Short pulse electron linac with full beam loading compensation

Abstract

Acceleration of intense short-pulsed electron beams in transient mode with energy spread about a few tenths of a percent is the actual problem for RF linacs, in an instance, for an electron injector of a storage ring. In this work we study both analytically and numerically unsteady self-consistent beam dynamics in the one section RF linac fed from SLED. For compensation of the transient beam loading, resulting in beam energy spread, a method of a beam delay with respect to RF pulse is consider. In order to increase efficiency of this method we choose a homogenous dick-loaded waveguide with π/2 phase advance as an accelerating structure that characterized by the minimal frequency dispersion of group velocity. The preliminary results show that the full beam loading compensation is possible for the 1.2 A beam at its acceleration up to 60 MeV during 50 ns.

Прискорення інтенсивних короткоімпульсних електронних пучків у перехідному режимі з енергетичним розкидом у декілька відсотків є актуальною проблемою для резонансних лінійних прискорювачів, наприклад, для інжекторів електронів у накопичувальні кільця. Розглянуто як аналітично, так і за допомогою числового моделювання нестаціонарну самоузгоджену динаміку пучка в односекційному резонансному лінійному прискорювачі, що живиться від системи SLED. Для компенсації навантаження пучком, що є джерелом енергетичного розкиду, розглядається метод затримки пучка відносно ВЧ-імпульсу. Для підвищення ефективності цього методу в якості прискорюючої структури було вибрано однорідний круглий хвилевід, навантажений дисками зі зсувом фази на періоді 90 град, що характеризується мінімальною частотною дисперсією групової швидкості. Попередні результати показують можливість повної компенсації навантаження пучком для струму 1,2 А при прискоренні часток до 60 МеВ за 50 нс.

Ускорение интенсивных короткоимпульсных электронных пучков в переходном режиме с энергетическим разбросом в несколько процентов является актуальной проблемой для резонансных линейных ускорителей, например, для инжекторов электронов в накопительные кольца. Рассмотрена как аналитически, так и с помощью численного моделирования, нестационарная самосогласованная динамика пучка в односекционном резонансном линейном ускорителе, который питается от системы SLED. Для компенсации нагрузки пучком, которая является источником энергетического разброса, рассматривается метод задержки пучка относительно ВЧ-импульса. Для повышения эффективности этого метода в качестве ускоряющей структуры был избран однородный круглый волновод, нагруженный дисками, со сдвигом фазы на периоде 90 град, который характеризуется минимальной частотной дисперсией групповой скорости. Предварительные результаты показывают возможность полной компенсации нагрузки пучком для тока 1,2 А при ускорении частиц до 60 МэВ в течение 50 нс.