Автореферат
реклама
Ա.Ի. Ալիխանյանի անվան ԱԶԳԱՅԻՆ ԳԻՏԱԿԱՆ ԼԱԲՈՐԱՏՈՐԻԱ (Երևանի Ֆիզիկայի Ինստիտուտ) Գաբրիելյան Լևոն Արամի ՏԵՐԱՀԵՐՑԱՅԻՆ ՃԱՌԱԳԱՅԹՄԱՆ ՏԻՐՈՒՅԹԻ ԱԶԱՏ ԷԼԵԿՏՐՈՆԱՅԻՆ ԼԱԶԵՐՆԵՐԻ ՍՏԵՂԾՄԱՆ ՓՈՐՁԱՐԱՐԱԿԱՆ ՀԵՏԱԶՈՏՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ Ա.04.20 - «Լիցքավորված մասնիկների փնջերի ֆիզիկա և արագացուցչային տեխնիկա» մասնագիտությամբ ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների թեկնածուի գիտական աստիճանի հայցման ատենախոսության ՍԵՂՄԱԳԻՐ ԵՐԵՎԱՆ-2014 НАЦИОНАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ имени А. И. Алиханяна (Ереванский Физический Институт) Габриелян Левон Арамович ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОЗДАНИЮ ЛАЗЕРОВ НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА ИЗЛУЧЕНИЯ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.20 – “Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника”. ЕРЕВАН-2014 Ատենախոսության թեման հաստատված է ԱԱԳԼ-ում (ԵրՖԻ) Գիտական ղեկավար` ֆիզ.մաթ. գիտ. դոկտոր Մ.Լ. Պետրոսյան (ԱԱԳԼ) ֆիզ.մաթ. գիտ. դոկտոր, պրոֆեսոր Է. Մ. Լազիև (ԱԱԳԼ) ֆիզ.մաթ. գիտ. թեկնածու Բ.Ա. Գրիգորյան ("CANDLE" ՍՀԻ) "CANDLE" Սինխրոտրոնային Հետազոտությունների Ինստիտուտ Պաշտոնական ընդդիմախոսներ` Առաջատար կազմակերպություն` Պաշտպանությունը կայանալու է 2014թ. հուլիսի 15-ին ժամը 14.00-ին Ա.Ի. Ալիխանյանի անվան ազգային գիտական լաբորատորիայում գործող ԲՈՀ-ի «Միջուկի և տարրական մասնիկների ֆիզիկա» 024 մասնագիտական խորհրդի նիստում (0036, Երևան, Ալիխանյան եղբայրների 2): Ատենախոսությանը կարելի է ծանոթանալ Ա.Ի. Ալիխանյանի անվան ազգային գիտական լաբարատորիայի գրադարանում: Սեղմագիրն առաքված է 2014թ. հունիսի 11-ին: 024 մասնագիտական խորհրդի գիտական քարտուղար, ֆիզ.մաթ. գիտ. դոկտոր Դ.Ռ. Կարախանյան Тема диссертации утверждена в ННЛА (ЕрФИ). Научный руководитель: доктор физ.-мат. наук М.Л. Петросян (ННЛА) Официальные оппоненты: доктор физ.-мат. наук, профессор Э. М. Лазиев (ННЛА) Кандидат физ.-мат. наук, Б.А. Григорян ("CANDLE" ИСИ) Ведущая организация: "CANDLE" Институт Синхротронных Исследований Защита диссертации состоится 15 июля 2014г. в 14.00 часов на заседании специализированого совета ВАК 024 ”Физика ядра и элементарных частиц” действующей при Национальной научной лаборатории им. А.И.Алиханяна (0036, Ереван, ул. бра-тьев Алиханян 2). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национальной научной лаборатори имени А. И. Алиханяна. Автореферат разослан 11 июня 2014г. Ученый секретарь спец. совета 024, доктор физ.- мат. наук 2 Д.Р. Караханян ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В настоящее время бурно развивается физика и техника создания источников терагерцового диапазона излучения. Важное место в этой области занимают лазеры на свободных электронах (ЛСЭ) с использованием магнитных ондуляторов. ЛСЭ – это устройства, преобразующие энергию релятивистских электронов в энергию электромагнитного излучения. Частота такого излучения, благодаря эффекту Доплера, во много раз превышает частоты колебаний электронов. Так, частота излучения где n – номер гармоники, – угол между направлением траектории пучка и направлением излучения. Важной отличительной особенностью таких лазеров является возможность плавной и широкополосной подстройки частоты генерации варьированием (т.е. энергии электронов) и (или) , а также изменением параметров ондуляторов (длина периода ондулятора). За последнее десятилетие наблюдается резкий рост количества как фундаментальных, так и прикладных исследований, проводимых в терагерцовом диапазоне излучения. До настоящего времени данный диапазон остается мало изученным, по сравнению с граничащим с ним ИК (инфракрасным) и СВЧ (микроволновым) диапазонами. Был создан ряд источников терагерцового излучения, начиная от субсекундных генераторов на основе фемтосекундных лазеров мощностью порядка милливатт до Новосибирского ЛСЭ средней мощности с энергией 400 Вт. В терагерцовом диапазоне лежат спектры излучения астрономических объектов, а также спектры сложных органических молекул, таких как молекулы ДНК, белков, многих взрывчатых веществ, вредных веществ – загрязнителей атмосферы и т.