Изучение влияния мультипакторного разряда в

УДК 001(06)+539.2(06). Исследование материи в экстремальных состояниях
М.А. ГУСАРОВА, С.В. КУЦАЕВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МУЛЬТИПАКТОРНОГО РАЗРЯДА
В БИПЕРИОДИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ
С-ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА
Приведены результаты исследования условий возникновения мультипакторного разряда в бипериодической ускоряющей структуре.
При расчете ускоряющей структуры важно так выбрать геометрию
структуры и напряженность ускоряющего поля в ней, чтобы не было
опасности возникновения мультипакторного разряда. Для исследования
условий возникновения мультипакторного разряда в бипериодической
структуре (БУС) была использована программа MultP [1]. Принцип действия этой программы основан на исследовании траекторий частиц при
заданных электромагнитном поле, геометрии и коэффициентах вторичной
эмиссии материала структуры. Поскольку программа MultP не содержала
необходимых примитивов для описания геометрии БУС, то с помощью
языка программирования Delphi в код программы были внесены соответствующие коррективы. Таким образом, стало возможно задавать такие
фигуры, как тор и трубка. Электромагнитные поля были посчитаны с помощью программы Microwave Studio. В результате для программы MultP
была задана геометрия и распределение электромагнитного поля (рис.1).
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Исследование проводилось для N0 = 10000 частиц при различных значениях напряженности ускоряющего поля (табл. 1). Условием возникновения мультипакторного разряда считалось лавинообразное нарастание
количества электронов (рис. 2). Условием его отсутствия полное исчезновение исходных электронов (рис. 3). Порядком мультипакторного разряда принято называть номер ВЧ такта, на котором развивается мультипакторный разряд. Опасность представляют разряды низкого порядка. Как
видно из таблицы мультипакторный разряд имеет наибольшую вероятISBN 5-7262-0712-2. V Конференция НОЦ CRDF
49
УДК 001(06)+539.2(06). Исследование материи в экстремальных состояниях
ность возникновения в ячейке связи (рис. 4) при малых напряженностях
электрического поля на оси структуры. (2-8 МэВ/м). При больших напряженностях поля (18-19 МэВ/м) область возникновения мультипакторного
разряда смещается к радиусам скругления регулярной ячейки (рис. 5).
Таблица 1
Поле, MeV/m
2-8
9-17
18-19
> 20
Наличие разряда
Есть в ячейке связи
нет
Возможно есть в ячейке связи
нет
Рис.4
Порядок о разряда
5-9
11-12
Рис.5
Для подавления разряда в соответствии с рекомендациями, содержащимися в работе[2], был увеличен радиус апертуры в ячейке связи. Данная структура также была настроена на частоту 5712 МГц (рис. 6). Расчет
этой структуры дает следующие результаты: в промежутке напряженностей 2-8 МэВ/м мультипакторный разряд отсутствует или имеет порядок
больше 20 (рис. 7) и, следовательно, не представляет опасности.
Рис.6
Рис.7
В дальнейшие планы входит изучение резонансных траекторий электронов, а также проведение статистических расчетов для большего количества частиц (более 100 000).
Список литературы
1. Kravchuk L.V., Romanov G.V., Tarasov S.G. Multipactoring code for 3D Accelerating
Structures // XX International Linac Conference, Monterey, California, 2000.
2. Paramonov V., Tarasov S. The possibility of multipactor discharge in coupling cells of coupled-cells accelerating structures, 1998 Linac Conference, Chicago, 1998.
ISBN 5-7262-0712-2. V Конференция НОЦ CRDF
50
УДК 001(06)+539.2(06). Исследование материи в экстремальных состояниях
ISBN 5-7262-0712-2. V Конференция НОЦ CRDF
51