RU2808701C1 - Accelerating resonator - Google Patents

Accelerating resonator Download PDF

Info

Publication number
RU2808701C1
RU2808701C1 RU2023120950A RU2023120950A RU2808701C1 RU 2808701 C1 RU2808701 C1 RU 2808701C1 RU 2023120950 A RU2023120950 A RU 2023120950A RU 2023120950 A RU2023120950 A RU 2023120950A RU 2808701 C1 RU2808701 C1 RU 2808701C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
conductor
frequency
mev
oscillation
Prior art date
Application number
RU2023120950A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Витальевич Парамонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерных исследований Российской академии наук ( ИЯИ РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерных исследований Российской академии наук ( ИЯИ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерных исследований Российской академии наук ( ИЯИ РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2808701C1 publication Critical patent/RU2808701C1/en

Links

Abstract

FIELD: resonator.
SUBSTANCE: charged particle accelerator technique intended for use in linear accelerators for accelerating hydrogen ions in the energy range from 4 MeV to 200 MeV. The accelerating resonator is a high-frequency (HF) resonator operating on the TM010 oscillation, including a housing, drift tubes without focusing elements that are placed outside the resonator, and rods for attaching the drift tubes to the resonator body. The number of acceleration periods in the resonator is determined from the conditions of the dynamics of the accelerated particles and the power of the HF power sources. In order to reduce the influence of TE111 vibrations on the performance characteristics of the resonator by increasing the frequency, a conductor is inserted into the middle of the resonator in a plane perpendicular to the axis of the resonator, its ends fixed to the resonator body, symmetrical relative to the plane of the rods, and the length of the conductor is selected in the range from 0.42λ to 0.495λ, where λ is the wavelength of the operating vibration.
EFFECT: providing greater freedom to realize the optimum performance of the resonator.
3 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к технике ускорителей заряженных частиц и предназначено для применения в линейных ускорителях ионов водорода на средние энергии.The invention relates to charged particle accelerator technology and is intended for use in linear accelerators of hydrogen ions at medium energies.

Линейные ускорители ионов водорода на средние, менее 200 МэВ, энергии ускоряемых частиц используются либо как инжекторы в комплексы циклических ускорителей, ускоряющих частицы до энергий в десятки ГэВ или выше, либо как начальные части линейных ускорителей интенсивных пучков до энергий порядка 1 ГэВ.Linear accelerators of hydrogen ions for average, less than 200 MeV, energies of accelerated particles are used either as injectors into complexes of cyclic accelerators that accelerate particles to energies of tens of GeV or higher, or as the initial parts of linear accelerators of intense beams up to energies of the order of 1 GeV.

В настоящее время неотъемлемой частью ускорителей ионов является ускоритель с Пространственно Однородной Квадрупольной Фокусировкой (ПОКФ, [И.М. Капчинский, В.А. Тепляков, ПТЭ, N2, стр. 19, 1970]), захватывающий частицы в режим ускорения и ускоряющий их до энергии (3-5) МэВ.Currently, an integral part of ion accelerators is an accelerator with Spatially Uniform Quadrupole Focusing (POKF, [I.M. Kapchinsky, V.A. Teplyakov, PTE, N2, p. 19, 1970]), which captures particles in the acceleration mode and accelerates them up to energy (3-5) MeV.

Для ускорения ионов водорода до более высоких энергий, порядка 100-200 МэВ, традиционно применялась ускоряющая структура Альвареца, ([L.W. Alvarez, Physical Review, v. 70, p. 799, 1946]). Структура Альвареца представляет собой длинный резонатор, работающий на колебании типа ТМ010 и содержащий внутри до нескольких десятков трубок дрейфа, в которых размещены фокусирующие элементы - квадрупольные линзы. Варианты, характеристики и особенности резонаторов Альвареца подробно рассмотрены в книге [Мурин Б.П. и др. Линейные ускорители ионов, Атомиздат, Москва, 1978, Т. 2, параграф 2.5, Ускоряющая структура с трубками дрейфа и ее модификации]. В современной зарубежной литературе структура Альвареца классифицируется как Drift Tube Linac (DTL). Основные трудности и ограничения в создании и эксплуатации структуры вызывают большие размеры корпусов резонаторов, необходимость иметь в длинном резонаторе элементы стабилизации распределения ускоряющего поля и высокие требования к точности юстировки трубок дрейфа, в которых размещены фокусирующие элементы.To accelerate hydrogen ions to higher energies, on the order of 100-200 MeV, the Alvarez accelerating structure has traditionally been used ([L.W. Alvarez, Physical Review, v. 70, p. 799, 1946]). The Alvarez structure is a long resonator operating on a TM010 type vibration and containing up to several dozen drift tubes inside, which house focusing elements - quadrupole lenses. The options, characteristics and features of Alvarets resonators are discussed in detail in the book [B.P. Murin. and others. Linear ion accelerators, Atomizdat, Moscow, 1978, T. 2, paragraph 2.5, Accelerating structure with drift tubes and its modifications]. In modern foreign literature, the Alvarez structure is classified as Drift Tube Linac (DTL). The main difficulties and limitations in the creation and operation of the structure are caused by the large size of the resonator housings, the need to have elements for stabilizing the distribution of the accelerating field in a long resonator, and high requirements for the accuracy of the alignment of the drift tubes in which the focusing elements are located.

