RF quadrupole focusing drift tube linac RF design

Abstract

Drift tube linacs with quadrupole focusing based on Interdigital H-type (IH) resonators are used at medium energies of proton beams. The linac with spatially periodic quadrupole focusing designed by V.A. Teplyakov (SH-DTL, RFQ-DTL) provides enough energy gain rate and good focusing but it is too sophisticated at tuning. The DTL with magnetic quadrupole focusing is simpler then the first one at tuning but it is deprived of advantages of RF focusing. The IH-DTL linac proposed in Frankfurt University is new perspective but rare system. The new RF quadrupole focusing structure will be proposed in this paper. Such structure consists of periodic sequence of several number of drift tubes and RF quadrupole electrodes, located in the same IH-resonator. Different designs of the structure will be considered. Electrodynamic parameters of the one convenient structure will be determined. New structure will be compared with conventional DTL, RFQ-DTL and IH-DTL linacs.

Линейные ускорители с трубками дрейфа и квадрупольной фокусировкой на основе H- (IH)-резонаторов используются в диапазоне средних энергий протонных пучков. Линейный ускоритель с пространственно-периодической квадрупольной фокусировкой, разработанный В.А. Тепляковым (SH-DTL), обеспечивает достаточный темп ускорения и хорошую фокусировку, но слишком сложный в настройке. Ускоритель с трубками дрейфа и магнитной квадрупольной фокусировкой проще в настройке, но он лишён преимуществ высокочастотной фокусировки. Такой ускоритель (IH-DTL), предложенный во Франкфуртском университете, является новой перспективной, но мало распространённой системой. В статье предложена новая структура с высокочастотной (ВЧ) квадрупольной фокусировкой. Такая структура состоит из периодической последовательности нескольких трубок дрейфа и ВЧ-квадрупольных электродов, расположенных в одном IH-резонаторе. Будут рассмотрены различные виды моделей структуры и определены некоторые электродинамические параметры наиболее привлекательных структур. Будет произведено сравнение новой структуры с традиционным ускорителем с трубками дрейфа, SH-DTL и IH-DTL.

Лінійні прискорювачі з трубками дрейфу і квадрупольним фокусуванням на основі H- (IH)-резонаторів використовуються в діапазоні середніх енергій протонних пучків. Лінійний прискорювач з просторово-періодичним квадрупольним фокусуванням, розроблений В.О. Тепляковим (SH-DTL), забезпечує достатній темп прискорення і хороше фокусування, але занадто складний в налаштуванні. Прискорювач з трубками дрейфу та магнітним квадрупольним фокусуванням простіший в налаштуванні, але він позбавлений переваг високочастотного фокусування. Такий прискорювач (IH-DTL), який запропонований у Франкфуртському університеті, є новою перспективною, але мало розповсюдженою системою. У статті запропонована нова структура з високочастотним (ВЧ) квадрупольним фокусуванням. Така структура складається з періодичної послідовності декількох трубок дрейфу і ВЧ-квадрупольних електродів, розташованих в одному IH-резонаторі. Будуть розглянуті різні види моделей структури та визначені деякі електродинамічні параметри найбільш привабливих структур. Буде проведено порівняння нової структури з традиційним прискорювачем з трубками дрейфу SH-DTL і IH-DTL.