Increase of efficiency of acceleration of the test electron bunch by sequence of electron bunches in the dielectric resonator

Abstract

Results of numerical simulation of the test bunch acceleration by relativistic electron bunch sequence in the cylindrical dielectric resonator of terahertz frequency range are provided. If the bunch spacing equals to the electromagnetic field wavelength in structure and the test bunch follows the last bunch of sequence, the step energy growth of the accelerated test bunch with increase in number of drive bunches is observed. To approach step dependence to linear and, thus, to avoid cases when the increase in drive bunches number does not lead to energy growth of test bunch, it is necessary to arrange bunches of sequence at distance not smaller resonator lengths. Bunch repetition period has to be multiple of the inverse to resonant frequency of structure.

Представленo результати чисельного моделювання прискорення тестового згусткa послідовністю релятивістських електронних згустків у циліндричному діелектричному резонаторі терагерцового частотного діапазону. Якщо відстань між згустками послідовності дорівнює довжині хвилі електромагнітного поля в структурі й тестовий згусток іде за останнім згустком послідовності, спостерігається східчасте зростання енергії прискореного тестового згусткa зі збільшенням кількості згустків драйверної послідовності. Для того щоб наблизити східчасту залежність до лінійної й, таким чином, уникнути випадків, коли збільшення кількості драйверних згустків не призводить до зростання енергії тестового згусткa, слід розташовувати згустки послідовності на відстані не меншій, ніж довжина резонатора. Період повторення згустків повинен бути кратним до зворотної резонансної частоти структури.

Представлены результаты численного моделирования ускорения тестового сгустка последовательностью релятивистских электронных сгустков в цилиндрическом диэлектрическом резонаторе терагерцового частотного диапазона. Если расстояние между сгустками последовательности равняется длине волны электромагнитного поля в структуре и тестовый сгусток следует за последним сгустком последовательности, наблюдается ступенчатый рост энергии ускоренного тестового сгустка с увеличением количества сгустков драйверной последовательности. Для того чтобы приблизить ступенчатую зависимость к линейной и, таким образом, избежать случаев, когда увеличение количества драйверных сгустков не приводит к росту энергии тестового сгустка, следует располагать сгустки последовательности на расстоянии не меньшем длины резонатора. Период повторения сгустков должен быть кратным обратной резонансной частоте структуры.