Для устранения недостатков структуры Альвареца предложена ускоряющая структура SDTL - Separated Drift Tube Linac, [Т. Kato, Proposal of a Separated-type Drift Tube Linac for a Medium-Energy Structure, KEK report 92-10, 1992]. Схема резонатора SDTL показана на Фиг. 1. Фокусирующие элементы - квадрупольные линзы или дублеты линз, расположены вне резонатора. Это позволяет уменьшить диаметр трубок дрейфа и оптимизировать их форму как для повышения ВЧ эффективности, определяемой величиной эффективного шунтового сопротивления, так и существенно упростить технологию изготовления. Отсутствие в трубках дрейфа фокусирующих элементов радикально ослабляет требования к точности юстировки трубок дрейфа при их установке, посредством крепящих штанг, на корпусе резонатора. Расположенные вне резонатора фокусирующие элементы более доступны для юстировки и обслуживания. Так же как и резонаторы Альвареца, резонаторы SDTL работают на колебании типа ТМ010 и длина периода ускорения - расстояние между центрами соседних ускоряющих зазоров - равно D=βλ, где β - относительная скорость ускоряемых частиц, а λ - длина волны рабочего колебания. Число N периодов ускорения в резонаторе выбирается как из условий динамики частиц для обеспечения устойчивых условий поперечного и продольного движений частиц, так и из условий доступной ВЧ мощности. Поэтому резонаторы SDTL содержат относительно малое число периодов ускорения N<10 и их длина, L=Nβλ, по сравнению с резонаторами Альвареца, невелика, что упрощает процесс изготовления корпусов резонаторов. Относительно короткие резонаторы, работающие на колебании типа ТМ010, не требуют дополнительных элементов для стабилизации распределения ускоряющего поля, и такие элементы в резонаторах SDTL не используются, что существенно упрощает процедуру настройки резонаторов и дополнительно упрощает конструкцию корпуса резонатора.To eliminate the shortcomings of the Alvarez structure, an accelerating structure SDTL - Separated Drift Tube Linac, [T. Kato, Proposal of a Separated-type Drift Tube Linac for a Medium-Energy Structure, KEK report 92-10, 1992]. The SDTL resonator circuit is shown in Fig. 1. Focusing elements - quadrupole lenses or lens doublets, are located outside the resonator. This makes it possible to reduce the diameter of the drift tubes and optimize their shape, both to increase the RF efficiency, determined by the value of the effective shunt resistance, and to significantly simplify the manufacturing technology. The absence of focusing elements in the drift tubes radically weakens the requirements for the accuracy of alignment of the drift tubes when they are installed, by means of fastening rods, on the resonator body. Focusing elements located outside the resonator are more accessible for adjustment and maintenance. Like Alvarez resonators, SDTL resonators operate on a TM010 type oscillation and the length of the acceleration period - the distance between the centers of adjacent accelerating gaps - is equal to D=βλ, where β is the relative speed of the accelerated particles, and λ is the wavelength of the operating oscillation. The number N of acceleration periods in the resonator is selected both from the conditions of particle dynamics to ensure stable conditions for the transverse and longitudinal motions of particles, and from the conditions of available RF power. Therefore, SDTL resonators contain a relatively small number of acceleration periods N<10 and their length, L=Nβλ, is small compared to Alvarez resonators, which simplifies the process of manufacturing resonator bodies. Relatively short resonators operating on TM010 type oscillations do not require additional elements to stabilize the distribution of the accelerating field, and such elements are not used in SDTL resonators, which significantly simplifies the procedure for tuning the resonators and further simplifies the design of the resonator body.

На рабочей частоте 324 МГц структура SDTL реализована в линейном ускорителе комплекса J-PARC (Japan Research Accelerators Complex) на участке энергий ионов Н- от 50 МэВ до 191,5 МэВ, [Т. Ito et. al., RF Characteristic of the SDTL for J-PARC, Proceedings of LINAC 2006, Knoxville, Tennessee, USA, 2006].At an operating frequency of 324 MHz, the SDTL structure is implemented in the linear accelerator of the J-PARC complex (Japan Research Accelerators Complex) in the H ion energy range - from 50 MeV to 191.5 MeV, [T. Ito et. al., RF Characteristics of the SDTL for J-PARC, Proceedings of LINAC 2006, Knoxville, Tennessee, USA, 2006].

