К вопросу о формировании фемтосекундных сгустков электронов на выходе резонансного линейного ускорителя на бегущей волне при значительной токовой нагрузке

摘要

Проведено моделирование самосогласованной динамики частиц в начальной части ускорителя электронов 10 см-диапазона на бегущей волне. Показана возможность формирования субпикосекундных сгустков частиц со сравнительно малым поперечным эмиттансом при применении в таком ускорителе инжекторов, состоящих из диодной электронной пушки и группирователей на нераспространяющихся колебаниях. Эффективность группировки достигается за счет фазового движения частиц в бегущей волне, которая является суперпозицией волн, возбуждаемых генератором СВЧ-мощности и последовательностью интенсивных сгустков. При определенной фазе инжекции сгустков в ускоряющую секцию фазовая скорость суммарной волны становится меньше скорости света и, если сгустки совершают в ней около четверти синхротронного колебания, возможно образование в сгустках областей с высокой плотностью частиц. Для обеспечения малого поперечного эмиттанса пучка ускоритель помещается в аксиально-симметричное магнитное поле специальной конфигурации. Согласно расчетам, длительность сгустков на половине высоты может быть уменьшена до 430 фемтосекунд при энергии частиц 8,7 МэВ, токе пучка 0,95 А и нормализованном поперечном эмиттансе 13 мм×мрад.