Сomparative analysis of acceleration of test electron bunch by train of bunches in the dielectrical waveguide and resonator filled with plasma

Abstract

Results of numerical simulation of acceleration of test bunch by sequence of relativistic electron bunches in the dielectrical cylindric slowing-down structure filled with plasma for the cases opened and closed by the conductive grid of output end face of structure are provided. The entrance end face has been closed by the conductive grid. The initial sizes and energy of all bunches were identical. The distance between bunches of sequence is equal to the wavelength of electromagnetic field in the structure. The test bunch followed the last bunch of the sequence. Acceleration of test bunch at changing of number of drive bunches in a sequence was investigated. We have found out that at certain number of bunches in the resonator it is possible to obtain significantly greater acceleration, than in waveguide.

Представлені результати чисельного моделювання прискорення тестового згустка послідовністю релятивістських електронних згустків у плазмово-діелектричній циліндричній сповільнюючiй структурі для випадків відкритого й закритого провідною сіткою вихідного торця структури. Вхідний торець був закритий провідною сіткою. Початкові розміри й енергія всіх згустків були однаковими. Відстань між згустками послідовності дорівнювала довжині хвилі електромагнітного поля в структурі. Тестовий згусток йшов за останнім згустком послідовності. Досліджувалося прискорення тестового згустку при зміні кількості згустків послідовності. Ми виявили, що для хвилеводу спостерігаються дві стадії: 1) лінійне зростання енергії прискореного тестового згустка зі збільшенням кількості згустків драйверної послідовності, за яким іде 2) практично незмінне значення енергії згустка при зміні кількості драйверних згустків. Для резонатора відзначені дві стадії лінійного зростання енергії й незмінного значення енергії тестового згустка зі збільшенням кількості згустків драйверної послідовності повторюються попарно кілька разів. При певній кількості згустків у резонаторі можна одержати суттєво більше прискорення, ніж у хвилеводі.

Представлены результаты численного моделирования ускорения тестового сгустка последовательностью релятивистских электронных сгустков в плазменно-диэлектрической цилиндрической замедляющей структуре для случаев открытого и закрытого проводящей сеткой выходного торца структуры. Входной торец был закрыт проводящей сеткой. Начальные размеры и энергия всех сгустков были одинаковыми. Расстояние между сгустками последовательности равнялось длине волны электромагнитного поля в структуре. Тестовый сгусток следовал за последним сгустком последовательности. Исследовалось ускорение тестового сгустка при изменении количества сгустков последовательности. Мы обнаружили, что для волновода наблюдаются две стадии: 1) линейный рост энергии ускоренного тестового сгустка с увеличением количества сгустков драйверной последовательности, за которым следует 2) практически, неизменное значение энергии сгустка при изменении количества драйверных сгустков. Для резонатора отмеченные две стадии линейного роста энергии и постоянного значения энергии тестового сгустка с увеличением количества сгустков драйверной последовательности повторяются попарно несколько раз. При определённом количестве сгустков в резонаторе можно получить существенно большее ускорение, чем в волноводе.