Research of electrodynamic characteristics CH-based accelerating structures

Abstract

The CH-based accelerating structure for linear proton accelerator is considered in the paper. The electrodynamic characteristics structures with different geometries are compared. They are the structure with a variable cavity diameter and the structure with pylons. The models have 7 gap CH-based structure with end drift tubes modified geometry. Structure is tuned to the operating frequency 352 MHz and the relative phase beam velocity β = 0.1. The geometric dimensions influence on the overvoltage field factor and electrodynamic characteristics are investigated. The electrodynamic characteristics such as shunt impedance per unit length, Q factor and TOF factor are considered. Field distribution along the axis of the structures is configured to unevenness less than 5%. Also the results of focused beam dynamics simulation are presented in the paper. The structure is proposed to operate at single bunch mode. Bunch current is 10 mA.

Представлено результати наукової дослідницької роботи з вибору оптимальної геометрії прискорюючої структури на основі СН-резонатора для лінійного потужнострумового прискорювача протонів. Проведено порівняння електродинамічних характеристик структур з різною геометрією: структури з перемінним діаметром резонатора і структури з пілонами. Моделі являють собою 7 періодів СН-структури зі зміненою геометрією торцевих трубок дрейфу. Налаштування структур проводилося на робочу частоту, рівну 352 МГц, при відносній фазової швидкості пучка 0,1 швидкості світла. Вивчено вплив геометричних розмірів на коефіцієнт перенапруженості поля і основні електродинамічні характеристики структури: погонні шунтові опори, добротність і часопрольотний фактор. Проведено роботу з налаштування розподілу поля уздовж осі структур, при якому коефіцієнт нерівномірності поля не перевищує 5%. Також у роботі представлено результати чисельного моделювання динаміки пучка в розглянутих структурах. При аналізі динаміки в структурах розглядався одиничний імпульс струму, рівний 10 мА.

Представлены результаты научной исследовательской работы по выбору оптимальной геометрии ускоряющей структуры на основе СН-резонатора для линейного сильноточного ускорителя протонов. Проведено сравнение электродинамических характеристик структур с разной геометрией: структуры с переменным диаметром резонатора и структуры с пилонами. Модели представляют собой 7 периодов СН-структуры с измененной геометрией торцевых трубок дрейфа. Настройка структур проводилась на рабочую частоту, равную 352 МГц, при относительной фазовой скорости пучка 0,1 скорости света. Изучено влияние геометрических размеров на коэффициент перенапряженности поля и основные электродинамические характеристики структуры: погонные шунтовые сопротивления, добротность и времяпролетный фактор. Проведена работа по настройке распределения поля вдоль оси структур, при котором коэффициент неравномерности поля не превышает 5%. Также в работе представлены результаты численного моделирования динамики пучка в рассматриваемых структурах. При анализе динамики в структурах рассматривался единичный импульс тока, равный 10 мА.