Модификацией SDTL является структура CCDTL - Side Coupled Drift Tube Linac, разработанной на основе структуры, предложенной в [J. Billen et. al., A New RF Structure for Intermediate-Velocities Particles, Proceedings of LINAC 1994, Tsukuba, Japan, 1994]. Схема CCDTL показана на Фиг. 2. Для питания от одного мощного ВЧ источника несколько резонаторов SDTL объединяются ячейками связи в единую. На рабочей частоте 352 МГц структура CCDTL реализована в линейном ускорителе Linac 4 ускорителей ЦЕРН, [A.G. Tribendis et.al., Construction and RF Conditioning of the Coupled-Cell Drift Tube Linac (CCDTL)for Linac4 at CERN, Proceedings of LINAC 2014, Geneva, Switzerland, 2014].A modification of SDTL is the CCDTL - Side Coupled Drift Tube Linac structure, developed based on the structure proposed in [J. Billen et. al., A New RF Structure for Intermediate-Velocities Particles, Proceedings of LINAC 1994, Tsukuba, Japan, 1994]. The CCDTL circuit is shown in Fig. 2. To be powered by one powerful RF source, several SDTL resonators are combined by communication cells into a single one. At an operating frequency of 352 MHz, the CCDTL structure is implemented in the Linac 4 linear accelerator of the CERN accelerators, [A.G. Tribendis et.al., Construction and RF Conditioning of the Coupled-Cell Drift Tube Linac (CCDTL)for Linac4 at CERN, Proceedings of LINAC 2014, Geneva, Switzerland, 2014].

Исследования показали, что максимум ВЧ эффективности структуры SDTL приходится в районе энергии ионов водорода порядка 20 МэВ, [С.Bourat, С.Perraudin, A DTL with Short Tanks and External Focusing for High Power CW Linac, Proceedings of 1997 Particle Accelerators Conference, Vancouver, Canada] и структура применима при более низких энергиях ионов. Для применения на рабочей частоте 3 ГГц в линейных ускорителях для протонной терапии структура SDTL разработана для участка энергий свыше (5-7) МэВ и в зарубежной литературе обозначается как SCDTL (Side Coupled Drift Tube Linac), [L. Picardi et.al., The First Module of the 3 GHz Side Coupled Drift Tube Linac - Numerical Studies of RF Properties and Cold Test Results, Proceedings of EPAC 2000, Vienna, Austria, 2000]. Схема SCDTL и ускоряющий модуль из связанных резонаторов SDTL, питаемый от одного клистрона, показаны на Фиг. 3.Studies have shown that the maximum RF efficiency of the SDTL structure occurs in the region of hydrogen ion energy of the order of 20 MeV, [S. Bourat, S. Perraudin, A DTL with Short Tanks and External Focusing for High Power CW Linac, Proceedings of 1997 Particle Accelerators Conference, Vancouver , Canada] and the structure is applicable at lower ion energies. For use at an operating frequency of 3 GHz in linear accelerators for proton therapy, the SDTL structure is designed for energies above (5-7) MeV and in foreign literature is designated as SCDTL (Side Coupled Drift Tube Linac), [L. Picardi et.al., The First Module of the 3 GHz Side Coupled Drift Tube Linac - Numerical Studies of RF Properties and Cold Test Results, Proceedings of EPAC 2000, Vienna, Austria, 2000]. The SCDTL circuit and the accelerating module of coupled SDTL cavities, powered by a single klystron, are shown in Fig. 3.

Основой модификаций SCDTL и CCDTL являются ускоряющие резонаторы SDTL с вынесенными за пределы резонаторов фокусирующими элементами и структура SDTL применима в широком диапазоне рабочих частот и в диапазоне энергий ионов водорода от 5 МэВ до 200 МэВ.The SCDTL and CCDTL modifications are based on SDTL accelerating resonators with focusing elements located outside the resonators, and the SDTL structure is applicable in a wide range of operating frequencies and in the energy range of hydrogen ions from 5 MeV to 200 MeV.

Дисперсионные свойства резонаторов SDTL рассмотрены в [В.В. Парамонов, Дисперсионные Свойства Ускоряющей Структуры SDTL, стр. 299, Сборник Научных Трудов LX Международной Конференции ЛАЛЛА3-2023, НИЯУ МИФИ, Москва, 2023].The dispersion properties of SDTL resonators are considered in [V.V. Paramonov, Dispersion Properties of the SDTL Accelerating Structure, p. 299, Collection of Scientific Proceedings of the LX International Conference LALLA3-2023, National Research Nuclear University MEPhI, Moscow, 2023].

