Pulse generators with nanosecond leading edge duration based on TPI-type pseudospark switches for FEL complex

Abstract

For FEL (Free Electron Laser) complex used in Duke University, pulse generators (kickers) of Injection, Extraction and Generator of injection into a big ring are developed and built. As fast switches TPI-type thyratrons (PSS - pseudospark switches) are employed. The thyratrons can be considered as an alternative to well-known switches, including hot cathode hydrogen thyratrons and up-to-date power solid state switches, whereas being more compact and cost-effective. Absence of hot cathode provides for turn-on time of the TPI about 3…5 ns in modes with thousands-amperes peak currents and sub-nanosecond jitter. The results of over 1.5 years of the pulse generators service are presented.

Для комплексу ЛСЕ, створеного в університеті Duke, розроблено і виготовлено п’ять генераторів-"кікерів": генератор інжекції, генератор екстракції і генератор інжекції у велике кільце. Як швидкі комутатори використано тиратрони ТПІ-типу, які називаються також pseudospark swіtches - PSS. Відсутність розжарюваного катоду дозволяє ТПІ забезпечити в режимах з кілоамперними піковими струмами більші, ніж класичним тиратронам, терміни служби, зменшений час включення і субнаносекундний джиттер. Представлено результати експлуатації імпульсних генераторів на протязі більше 1,5 року.

Для комплекса ЛСЭ, созданного в университете Duke, разработаны и изготовлены пять генераторов-«кикеров»: генератор инжекции, генератор экстракции и генератор инжекции в большое кольцо. В качестве быстрых коммутаторов использованы тиратроны ТПИ-типа, называемые также pseudospark switches - PSS. Отсутствие накаливаемого катода позволяет ТПИ обеспечить в режимах с килоамперными пиковыми токами большие, чем классическим тиратронам, сроки службы, уменьшенное время включения и субнаносекундный джиттер. Представлены результаты эксплуатации импульсных генераторов в течение более 1,5 лет.