ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние тока электронов на процесс ускорения из "Линейные ускорители " Импульсный электронный ток на выходе ускорителя может достигать значительных величин (до нескольких десятков ампер). Такие большие токи вызывают следующие специфические эффекты. [c.89] Во-первых, ускорение большого тока влечет за собой уменьшение потока мощности в диафрагмированном волноводе. Вследствие этого амплитуда напряженности электрического поля ускоряющей волны также уменьшается, одновременно падает и выходная энергия. В современных ускорителях мощность, расходуемая на ускорение пучка, составляет значительную часть мощности генератора высокочастотных колебаний. [c.89] Во-вторых, большие токи приводят к необходимости учитывать силы объемного заряда, действующие в сгустке, так как они оказываются сравнимыми по величине с силами высокочастотного поля, действующими на электроны. Действие сил объемного заряда может сказаться на устойчивости продольного (фазового) и радиального движений частиц. [c.89] В-третьих, движение сгруппированных сгустков вдоль диафрагмированного волновода может вызвать реактивную составляющую тока в стенках волновода. В результате этого величина фазовой скорости ускоряющей волны изменится, что отрицательно влияет на эффективность ускорения. [c.89] наконец, сгустки электронов, движущиеся в диафрагмированном волноводе, при определенных условиях возбуждают несимметричную волну с радиальной компонентой поля на оси волновода. Возникшая несимметричная волна действует на сгусток, смещая его от оси волновода. Если смещение превысит радиус отверстия в диафрагме, то пучок высадится на диафрагмы волновода, не дойдя до конца ускорителя. Это явление получило в литературе название эффекта укорочения импульса тока. С точки зрения получения возможно больших ускоренных токов ограничение накладывается эффектом укорочения импульса. [c.89] Для понимания влияния тока на процесс ускорения необходимо правильно оценивать роль и значение всех перечисленных выше эффектов. [c.89] Рассмотрим физическую картину взаимодействия полей со сгустками заряженных частиц при движении их в диафрагмированном волноводе. [c.89] Последовательность сгустков, пролетая через диафрагмированный волновод, к которому не подведена высокочастотная мощность, возбуждает в нем электромагнитную волну, фазовая скорость которой равна скорости сгустков. В возбужденной волне максимуму тормозящего поля соответствует центр сгустка частиц. Аналогичное явление наблюдается и при пролете последовательности сгустков через резонатор, когда происходит возбуждение резонатора. Назовем электромагнитную возбуждаемую волну полем излучения сгустков. [c.90] В линейных ускорителях частицы приобретают энергию, взаимодействуя с бегущей волной, создаваемой высокочастотным генератором. В результате в диафрагмированном волноводе имеются две бегущие волны, одна создана генератором, а другая излучается сгустками частиц. Расположение сгустков относительно бегущей волны, созданной генератором, может быть произвольным, т. е. сгустки могут находиться в принципе в любой фазе поля бегущей волны генератора. Можно рассматривать процесс ускорения как движение сгустков частиц в поле суммарной волны генератора и излучения. Поле излучения может быть представлено разными типами волн, что зависит от характеристик замедляющей структуры и электронного пучка. При исследовании продольного движения имеет значение поле излучения типа foi. т. е. волна такого же типа, что и волна ВЧ-генератора. На радиальное движение частиц влияет в основном несимметричная волна поля излучения (волна НЕ). [c.90] Обычно в ускорителях стараются поместить ускоряемые сгустки на вершину бегущей волны поля генератора. В этом случае максимум поля генератора совпадает с отрицательным максимумом поля излучения, и суммарное поле не меняет фазы относительно поля генератора. [c.90] Если же сгустки расположены не на вершине волны ВЧ-генератора, то поля складываются векторно и суммарное поле изменит свою фазу, что эквивалентно изменению фазовой скорости волны в структуре. [c.90] Рассмотрим подробно эти явления, причем с целью упрощения выкладок в каждом случае выберем наиболее рациональный подход. [c.90] Вернуться к основной статье