В цилиндрическом волноводе основной, низшей по частоте, является волна ТЕ11. В цилиндрическом резонаторе, подобном SDTL, частоту колебания ТЕ111 можно качественно оценить по соотношению:In a cylindrical waveguide, the main, lowest frequency wave is TE11. In a cylindrical resonator like the SDTL, the oscillation frequency of TE111 can be qualitatively estimated by the relation:

где с - скорость света, ν11 - первый корень уравнения J’1(ν)=0 для функции Бесселя J1 и R - радиус резонатора. В резонаторе с трубками дрейфа штанги для крепления трубок являются нарушением осевой симметрии, что приводит к расщеплению дважды вырожденного колебания ТЕ111. Низшим по частоте из расщепленных мод ТЕ111 становится колебание с пучностью компоненты магнитного поля Hz в плоскости штанг. Векторное распределение магнитного поля низшей моды ТЕ111 в резонаторе показано на Фиг. 4, где:where c is the speed of light, ν 11 is the first root of the equation J' 1 (ν)=0 for the Bessel function J 1 and R is the resonator radius. In a resonator with drift tubes, the rods for attaching the tubes are a violation of axial symmetry, which leads to splitting of the doubly degenerate vibration TE111. The lowest frequency of the split TE111 modes is the oscillation with the antinode of the magnetic field component H z in the plane of the rods. The vector distribution of the magnetic field of the lowest mode TE111 in the resonator is shown in Fig. 4, where:

1 - трубки дрейфа;1 - drift tubes;

2 - штанги.2 - rods.

Распределения электромагнитного поля в резонаторах, определение размеров элементов и определение рабочих частот моделировалось с использованием программного пакета COMSOL.The distribution of the electromagnetic field in the resonators, the determination of the dimensions of the elements and the determination of operating frequencies were simulated using the COMSOL software package.

Мерой энергетической эффективности ускоряющего элемента является величина эффективного шунтового сопротивления Ze. На Фиг. 5 показаны графики зависимостей частот колебаний ТЕ111 и ТМ011, в единицах рабочей частоты, для резонаторов SDTL с N=5, размеры элементов которых оптимизированы для получения максимальной величины Ze в диапазоне энергий ионов водорода от 5 МэВ до 200 МэВ. Видно, что с ростом энергии частиц частота колебания ТЕ111 быстро приближается к рабочей частоте резонатора и в диапазоне от 20 МэВ до 80 МэВ мода ТЕ111 находится в непосредственной близости по частоте к рабочей моде ТМ010. С ростом энергии ионов величина оптимального радиуса резонатора для обеспечения максимальной величины Ze уменьшается и частота колебания ТЕ111 повышается. В случае близости колебаний по частоте проявляется явление взаимодействия мод, [В.Б. Штейншлегер, Явления взаимодействия волн в электромагнитных резонаторах, Москва, Государственное издательство оборонной промышленности, 1955]. В общем случае учета влияния многих колебаний в книге [Мурин Б.П. и др. Линейные ускорители ионов. Атомиздат, Москва, 1978, Т. 2 параграф 2.3, Неравномерности распределения поля в длинных резонаторах] показано, что поле Е в резонаторе с возмущением δV состоит из поля невозмущенного резонатора Е0 с добавками других мод резонатора Em,A measure of the energy efficiency of the accelerating element is the value of the effective shunt resistance Ze. In FIG. Figure 5 shows graphs of the oscillation frequencies of TE111 and TM011, in units of operating frequency, for SDTL resonators with N=5, the dimensions of the elements of which are optimized to obtain the maximum value of Ze in the energy range of hydrogen ions from 5 MeV to 200 MeV. It can be seen that with increasing particle energy, the TE111 oscillation frequency quickly approaches the operating frequency of the resonator, and in the range from 20 MeV to 80 MeV, the TE111 mode is in close frequency proximity to the operating mode TM010. As the ion energy increases, the optimal resonator radius to ensure the maximum value of Ze decreases and the TE111 oscillation frequency increases. If the oscillations are close in frequency, the phenomenon of mode interaction appears [V.B. Steinshleger, Phenomena of interaction of waves in electromagnetic resonators, Moscow, State Publishing House of the Defense Industry, 1955]. In the general case of taking into account the influence of many fluctuations in the book [Murin B.P. and others. Linear ion accelerators. Atomizdat, Moscow, 1978, T. 2 paragraph 2.3, Irregularities of field distribution in long resonators] it is shown that the field E in a resonator with a perturbation δV consists of the field of an unperturbed resonator E 0 with the addition of other modes of the resonator Em ,

где μ0 и ε0 - магнитная и диэлектрическая проницаемости вакуума, W0 и Wm - запасенные энергии колебаний. При близости частот добавки в распределение рабочего поля возрастают и проектные рабочие характеристики резонаторов не достигаются.where μ 0 and ε 0 are the magnetic and dielectric constants of vacuum, W 0 and W m are the stored vibration energies. When the frequencies are close additives in the distribution of the working field increase and the design performance characteristics of the resonators are not achieved.

Поэтому возможность приближения, или даже совпадения по частоте, в некотором диапазоне энергий ионов, колебаний ТЕ111 и рабочего ТМ010 недопустимо и является дополнительным ограничивающим фактором, который необходимо учитывать при разработке резонаторов SDTL.Therefore, the possibility of approximation, or even coincidence in frequency, in a certain energy range of ions, oscillations of TE111 and working TM010 is unacceptable and is an additional limiting factor that must be taken into account when developing SDTL resonators.