д. До настоящего времени излучение в данном диапазоне считается безвредным для человеческого организма, что дает возможность использования его для диагностики в медицине, поскольку терагерцовое излучение является неионизирующим, в отличие от рентгеновского, а также в системах экологического мониторинга, системах безопасности и системах контроля, а также в системах высокоскоростной передачи данных. 3 Преимущества возможностей и характеристик ЛСЭ работающих в терагерцовом диапазоне делают не только возможным, но и целесообразным их использование в качестве источников терагерцового излучения, для решения перечисленных задач. Цель работы Целью диссертационной работы является: Расчет, изготовление и исследование ондулятора терагерцового диапазона излучения с применением распространенных и недорогих постоянных магнитов из ферромагнитного материала. Исследование фокусирующих свойств сконструированного ондулятора терагерцового диапазона излучения. Окончательная подстройка ондулятора импульсно-проволочным методом, а также изготовление датчика и соответствующей схемы для возможности осуществления измерений данным методом. Исследование спонтанного ондуляторного излучения с использованием пучка микротрона МТ-7,5. Изучение возможности получения генерации в режиме FEL, а также проведение предварительных измерений по обнаружению излучения на выходе оптического резонатора. Диссертационная работа основана на исследованиях, выполненных для проекта МНТЦ А-820 в Национальной Научной Лаборатории им. А. Алиханяна (ЕрФИ). Научная новизна Научная новизна работы состоит в следующем: 1. Впервые предложена и исследована отличающаяся от общепринятой конструкция плоского гибридного ондулятора на постоянных магнитах. 2. Предложена и исследована возможность осуществления подстройки поля ондулятора путем применения дополнительных обмоток на соответствующих магнитных эллементах. 3. Исследована работа ондулятора предлагаемой конструкции в режиме спонтанного ондуляторного излучения. 4. Исследован режим генерации ЛСЭ с применением данного ондулятора. Практическая ценность. Применение постоянных магнитов из ферритового материала при изготовлении ондуляторов значительно уменьшает себестоимость подобных устройств. Кроме того, ферритовые магниты несравненно проще поддаются обработке, нежели постоянные магниты из других материалов. 4 Рекомендации содержащиеся в работе и полученные в результате проведенных исследований, могут оказаться полезными в выборе оптимальных параметров ондулятора. В частности, это относится к выбору оптимального соотношения размеров магнитных элементов с магнитным зазором и расстоянием между ними. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Обоснование возможности применения распространенных и недорогих постоянных магнитов из ферромагнитного материала в ондуляторах терагерцового диапазона излучения. 2. Создание ондулятора терагерцового диапазона излучения с применением ферромагнитных материалов. 3. Возможность обеспечения вертикальной и горизонтальной фокусировок пучка электронов в плоском ондуляторе с постоянными магнитами. 4. Возможность создания ЛСЭ терагерцового диапазона с ондулятором из ферромагнитных материалов. Апробация работы: Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференции “5th International Workshop on Infrared Microscopy and Spectroscopy with Accelerator Based Sources, WIRMS 2009, Alberta, Canada, 13-17 Sep., 2009”, а также на семинаре ННЛ им. А. Алиханяна (ЕрФИ). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ, список которых приведен в конце автореферата. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 103 страниц, в том числе 47, рисунков, 11 таблиц и списка литературы из 56 наименований. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении сделан обзор по тематике диссертации, сформулированы основные задачи, обоснована их актуальность и научная новизна, а также приведено краткое содержание работы. В первой главе приведено описание ондуляторного магнита, расчет распределения магнитного поля ондулятора и результаты исследования его 5 характеристик. Несмотря на то, что безжелезная конструкция ондулятора является простой с точки зрения ее осуществления, неоднородность в намагниченности ее отдельных элементов (магнитов) вызывает трудности при конструировании подобных ондуляторов. Помимо этого, подстройка поля в таких ондуляторах практически невозможна, а поля, создаваемые ондуляторами подобной конструкции относительно невелики. Исходя из этого было решено перейти к гибридной конструкции ондулятора, которая позволяет: получить поля большей величины, осуществить подстройку поля известным методом шунтирования отдельных элементов ондулятора, а также производить подстройку поля предлагаемым в данной работе методом - путем использования дополнительных обмоток на отдельных элементах ондулятора. Предлагаемая конструкция гибридного ондулятора отличается от общепринятой, где в качестве магнитных полюсов выступают стальные полюса. В предлагаемой конструкции магнитными полюсами являются сами магнитные элементы. Использование существующей эмпирической формулы, полученной К.Хальбахом для гибридного ондулятора в данном случае ограничивается несколькими обстоятельствами: предлагаемая конструкция отличается от общепринятой, эта формула верна для магнитных блоков, у которых ширина (в х направлении) значительно больше, чем ондуляторный зазор, эта формула не верна для магнитных блоков, расположенных не по схеме Хальбаха, эта формула не верна при малых зазорах ондулятора, в таких случаях B0 получается больше Br. Поэтому, при расчете магнитных полей ондулятора была использована также программа FEMLAB. Анализ магнитных характеристик, произведенный с помощью программы FEMLAB, дал следующие результаты: 1. 2. во-первых, используя широко распространенные ферромагниты можно обеспечить необходимые магнитные параметры для ондулятора терагерцого диапазона, во-вторых, показано, что существует возможность уменьшения влияния разброса магнитных параметров с помощью подбора и группировки магнитных элементов. 6 В данной главе приводится описание созданного ондуляторного магнита с длиною периода 9 см и числом периодов 20, в котором использовались постоянные магниты марки 22БА220. Поскольку, при конструировании ондуляторов возникают проблемы сортировки магнитных элементов, ввиду различия их магнитных параметров, необходимо применение специальных мер. В результате исследования разброса величин магнитной индукции всех магнитов оказалось, что этот разброс составляет порядка 40%. Был произведен подбор магнитных элементов, что привело к уменьшению разброса до 18%. Далее, с помощью подбора и перераспределения магнитов удалось снизить разброс по амплитудам в рабочем зазоре ондулятора до 7%. А использование дополнительных обмоток на отдельных элементах уменьшило разброс до 3%. На рис.1 представлена конструкция ондулятора с применением дополнительных корректирующих обмоток. Рис.1. Схема ондуляторного магнита: 1− железные пластины, 2− магнитные элементы, 3− корректирующие обмотки. Стрелками