Разработка согласованного диэлектрического волновода для исследования мультибанчевой схемы возбуждения в нем кильватерных полей

Abstract

Мультибанчевая схема возбуждения кильватерных полей в диэлектрическом волноводе длинной после- довательностью релятивистских электронных сгустков заключается в когерентном сложении кильватерных полей отдельных сгустков последовательности, так что суммарное кильватерное поле оказывается равным кильватерному полю сгустка с зарядом, эквивалентным суммарному заряду всех сгустков последовательно- сти. Экспериментальная демонстрация правильности мультибанчевой схемы требует быстровременной (пи- косекундный диапазон) электронной техники для регистрации во времени кильватерных полей отдельных сгустков. Эта проблема решается измерением амплитуды огибающей цуга возбужденного кильватерного поля всей последовательности в зависимости от длины диэлектрического волновода. В такой зависимости амплитуда огибающей растет скачками через каждое увеличение длины волновода на длину волны, свиде- тельствуя о вкладе очередного сгустка. Проведены работы по минимизации отражений (адиабатические пе- реходы, толщина диэлектрической вакуумной заглушки, поглотители) с целью обеспечить волноводный режим возбуждения. Сравнение измеренного КСВН полученного диэлектрического волновода в зависимо- сти от его длины с экспериментальной зависимостью амплитуды возбужденного кильватерного поля от длины волновода показало их соответствие в согласии с теорией и численным моделированием.

Мультибанчева схема збудження кільватерних полів у діелектричному хвилеводі довгою послідовністю релятивістських електронних згустків полягає в когерентному складанні кільватерних полів окремих згуст- ків послідовності, так що сумарне кільватерне поле виявляється рівним кільватерному полю згустку із заря- дом, еквівалентним сумарному заряду всіх згустків послідовності. Експериментальна демонстрація прави- льності мультибанчевої схеми вимагає швидко часової (пікосекундний діапазон) електронної техніки для реєстрації в часі кільватерних полів окремих згустків. Ця проблема вирішується вимірюванням амплітуди огинючої цуга збудженого кільватерного поля всією послідовністю в залежності від довжини діелектричного хвилеводу. У такій залежності амплітуда огинаючої зростає стрибками через кожне збіль- шення довжини хвилеводу на довжину хвилі, засвідчуючи про вклад чергового згустку. У роботі проведено заходи з мінімізації відбиттів (адіабатичні переходи, товщина діелектричної вакуумної заглушки, поглиначі) з метою забезпечити хвилеводний режим збудження. Порівняння виміряного КСВН отриманого діелектричного хвилеводу в залежності від його довжини з експериментальною залежністю амплітуди збудженого кільватерного поля від довжини хвилеводу показало їх відповідність у згоді з теорією та чисельним моделюванням.

Multibunch scheme of wakefield excitation in a dielectric waveguide by a long sequence of relativistic electron bunches concludes to the coherent addition wakefields of individual bunches of the sequence, so that the total wake field is equal to the wake field of the bunch with a charge equivalent to the total charge of all bunches sequence. Experimental demonstration of the consistency of the multibunch scheme requires fast time (picosecond range) of electronic equipment for the registration in time wakefields of separate bunches. This problem can be solved by measuring the amplitude of the envelope of the wakefield train excited by the entire sequence in dependence on the length of the dielectric waveguide. In such dependence the envelope amplitude increases stepwise by every increase in the waveguide length on the wavelength, indicating the contribution of every bunch. In the work measures were carried out to minimize reflections (adiabatic transitions, the thickness of the dielectric vacuum plugs, absorbers) in order to provide a waveguide regime excitation. Comparison of the measured SWR of the obtained dielectric waveguide, depending on its length with the experimental dependence of the amplitude of the excited wakefield on the waveguide showed their correspondence in accordance with the theory and simulation.