Целью изобретения является устранение возможного влияния колебания ТЕ111 на рабочие характеристики резонаторов SDTL, возникающего при взаимодействии этой моды с рабочей, путем смещения этого колебания по частоте.The purpose of the invention is to eliminate the possible influence of the TE111 oscillation on the performance characteristics of SDTL resonators, which occurs when this mode interacts with the working one, by shifting this oscillation in frequency.

Сущность изобретения поясняется ниже прилагаемыми чертежами.The essence of the invention is illustrated below by the accompanying drawings.

В конструкцию резонатора SDTL в плоскости, перпендикулярной оси резонатора z, вводится дополнительный элемент - проводник, концами прикрепленный к корпусу резонатора, как это поясняется на Фиг. 6, где:An additional element is introduced into the design of the SDTL resonator in a plane perpendicular to the resonator z axis - a conductor, the ends of which are attached to the resonator body, as illustrated in Fig. 6, where:

1 - трубки дрейфа;1 - drift tubes;

2 - штанги для крепления трубок дрейфа;2 - rods for fastening drift tubes;

3 - корпус резонатора;3 - resonator body;

4 - вводимый проводник;4 - inserted conductor;

5 - места крепления проводника к корпусу резонатора.5 - places where the conductor is attached to the resonator body.

Возможны различные конфигурации вводимого проводника, как это показано на Фиг. 7, где:Various insertion conductor configurations are possible, as shown in FIG. 7, where:

1 - трубки дрейфа;1 - drift tubes;

2 - штанги для крепления трубок дрейфа;2 - rods for fastening drift tubes;

3 - корпус резонатора;3 - resonator body;

4 - вводимый проводник;4 - inserted conductor;

5 - места крепления проводника к корпусу резонатора; '5 - places where the conductor is attached to the resonator body; '

6 - плоскость штанг - плоскость симметрии резонатора;6 - plane of the rods - plane of symmetry of the resonator;

S - площадь замкнутого контура, образованного введенным проводником и частью цилиндрической образующей корпуса резонатора;S is the area of the closed loop formed by the introduced conductor and part of the cylindrical generatrix of the resonator body;

α - угол раскрыва вводимого проводника в форме дуги в Варианте 1 и Варианте 4;α is the opening angle of the inserted conductor in the shape of an arc in Option 1 and Option 4;

r - средний радиус окружности вводимого проводника в форме части тора в Варианте 2 и в Варианте 4;r is the average radius of the circle of the inserted conductor in the form of a part of a torus in Option 2 and Option 4;

Lc - длина вводимого проводника, по его контуру, от одной точки крепления с корпусом резонатора до другой, для всех вариантов.L c is the length of the inserted conductor, along its contour, from one attachment point with the resonator body to another, for all options.

В варианте 1 на Фиг. 7 вводимый проводник сформирован в дугообразной форме с углом раскрыва дуги α и состоит из двух прямых отрезков и части тороида. В варианте 2 вводимый проводник сформирован в виде части тороида со средним радиусом r и с центром на цилиндрической поверхности резонатора. В варианте 3 вводимый проводник сформирован в виде отрезка прямого цилиндра. В варианте 4, как и в варианте 1, вводимый проводник сформирован из двух прямых отрезков и части тороида с центром на оси резонатора.In option 1 in Fig. 7, the inserted conductor is formed in an arcuate shape with an arc opening angle α and consists of two straight segments and a part of a toroid. In option 2, the introduced conductor is formed in the form of a part of a toroid with an average radius r and centered on the cylindrical surface of the resonator. In option 3, the inserted conductor is formed in the form of a straight cylinder segment. In option 4, as in option 1, the inserted conductor is formed from two straight sections and a part of a toroid centered on the axis of the resonator.

Физически важными параметрами являются длина вводимого проводника, Lc, по его контуру, от одной точки крепления с корпусом резонатора до другой и площадь замкнутого контура S, образованного введенным проводником и частью цилиндрической образующей корпуса резонатора.Physically important parameters are the length of the inserted conductor, Lc, along its contour, from one attachment point with the resonator body to another, and the area of the closed loop S formed by the inserted conductor and part of the cylindrical generatrix of the resonator body.

Низшее по частоте колебание ТЕ111 имеет пучность составляющей магнитного поля Hz в плоскости штанг, являющейся одновременно плоскостью симметрии резонатора. Расположенный в перпендикулярной к оси резонатора плоскости проводник для поля этого колебания является коротко-замыкающим. На поверхности проводника наводятся сильные поверхностные токи, подавляющие поле исходного колебания ТЕ111 в контуре, образованном проводником и цилиндрической стенкой резонатора, как показано на Фиг. 8. В результате частота колебания ТЕ111 в резонаторе с введенным проводником повышается. Эффективность, или скорость, повышения частоты с увеличением длины проводника Lc и соответствующего увеличения площади контура S, определяется долей магнитного потока колебания ТЕ111, блокируемого контуром. Для повышений этой эффективности необходимо учитывать структуру магнитного поля низшего колебания ТЕ111. Распределение компоненты Hz описывается в цилиндрических координатах соотношением:The lowest-frequency TE111 oscillation has an antinode of the magnetic field component Hz in the plane of the rods, which is also the plane of symmetry of the resonator. The conductor for the field of this oscillation, located in a plane perpendicular to the axis of the resonator, is short-circuiting. Strong surface currents are induced on the surface of the conductor, suppressing the field of the initial TE111 oscillation in the circuit formed by the conductor and the cylindrical wall of the resonator, as shown in Fig. 8. As a result, the oscillation frequency of TE111 in the resonator with an introduced conductor increases. The efficiency, or speed, of increasing frequency with increasing conductor length Lc and the corresponding increase in loop area S, is determined by the proportion of the magnetic flux of the TE111 oscillation blocked by the loop. To increase this efficiency, it is necessary to take into account the structure of the magnetic field of the lowest TE111 vibration. The distribution of the H z component is described in cylindrical coordinates by the relation:

где угол φ отсчитывается от плоскости симметрии штанг. Максимальная величина Hz достигается на цилиндрической стенке резонатора при r=R, z=L/2, φ=0,(π). Поэтому контур вводимого проводник должен быть симметричным относительно плоскости штанг, как показано на Фиг. 7 и проводник должен находиться на равном удалении от торцевых стенок резонатора, как показано на Фиг. 6. Выбор формы контура проводится с учетом численного моделирования распределений полей и частоты низшего колебания ТЕ111.where the angle φ is measured from the plane of symmetry of the rods. The maximum value of H z is achieved on the cylindrical wall of the resonator at r=R, z=L/2, φ=0,(π). Therefore, the contour of the inserted conductor must be symmetrical relative to the plane of the rods, as shown in Fig. 7 and the conductor should be at an equal distance from the end walls of the resonator, as shown in Fig. 6. The choice of the contour shape is carried out taking into account numerical modeling of field distributions and the frequency of the lowest TE111 vibration.

Результаты моделирования показывают, что наибольшую эффективность, т.е. скорость повышения частоты моды ТЕ111 с увеличением длины проводника Lc обеспечивает прямой проводник, показанный в Варианте 3 на Фиг. 6.The simulation results show that the greatest efficiency, i.e. the rate of increase in the frequency of the TE111 mode with increasing conductor length Lc is provided by the straight conductor shown in Option 3 in Fig. 6.

Колебания типа TM01n, где n - число вариаций поля по оси z, относятся к одному семейству с рабочей модой ТМ010. Частоты мод TM01n можно качественно оценить по соотношению:Oscillations of the TM01n type, where n is the number of field variations along the z axis, belong to the same family with the operating mode TM010. The frequencies of the TM01n modes can be qualitatively estimated by the relation:

При энергии ускоряемых ионов водорода ~ 200 МэВ, β ~ 0.56, колебание типа ТМ0111 также существенно приближается по частоте к рабочей моде, что ограничивает возможное число периодов резонатора SDTL величиной N<6.At the energy of accelerated hydrogen ions ~ 200 MeV, β ~ 0.56, the TM0111 type vibration also significantly approaches the operating mode in frequency, which limits the possible number of periods of the SDTL resonator to N<6.

Для колебаний рабочего семейства - типа TM01n вводимый проводник является резонансным элементом - полуволновым вибратором с заземленными концами. На нем реализуется колебание типа ТЕМ с пучностью электрического поля в середине проводника. Частота этого колебания зависит от длины проводника:For vibrations of the working family - type TM01n, the introduced conductor is a resonant element - a half-wave vibrator with grounded ends. It implements a TEM-type oscillation with an antinode of the electric field in the middle of the conductor. The frequency of this oscillation depends on the length of the conductor:

Поэтому характер влияния вводимого проводника на частоты колебаний типа TM01n зависят от соотношения частоты колебания ТЕМ, развивающегося на проводнике, с частотами мод TM01n в резонаторе. Практический интерес представляет взаимодействие моды ТЕМ с тремя колебаниями - рабочим ТМ010 и ближайшими модами резонатора ТМ011 и ТМ012.Therefore, the nature of the influence of the introduced conductor on the frequencies of oscillations of the TM01n type depends on the ratio of the frequency of the TEM oscillations developing on the conductor with the frequencies of the TM01n modes in the resonator. Of practical interest is the interaction of the TEM mode with three oscillations - the operating mode TM010 and the nearest resonator modes TM011 and TM012.

На Фиг. 9 в единицах рабочей частоты резонатора показаны графики расчетных зависимостей частот колебаний в резонаторе SDTL, N=5, W=50 МэВ от относительной длины Lc/λ, проводника, показанного на Фиг. 6, вариант 3. Физическое объяснение поведения показанных на Фиг. 9 графиков полностью соответствует общим теоретическим положениям, [В.Б. Штейншлегер, Явления взаимодействия волн в электромагнитных резонаторах, Москва, Государственное издательство оборонной промышленности, 1955, Глава 2. Неоднородности в резонаторах и явления совпадения]. При малой длине проводника Lc<0.4λ, частота колебания ТЕМ на проводнике существенно выше частот колебаний ТМ010, ТМ011 и ТМ012 в резонаторе и взаимодействия не наблюдается. При 0.4λ<Lc<0.5λ взаимодействие мод проявляется, что выражается в понижении частот колебаний, происходящих от мод ТМ011 и ТМ012, распределение поля которых теперь имеет составляющую колебания ТЕМ на проводнике. Размеры области взаимодействия определяются коэффициентом связи колебаний kc, который можно определить как интеграл перекрытия полей колебаний по объему резонатора V:In FIG. Figure 9 shows, in units of the operating frequency of the resonator, graphs of the calculated dependences of the oscillation frequencies in the SDTL resonator, N=5, W=50 MeV, on the relative length Lc/λ of the conductor shown in Fig. 6, option 3. Physical explanation of the behavior shown in Fig. 9 graphs are fully consistent with the general theoretical principles [V.B. Steinshleger, Phenomena of interaction of waves in electromagnetic resonators, Moscow, State Publishing House of the Defense Industry, 1955, Chapter 2. Inhomogeneities in resonators and coincidence phenomena]. With a short conductor length L c <0.4λ, the TEM oscillation frequency on the conductor is significantly higher than the oscillation frequencies of TM010, TM011 and TM012 in the resonator and no interaction is observed. At 0.4λ<L c <0.5λ, the interaction of modes is manifested, which is expressed in a decrease in the oscillation frequencies originating from the TM011 and TM012 modes, the field distribution of which now has a TEM oscillation component on the conductor. The dimensions of the interaction region are determined by the oscillation coupling coefficient k c , which can be defined as the integral of the overlap of oscillation fields over the volume of the resonator V:

где μ0 и ε0 - магнитная и диэлектрическая проницаемости вакуума, WTM01n и WTEM - запасенные энергии колебаний. Из свойств симметрии распределений полей колебаний следует, что для проводника, размещенного в середине резонатора и в плоскости перпендикулярной оси резонатора связь между колебаниями ТЕМ на проводнике и ТМ010 в резонаторе минимальна, а связь между колебаниями ТЕМ и ТМ011 максимальна.where μ 0 and ε 0 are the magnetic and dielectric constants of vacuum, W TM01n and W TEM are the stored vibration energies. From the symmetry properties of the distributions of oscillation fields it follows that for a conductor placed in the middle of the resonator and in a plane perpendicular to the axis of the resonator, the connection between TEM oscillations on the conductor and TM010 in the resonator is minimal, and the connection between TEM oscillations and TM011 is maximum.

При взаимодействии колебаний поле результирующего колебания содержит составляющие как мод резонатора, так и мод проводника. При непрерывном увеличении Lc/λ, происходит постепенное замещение поля одного колебания полем другого. При Lc>0.51λ частота колебания происходящего от моды ТМ010 в резонаторе, быстро понижается, что отображается поведением синей линии на Фиг. 9, и это колебание уже является модой ТЕМ на введенном проводнике. А распределение поля рабочего колебания ТМ010 имеет мода, изначально бывшая модой ТМ011 резонатора и трансформированная в процессе взаимодействия колебаний.When oscillations interact, the field of the resulting oscillation contains components of both resonator modes and conductor modes. With a continuous increase in Lc/λ, the field of one oscillation is gradually replaced by the field of another. At L c >0.51λ, the frequency of oscillations originating from the TM010 mode in the resonator quickly decreases, which is reflected by the behavior of the blue line in Fig. 9, and this oscillation is already a TEM mode on the introduced conductor. And the distribution of the field of the operating oscillation TM010 has a mode that was originally the TM011 mode of the resonator and was transformed in the process of interaction of oscillations.

С увеличением Lc/λ частота колебания ТЕ111, изначально бывшая ниже рабочей, непрерывно повышается и проявляется нарастающий полезный эффект превышения частоты fTE111>fTV010.With an increase in Lc/λ, the oscillation frequency TE111, which was initially lower than the operating frequency, continuously increases and the increasing beneficial effect of exceeding the frequency f TE111 >f TV010 appears.

Показанное на Фиг. 9 поведение зависимостей частот колебаний от длины проводника Lc является характерной и для проводников другой формы отличия содержатся в скорости повышения частоты моды ТЕ111 с увеличением Lc и величины коэффициента связи мод TM01n резонатора и моды ТЕМ на проводнике.Shown in FIG. 9, the behavior of the dependences of oscillation frequencies on the length of the conductor Lc is characteristic and for conductors of other shapes the differences are contained in the rate of increase in the frequency of the TE111 mode with increasing Lc and the magnitude of the coupling coefficient of the TM01n modes of the resonator and the TEM mode on the conductor.

Существуют две области применения полезного эффекта без ухудшения рабочих характеристик резонатора.There are two areas of application of the beneficial effect without compromising the performance of the resonator.