показано направление намагниченности магнитных элементов. Во второй главе приведены результаты исследования фокусирующих свойств ондуляторного магнита. Проведено экспериментальное исследование фокусирующих свойств ондулятора с помощью проводящей нити с током. Известно, что плоские ондуляторы создают естественную фокусировку электронного пучка только в одном - вертикальном направлении y. При генерации электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн используются заметно расходящиеся электронные пучки низкой энергии. В связи с этим, требуется эффективная фокусировка в обоих поперечных направлениях x и y. Показано, что, добавляя фокусировку в горизонтальной плоскости, мы тем самым уменьшаем на такую же величину вертикальную (естественную) фокусировку. 7 Обычно стараются получить равную фокусировку, когда для волновых чисел колебания пучка выполняется условие . Различные авторы предлагали несколько схем ондуляторов, магнитные поля которых могли бы фокусировать электронный пучок. Фокусирующий градиент магнитного поля By(x) получается за счет относительного смещения вдоль оси х чередующихся полюсов с противоположным знаком магнитного поля. На краях магнитного зазора возникает преобладание амплитуд магнитного поля одного знака и, следовательно, появляется необходимый профиль By(x). На рис.2 приведены результаты измерения и расчета распределения магнитного поля ондулятора в горизонтальном направлении. Рис.2. Горизонтальное распределение магнитного поля ондулятора. Круглые значки – результаты измерения, квадратные – рассчитанные с помощью FEMLAB. Из рисунка видно, что линейная область с градиентом 300 Г/см составляет порядка 1 см с центром, смещенным от центра магнитного элемента на 2 см. При этом поле в центре выбранной области уменьшается на 20%. При выборе этого варианта, магнитные элементы ставятся смещенными на 2 см от центра ондулятора. Для настройки магнитных элементов ондулятора, помимо распределения магнитного поля, важно знать первый и второй интегралы магнитного поля вдоль оси ондулятора, которые определяют угол и координату x выхода пучка из ондулятора. Поэтому, использовался импульсный проволочный метод для быстрого измерения магнитных полей ондуляторов. Была создана аналогичная 8 установка для измерения магнитных характеристик ондулятора. Сигнал на выходе датчика отклонения проволоки будет пропорционален первому интегралу магнитного поля (при использовании короткого импульса тока) или второму интегралу магнитного поля (при использовании длинного импульса тока). Исследовалось поперечное отклонение проволоки с током для выяснения фокусирующих свойств ондулятора в горизонтальной плоскости. Результаты приведены на рис.3. Y 10mm 5mm 0 -5mm -10mm undulator lengt Рис.3. Поперечное отклонение проволоки с током в ондуляторе. Черные кривые – при обычном расположении магнитных элементов в ряд. Серые кривые – при смещении магнитов на 1 см от центральной линии. Результаты применения импульсно-проволочного метода метода приведены на рис.4. 9 U1, 50mV/div U2, 10V/div 1 2 t, 1ms/div U1, 100mV/div U2, 10V/div 1 2 t, 1ms/div Рис.4. Осциллограммы второго интеграла до и после корректировки ондулятора. В третьей главе приведено описание ЛСЭ на основе сконструированного ондулятора. Принципиальная схема установки для генерации спонтанного ондуляторного излучения в терагерцовой области частот представлена на рис.5. 10 Рис.5. Принципиальная схема установки для генерации спонтанного ондуляторного излучения. 