МАГНИТНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ГИБРИДНОГО ЛСЭ НА ОСНОВЕ КВАДРУПОЛЬНЫХ ЛИНЗ

April 1, 2012 by admin Комментировать »

Гестрин Г. Н., Жезмер А. Н., Ефимов Б. П. Институт радиофизики и электроники НАН Украины 61085, г. Харьков, ул. акад. Проскуры, 12 тел. 38(0572) 7-448-570, факс: 38(0572) 7-441-105, e-mail: jean@ire.kharkov.ua

Аннотация – Предложена схема построения гибридного ЛСЭ, фокусирующая система которого состоит из цепочки последовательно расположенных квадрупольных линз, находящихся в продольном магнитном поле. Приведены предварительные результаты экспериментальных исследований двух вариантов формирования электронного пучка квадру- польными системами в непрерывном и импульсном режимах. Зафиксировано спонтанное широкополосное излучение из криволинейно движущегося электронного потока.

I. Введение

В гибридных ЛСЭ [1] кроме поперечных периодических полей, создаваемых ондуляторными магнитами, используют продольное ведущее магнитное поле, что существенно облегчает условия ввода электронного пучка в пространство взаимодействия ЛСЭ. Движение электрона в гибридном ЛСЭ представляет собой суперпозицию двух движений: онду- ляторного и циклотронного.

Существуют различные схемы построения гибридных ЛСЭ, например, в ускорительной технике (протонные линейные ускорители) широко используются знакопеременные фокусирующие системы на основе квадрупольных магнитных линз [2]. На основе квадрупольных схем создан вакуумный магнитный трубопровод, в котором формируется циркулярно поляризованное фокусирующее поле – аналог гибридного ЛСЭ [3].

II.  Основная часть

Такое поле должно ослабить требования к согласованию ввода электронного пучка в пространство

Рис. 5. Зависимость токопрохождения от Н0 и от ускоряющего напряжения.

Fig. 3. Relation of current passing vs. H0 and vs. accelerating voltage

В непрерывном режиме эксперимент проводился с электронным током до 300 мА, что соответствовало плотности тока в пучке порядка 1 А/см2. В импульсном режиме при длительностях 4 мкс и скважности 103 диапазон ускоряющих напряжений не превышал 15 кВ. При этом плотность тока пучка превышала 10 А/см2.

Интегральная мощность принимаемого антенной излучения оценивается на уровне нескольких мВт. Измерения проводились методом сравнения с использованием стандартного газоразрядного генератора шума ГШ-5. Следует отметить, что интенсивность шумового сигнала излучаемого электронным пучком существенно увеличивалась, если на коллектор исследуемого макета подавался отрицательный потенциал. Его величина изменялась от ноля до 5 кВ.

III.  Заключение

Выполненные экспериментальные исследования показали целесообразность проведения работ по созданию фокусирующих систем для гибридных ЛСЭ на основе квадрупольных магнитных линз (КМЛ). Создание теории таких систем позволит оптимизировать такие параметры, как период системы и толщину квадрупольной линзы, соотношение Н±0 пучка для заданного диапазона ускоряющих напряжений.

IV. Литература

1.  Thomas С. Marshal, Free-Electron Lasers. Trans, from eng.- M.: MIR, 1987, p.240.

2.  Вальднер, А. Д. Власов, А. В. Шальное, Линейные ускорители. М., Атомиздат, 1969, с. 248.

3.  R. S. Symons, Electron Beam Power Transmission/ World Electrotechn. Congress. Moscow, 1975.P.1-20

MAGNETIC FOCUSING SYSTEM FOR HYBRID FEL-BASED ON QUADRUPOLE LENSES

Gestrin G. N., Kuleshov A. N., Yefimov В. P.

Institute for Radiophysics and Electronics of NAS of Ukraine

12              ac. Proscura S., Kharkov, 61085, Ukraine Tel.: 38(057) 7448570, fax: 38(057) 7441105 E-mail: jean@ire.kharkov. ua

Abstract – The hybrid FEL with a focusing system consists of quadrupole lenses chain placed in longitudinal magnetic field is presented in this work. Preliminary results of experimental research of electron beam formed by quadrupole systems in two cases in continuous and pulsing regimes are presented. We detected wideband spontaneous radiation of electron beam moving by curvilinear trajectories.

I.  Introduction

There is longitudinal leading magnetic field besides transversal periodical fields made by undulator magnets in hybrid FEL [1]. This essentially facilitates conditions of electron beam entrance in interaction space of FEL. An existence of perpendicular components of magnetic field leads to complex electron trajectory that is composition of two motions: undulator and cyclotron, and leads to appearance of resonance both on basic and on high harmonics of undulator and cyclotron fields. There are different schemes of hybrid FEL. We investigate the system in which electron curvilinear motion is made by quadrupole spiral magnetic structure forming circular polarized field (author R.S. Symons [3]).

II.  Main Part

We consider the magnetic system consists of quadrupole magnetic lenses (QML) chain in longitudinal magnetic field for hybrid FEL. \Ne considered two ways of QML structure (Fig. 2): alternating magnets placement in lens (a) and symmetrical (b).

Considered focusing system with leading magnetic field H0 consists of magnetron gun forming hollow cylindrical beam with diameter 7 mm and thickness 0.5 mm.

Electron beam drift channel is made from glass tube with diameter 20 mm on which placed KML system. QML system is made as SmCo5 plates with dimensions 9x15x40 mm and

maximum energy 120-160 kj/n? . Magnetic field intensity on plate surface is 2.5 kG. External magnetic field were varied from 0 to 3.5 kG. Electron beam current passing through a device with focusing system as it is shown in Fig. 2.a or Fig. 2.b was controlled by cooled collector application. The device was investigated in two regimes: continuous and pulsing.

Results of experimental research show that current passing on collector in the case shown in Fig. 2.a requires higher magnitudes of leading magnetic field and more complex requirements for concordance conditions of electron beam entrance in magnetic lens. Electron beam passing through drift tube with focusing system shown in fig. 2.b gives higher results. Current passing on collector was more than 60%.

The radiation of electron beam moving by complex periodical curve was received on dipole antenna. Spontaneous noise signal was registered on oscillograph with maximum sensitivity 1 mV/cm. Integral power of received radiation with the help of antenna was about several mW. We should notice that the intensity of noise signal of electron beam essentially increased if apply negative potential on device collector.

III.  Conclusions

Given experimental research shows expediency of carrying out experiments on focusing system creation for hybrid FEL based on QML. A creation of such system theory allows optimizing such parameters as system period and KML thickness, ratio H±/H0 for determined accelerating voltage range.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты