Ускорение заряженных частиц кильватерными полями, возбуждаемыми в диэлектрическом волноводе последовательностью электронных сгустков (обзор)

Abstract

Представлены теоретические исследования, численное моделирование, выполненные и планируемые эксперименты по обоснованию и проверке новой концепции ускорителя, базирующегося на локализованном черенковском излучении релятивистских электронных сгустков в диэлектрическом волноводе. Принципы новой двухпучковой схемы ускорения сводятся к использованию: а – многомодового характера возбуждения черенковского излучения в диэлектрическом волноводе, приводящего к локализации и увеличению кильватерного поля; б – регулярной последовательности сгустков (многобанчевый режим), обеспечивающей суммирование полей когерентно-излучающих сгустков; в – «резонаторной» модели, аналогичной запертой моде с оптическим ключом в лазерной проблеме, которая позволяет снять ограничение на число когерентноизлучающих сгустков.

Представлені теоретичні дослідження, чисельне моделювання, виконані та заплановані експерименти по обґрунтуванню і перевірці нової концепції прискорювача, що базується на локалізованому черенковському випромінюванні релятивістських електронних згустків в діелектричному хвилеводі. Принципи нової двопучкової схеми прискорення зводяться до використання : а – багатомодового характеру збудження черенківського випромінювання в діелектричному хвилеводі, що приводить до локалізації та зростання кільватерного поля; б – регулярної послідовності згустків (багатобанчевий режим), що забезпечує сумацію полів когерентно випромінюючих згустків; в – «резонаторної» моделі, аналогічній запертій моді з оптичним ключем в лазерній проблемі, яка дозволяє уникнути обмеження на число когерентно-випромінюючих згустків.

Theoretical investigations, simulation, performed and planned experiments are presented on grounding and verification novel accelerator concept, based on localized Сherenkov radiation of relativistic electron bunches in dielectric waveguide. Principles of novel two-beams acceleration scheme are concluded to usage: а – multimode character of excited Сherenkov radiation in dielectric waveguide that leads to localizing and increasing of wakefield; б – regular sequence of electron bunches (multibunch regime) providing summation of fields of coherently radiating bunches; с – «resonator» model, analogical to locked mode with optical switch in laser problem, that allows to remove limitation on the number of coherently radiating bunches.