1 – микротрон, 2 – квадрупольные линзы, 3 – поворотный магнит, 4 – корректирующий магнит, 5 – ондулятор, 6 – свинцовая защита, 7 – пиродатчик, 8 – сферическое зеркало, 9 – цилиндр Фарадея, 10 – люминофорный экран, 11 – телекамера, 12 – тонкое плоское зеркало из алюминиевой фольги, 13 – передвижная шторка. При токе пучка микротрона 2мА в импульсе, ожидаемая мощность в импульсе составила Вт. Использовалось фокусирующее зеркало, в результате чего интенсивность излучения в фокусе составила Вт/см2. При этом размер пучка в фокусе имел диаметр 4мм, а диаметр выхода пучкопровода мм. Длина волны излучения была равна 200мкм. В эксперименте использовался пиродатчик МГ-30, паспортная чувствительность которого составляет 10-9 Вт/(см2·Гц1/2). С учетом длительности и частоты повторения импульса и поперечного размера излучения реальная чувствительность составила Вт/см2. В результате проведенных измерений оказалось, что мощность излучения составляет Вт, что на порядок меньше ожидаемой. Данное обстоятельство можно объяснить неучтенными потерями при оценке ожидаемой мощности излучения. Не были также учтены потери в окнах пучкопровода, на зеркалах, потери в окне пироэлектрического датчика и дифракционные потери. С целью изучения возможности получения генерации в режиме FEL установка была дополнена оптическим резонатором. 11 Проведены предварительные измерения по обнаружению излучения на выходе оптического резонатора при коэффициенте выхода 1.5%. Результаты измерения показали, что сигнал на выходе порядка спонтанного излучения, т.е. коэффициент усиления составлял . В заключении сформулированы основные результаты и выводы. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ Показана возможность применения распространенных и недорогих постоянных магнитов из ферромагнитного материала в ондуляторах терагерцового диапазона излучения. Разработан и создан ондулятор терагерцового диапазона излучения из ферромагнитных материалов с возможностью подстройки поля путем использования дополнительных корректирующих обмоток. Показана возможность осуществления в предлагаемой конструкции ондулятора как вертикальной (естественной), так и горизонтальной фокусировки методом смещения магнитных элементов. Подробно рассмотрена методика быстрого измерения интегральных характеристик поля ондулятора. Предложен быстрый способ определения скорости распространения акустической волны для проведения измерений импульсно-проволочным методом. Показана возможность создания ЛСЭ с применением предлагаемой конструкции плоского гибридного ондулятора. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ 1. М.Л. Петросян, Л.А. Габриелян, Ю.Р. Назарян, Г.Х. Товмасян, К.Б. Оганесян, Ондулятор с постоянными магнитами из ферримагнетиков, Известия НАН Армении, Физика, т. 42, No 1, с. 57-62 (2007). 2. M. L. Petrosyan, L. A. Gabrielyan, Yu. R. Nazaryan,G. Kh. Tovmasyan, and K. B. Oganesyan, FEL Undulator with Permanent Ferromagnetic Magnets, Laser Physics, V. 17, No. 8, pp. 1077–1079 (2007). 3. L.A. Gabrielyan, Y.A. Garibyan, Y.R. Nazaryan, K.B. Oganesyan, M.A. Oganesyan, M.L. Petrosyan, N.S. Ananikyan, M.V. Fedorov, A.I. Artemiev, D.N. Klochkov, Yu.V. Rostovtsev, M.O. Scully, The THz Radiation from Undulator, WIRMS 2009 5th International Workshop on Infrared Microscopy and Spectroscopy with 12 Accelerator Based Sources. AIP Conference Proceedings, Vol. 1214, pp. 39-41 (2010). 4. Л.А. Габриелян, Исследование параметров ондуляторов с постоянными магнитами, Известия НАН Армении, Физика, т. 4., No5, с. 303-307 (2012). 5. Л.А. Габриелян, М.К. Оганесян, М.Л. Петросян, Исследование магнитного ондулятора импульсно-проволочным методом, Известия НАН Армении, Физика, т. 49, No 4, с. 223-229 (2014). 