УДК 621.382.6(06) Ускорительная техника, физика пучков… Т.в

УДК 621.382.6(06) Ускорительная техника, физика пучков…
Т.В. БОНДАРЕНКО
Научный руководитель – С.М. ПОЛОЗОВ, к.ф.-м.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
МОДЕЛИРОВАНИЕ И СРАВНЕНИЕ
РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ФОТОИЖЕКТОРОВ
Изучаются два вида фотоинжекторов для генератора излечения Смита-Парселла терагерцового
диапазона с различной структурой. Рассматриваются результаты численного моделирования структур и
производится сравнение их электродинамических характеристик.
В генераторах излучения Смита-Парселла терагерцового диапазона [1] для получения электронного
пучка используются фотоинжекторы. Пучок, необходимый для работы источника, имеет энергию порядка 14 МэВ. Фотоинжекторы обычно основываются на КДВ. Большое распространение имеет структура,
состоящая из 1.6 ячеек (структура 1). Интерес представляет сравнение электродинамических характеристик
этой структуры со структурой, состоящей из 3 целых ячеек и 2 полуячеек КДВ (структура 2).
Рис. 1 Общий вид двух моделей фотоинжекторов:
структура 1 (слева); структура 2 (слева)
Структура 1 настраивалась на вид колебаний  на частоте 2856 МГц. Значение параметра a /  , где a –
радиус окна диафрагмы,  - длина волны генератора, выбирается в соответствии с условием максимальной
напряженности электрического поля на оси структуры и максимального разделения по частоте между
рабочим видом колебаний и соседними на дисперсионной характеристике. Ввод СВЧ мощности в структуру
организован в целую ячейку посредством прямоугольного волновода. Для лучшего согласования, а так же
для симметрии полей в целой ячейке, симметрично вводу мощности подключен вывод волн высших типов.
Структура 2 настраивалась на вид колебаний  / 2 на частоте 2856 МГц. Значение параметра a / 
выбиралось аналогично. Ввод и вывод мощности организован посредством волновода с волноводным
переходом по узкой стенке. Симметрично вводу мощности также подключен вывод волн высших типов.
Рассмотрены проекции электрического поля на оси структур, при подаче на ввод сигнала мощностью 1
Вт (рис. 2). Получены следующие максимальные значения напряженности электрического поля: в структуре
1 – 51000 В/м; в структуре 2 – 14300 В/м.
Построены дисперсионные характеристики структур (рис. 3), из которых видно, что разделение по
частотам между рабочим видом колебаний и соседними в структуре 2 равно 4.6 МГц, против 1.5 МГц у
структуры 1.
Из полученных данных видно, что структура на основе 3 целых ячеек, 2 полуячеек обеспечивает
большую стабильность в настройке частоты системы, чем структура на 1.6 ячейках, однако требует большей
мощности питания.
Рис. 2. Распределение электрического поля на оси структур:
структура 1 (слева), 1.6 ячейки (справа)
Рис. 3. Дисперсионная характеристика:
УДК 621.382.6(06) Ускорительная техника, физика пучков…
структура 1 (слева), структура 2 (справа)
Список литературы
1.
V. Smirnov, A high performance, FIR radiator based on a laser driven e-gun,
ISBN 978-1-60456-720-5, 2008