ТГц с субгигаваттным уровнем мощности.