13 ԱՄՓՈՓԱԳԻՐ Ներկայումս ակտիվորեն զարգանում է տերահերցային տիրույթի աղբյուրների ֆիզիկան և դրանց դստեղծման տեխնիկան: Այս բնագավառում կարևոր տեղ են զբաղեցնում ազատ էլեկտրոնային լազերները մագնիսական օնդուլյատորների կիրառմամբ: Վերջին տասնամյակում նկատվում է տերահերցային տիրույթյում տարվող ինչպես ֆունդամենտալ, այնպես էլ կիրառական աշխատանքների կտրուկ աճ, թեև մինչ օրս այս տիրույթը մնում է քիչ ուսումնասիրված՝ հարակից ԻԿ և ԳԲՀ տիրույթների համեմատ: Այսպիսով ստեղծվել է տերեհերցային ճառագայթման աղբյուրների մի շարք՝ սկսած միլիվատի կարգի հզորությամբ ֆեմտովայրկյանային լազերների հիմքով սուբվայրկյանային գեներատորներից մինչև 400 Վտ էներգիայով Նովոսիբիրսկի միջին հզորության ԱԷԼ: Տերահերցային տիրույթում են ընկած աստղագիտական օբյեկտների ճառագայթման սպեկտրները, ինչպես նաև բարդ օրգանական մոլեկուլների սպեկտրները, ինչպիսիք են՝ ԴՆԹ մոլեկուլները, սպիտակուցները, բազմաթիվ պայթյունավտանգ նյութերը և աղտոտիչ նյութերը: Մինչ օրս, այս տիրույթի ճառագայթումը համարվում է անվտանգ մարդու օրգանիզմի համար, ինչը հնարավորություն է տալիս օգտագործել այն բժշկական ախտորոշման մեջ, քանի որ ի տարբերություն ռենտգենյան ճառագայթմանը, այն հանդիսանում է ոչ իոնիզացնող, այն օգտագործելի է նաև բնապահպանական մոնիտորինգի համակարգերում, անվտանգության և հսկման համակարգերում, ինչպես նաև տվյալների գերարագ փոխանցման համակարգերում: Տերահերցային տիրույթում աշխատող ԱԷԼ-ների հնարավորությունների և բնութագրերի առավելությունները ոչ միայն հնարավոր, այլև նպատակահարմար են դարձնում դրանց օգտագործումը որպես տերահերցային տիրույթի աղբյուրներ, թվարկված խնդիրների լուծման համար: Տերահերցային տիրույթի ԱԷԼ համար օնդուլյատորների ստեղծման ժամանակ և -ի փոքր արժեքների դեպքում օնդուլյատորի պարբերության երկարությունը 10 սմ կարգի է, հետևաբար պահանջվող մագնիսական դաշտի արժեքը կլինի 1000 էրսթեդի կարգի: Այդ իսկ պատճառով, ներկայացված օնդուլյատորի նախագծման ժամանակ առաջարկվել է օգտագործել ամենաէժան և տարածված ֆերիտային մագնիսները: մագնիսներով Տվյալ աշխատանքի նպատակն է տերահերցային տիրույթում հաշվարկումը, պատրաստումն ու հետազոտումը: 14 ֆերիտային հաստատուն աշխատող օնդուլյատորի Արդյունքում ստեղծվել է տերեհերցային ԱԷԼ օնդուլյատոր՝ 22БА220 տիպի մագնիսների հիմնական օգտագործմամբ: խնդիր է Օնդուլյատորի հանդիսանում պատրաստման օնդուլյատորի ժամանակ պարբերությունների երկարությամբ ապահովել մագնիսական դաշտի ամպլիտուդների հավասար արժեքներ: Այդ խնդրի լուծումը իրականացվեց երկու մեթոդների կիրառմամբ: Առաջինը` մագնիսական տարրերի ընտրությամբ և վերաբաշխմամբ հաջողվեց նվազեցնել ամպլիտուդների արժեքների տատանումը մինչև 7%: Այնուհետև, ամպլիտուդների նպատակով՝ արժեքների որոշ մնացորդային մագնիսական տարրերում տատանումը նվազեցնելու օգտագործվեցին լրացուցիչ փաթույթներ: Արդյունքում հաջողվեց հասցնել ամպլիտուդաների մնացորդային տատանումը 2%-ի: Օնդուլյատորի պարբերությունը կազմում է 9 սմ, պարբերությունների քանակը` 20: Միլիմետրային տիրույթում էլեկտրամագնիսական ճառագայթման գեներացման ընթացքում օգտագործվում են զգալիորեն տարամիտող ցածր էներգիայով օժտված էլեկտրոնային փնջեր: Այս առումով անհրաժեշտ է ապահովել փնջի էֆեկտիվ ֆոկուսացումը երկու լայնական ուղղություններով: Սովորաբար օգտագործվող հարթ օնդուլյատորներն օժտված են միայն մեկ՝ այսպես կոչված բնական ֆոկուսացմամբ, ուղղահայաց ուղղությամբ: Պահանջվող մագնիսական դաշտի ֆոկուսացման գրադիենտը ստացվում է իրար հաջորդող և մագնիսական առանցքի դաշտի երկայնքով հակառակ նշաններով տեղաշարժմամբ: մագնիսների Հետազոտվել են օնդուլյատորի օնդուլյատորի բնութագրերը, այդ թվում հորիզոնական հարթության մեջ օնդուլյատորի ֆոկուսացնող հատկությունները: Ստեղծվել է փորձարարական կայանք տերահերցային ալիքների տիրույթում ճառագայթման գեներացիայի համար՝ պատրաստված օնդուլյատորի օգտագործմամբ: Կայանքում օգտագործվել է 7.5 ՄէՎ էներգիայով էլեկտրոնային փունջ: Ճառագայթման ալիքի երկարությունը կազմել է 200 μ: Գրանցված սպոնտան ճառագայթման հզորությունը փնջի իմպուլսում 2մԱ հոսանքի դեպքում կազմել է 10-6Վտ: 6% ուժեղացման դեպքում ճառագայթման հզորությունը մի քանի անգամ գերազանցել է հաշվակայինը: Այս հանգամանքը բացատրվում է ճառագայթման մասնակի կոհերենտությամբ: 15 SUMMARY Terahertz