Применение профилированных сгустков для увеличения коэффициента трансформации в коаксиальных диэлектрических структурах

Abstract

Основной параметр диэлектрического кильватерного ускорителя - коэффициент трансформации. Для его увеличения используются профилированные последовательности сгустков (RBT) или многослойные диэлектрические структуры (CDWA). Мы показываем возможность применения RBT для увеличения коэффициента трансформации в CDWA. Двухканальная диэлектрическая структура представляет собой две концентрические диэлектрические трубки, окруженные металлическим кожухом. Мы показываем также, что для значительного увеличения коэффициента трансформации в CDWA традиционная RBT-техника должна быть модифицирована, и описываем ее измененный алгоритм. Улучшенный алгоритм нами продемонстрирован на примерах 30 ГГц CDWA и 0,44 ТГц CDWA. В первом случае удалось увеличить коэффициент трансформации с 3,8 до 20, а во втором – с 5,5 до 17. Изучена также поперечная устойчивость профилированных драйверных сгустков в CDWA и проведено сравнение с одноканальными диэлектрическими структурами.

A main parameter of the dielectric wakefield accelerator is the transformation ratio. To in-crease it was suggested to use ramped bunch trains (so-called the RBT-technics) or multizone dielectric structures (CDWA). We demonstrate the possibility of use of RBT-technics to increase the transformer ratio in two channel dielectric structures. Two channel dielectric structure is two concentric dielectric tubes, mounted in metal casing. Axial vacuum channel is the acceleration channel for witness bunch, and the second vacuum channel is the transport channel for drive bunches. We show that for a significant increase in the transformer ratio in coaxial dielectric structures the conventional RBT technics should be modified. We report a modified algorithm of the charge distribution between bunches of train and spacing between them. Improved algorithm for the RBT-technics has been demonstrated for 30 GHz CDWA and 0,44 THz CDWA. In the first case it is possible to increase the transformer ratio from 3,8 to 20, while in the second case it was possible to increase the transformer ratio from 5,5 to 17. Also we study the transverse stability of the ramped drive bunch train in coaxial dielectric structures and compare this stability with singlechannel dielectric structures.

Основний параметр діелектричного кільватерного прискорювача є коефіцієнт трансформації. Для його збільшення використовуються профільовані послідовності згустків (RBT) або багатошарові діелектричні структури (CDWA). Ми показуємо можливість застосування RBT для збільшення коефіцієнта трансформації в CDWA. Двоканальна діелектрична структура являє собою дві концентричні діелектричні трубки, оточені металевим кожухом. Ми показуємо також, що для значного збільшення коефіцієнта трансформації в CDWA традиційна RBT-техніка повинна бути модифікована, й описуємо її змінений алгоритм. Поліпшений алгоритм нами продемонстровано на прикладах 30 ГГц CDWA та 0,44 ТГц CDWA. У першому випадку вдалося побільшати коефіцієнт трансформації з 3,8 до 20, а в другому – з 5,5 до 17. Вивчена також поперечна стійкість профільованих ведучих згустків в CDWA і проведено порівняння з одноканальними діелектричними структурами.