radiation sources physics and creating technology are currently in are active development. Free-electron lasers (FEL) with magnetic undulators play rather a significant role in this area. Over the last decade a drastic increase in both basic and applied researches in terahertz frequency radiation area is being registered, although to date this range remains poorly researched as compared to its neighboring infrared and microwave ranges. This is how a number of sources of terahertz radiation were formed starting from subsecond generators based on femtosecond lasers with power order of milliwatts to Novosibirsk average power FEL with energy of 400 watts are created. Terahertz range includes the radiation spectra of astronomical objects, as well as spectra of complex organic molecules, such as DNA molecules, proteins, many explosives, hazardous substances - air pollutants, etc. So far, this range is considered harmless to the human organism, which allows to use this range for medical diagnostics, because terahertz radiation is non-ionizing, unlike X-ray, this can also be used for ecological monitoring systems, security systems and control systems, as well as high-speed data transfer systems. Advantage of the capabilities and characteristics of the FEL operating in the terahertz range makes it not only possible, but also suitable to use them as sources of terahertz solutions for these tasks. For terahertz FEL undulators and at lower values of the undulator period length is about 10 cm, and therefore the required magnetic field is about 1000 gauss. Therefore, it was decided to use the cheapest and common ferrite magnets to design the proposed undulator. The aim of this work is the calculation, manufacturing and research of the terahertz radiation undulator using common and cheap permanent magnets made of ferromagnetic material. As a result, undulator for terahertz FEL with 22БА220 ferrites has been created. The central task while creating the undulator was the achievement of the magnetic field amplitudes equality in all periods of the undulator. Two methods have been applied to equalize the amplitudes of the magnetic field along all the periods of the undulator. The first method allowed reducing the spread of the amplitudes of magnetic fields up to 7% by using the selection and redistribution of magnetic elements. The second allowed using the additional windings on magnetic elements to reduce residual spread compensation in a number of elements. As a result, reducing the of the amplitudes of magnetic field up to 2% was made possible. Undulator period length is 9 cm, the number of periods - 20. Generation of electromagnetic radiation in the millimeter wavelength range mainly involves the use of significantly divergent electron beam of low energy. Therefore, the efficient focusing in both transverse directions is required. Commonly used planar undulators create a natural focusing of the electron beam only in a vertical direction. The required magnetic 16 field focusing gradient is obtained by the relative displacement of alternating poles with the opposite sign of the magnetic field along the undulator. The parameters of the undulator including focusing properties in the horizontal plane were researched. An experimental facility for terahertz wavelength radiation generation has been created. The facility is based on a microtron beam with energy of 7.5 MeV. Radiation wavelength is 200μ. Registered spontaneous radiation power is 10.6 W at a current of 2 mA in beam pulse. With the gain of 6% the obtained radiation power was several times greater than expected. This effect is explained by partial coherency of radiation. 17