Область дорезонансного взаимодействия колебаний TM01n и колебания ТЕМ при 0.4λ<Lc<0.495λ. В этой области частота колебания ТЕ111 уже выше рабочей и растет с увеличением Lcλ. Но одновременно понижается частота взаимодействующего колебания ТМ011+ТЕМ. Поэтому по увеличению Lc/λ эта область ограничена равенством сближающихся частот.При этом дополнительные потери ВЧ мощности, рассеиваемой на проводнике, не превышают 0,4% от мощности ВЧ потерь в резонаторе.The region of pre-resonance interaction between TM01n vibrations and TEM vibrations at 0.4λ<L c <0.495λ. In this region, the TE111 oscillation frequency is already higher than the operating frequency and increases with increasing Lcλ. But at the same time, the frequency of the interacting oscillation TM011+TEM decreases. Therefore, by increasing Lc/λ, this region is limited by the equality of approaching frequencies. Moreover, the additional losses of RF power dissipated on the conductor do not exceed 0.4% of the power of RF losses in the resonator.

В пострезонансной области Lc>0.52λ частота колебания ТЕ111 продолжает возрастать, частота моды ТЕМ быстро понижается. Для оптимального разделения по частоте рабочего колебания со всеми другими эта область сверху ограничена Lc~0.595λ, что дает равенство частот колебания ТЕ111 и составного колебания ТМ011+ТЕМ+ТМ010, которое замещает моду ТМ011 в исходном резонаторе. При этом частотное разделение рабочей моды с ближайшими высшими лучше, чем у исходного резонатора Lc/λ. Но радиус резонатора на рабочем колебании ТМ010 R~0.61λ, с учетом емкостной нагрузки трубками дрейфа. Размещение проводника большой длины Lc~0.595λ приводит к конфликту с размещением трубок дрейфа или нахождением проводника в непосредственной близости к апертуре резонатора - области прохождения пучка. Становится реализуемыми только проводники варианта 3, показанного на Фиг. 7, при Lc<0.55λ, или варианта 4, при Lc<0.58λ.In the post-resonance region L c >0.52λ, the frequency of TE111 oscillation continues to increase, while the frequency of the TEM mode quickly decreases. For optimal frequency separation of the operating vibration with all others, this region is limited from above by L c ~0.595λ, which gives equality of frequencies of the TE111 vibration and the composite vibration TM011+TEM+TM010, which replaces the TM011 mode in the original resonator. In this case, the frequency separation of the operating mode with the nearest higher ones is better than that of the original resonator Lc/λ. But the radius of the resonator at the operating vibration TM010 R~0.61λ, taking into account the capacitive load by the drift tubes. The placement of a conductor of large length L c ~0.595λ leads to a conflict with the placement of drift tubes or the location of the conductor in close proximity to the resonator aperture - the area where the beam passes. Only the conductors of option 3 shown in FIG. 7, with L c <0.55λ, or option 4, with L c <0.58λ.

Дополнительные потери ВЧ мощности, рассеиваемой на проводнике такой длины, не превышают 0,6% от мощности ВЧ потерь в резонаторе.Additional RF power losses dissipated on a conductor of this length do not exceed 0.6% of the RF power losses in the resonator.

В дорезонансной области взаимодействия положительный эффект повышения частоты моды ТЕ111 при одновременном улучшении частотного разделения рабочей моды с составным колебанием ТМ011+ТЕМ достигается введением двух проводников, расположенных на расстояниях L/3 от торцевых стенок резонатора, так же расположенных в плоскостях, перпендикулярных оси резонатора. Размещение проводников иллюстрируется на Фиг. 10, где:In the pre-resonant interaction region, the positive effect of increasing the frequency of the TE111 mode while simultaneously improving the frequency separation of the working mode with the composite vibration TM011 + TEM is achieved by introducing two conductors located at distances L/3 from the end walls of the resonator, also located in planes perpendicular to the axis of the resonator. The placement of the conductors is illustrated in Fig. 10, where:

1 - трубки дрейфа;1 - drift tubes;

2 - штанги для крепления трубок дрейфа;2 - rods for fastening drift tubes;

3 - корпус резонатора;3 - resonator body;

4 - вводимые проводники;4 - inserted conductors;

5 - места крепления проводников к корпусу резонатора.5 - places where conductors are attached to the resonator body.

Составляющие полей колебаний TM01n и ТЕ111 в резонаторе распределены следующим образом:The components of the oscillation fields TM01n and TE111 in the resonator are distributed as follows:

где ν01 - первый корень уравнения J0(x)=0 для функции Бесселя J0. При размещении проводников на расстояниях z=L/3 и z=2L/3 суммарное блокирующее действие двух проводников для составляющей Hz колебания ТЕ111 возрастает в раза, а коэффициент связи мод ТЕМ проводников с модами ТМ010 и ТМ011 резонатора практически не возрастает.where ν 01 is the first root of the equation J 0 (x)=0 for the Bessel function J 0 . When placing conductors at distances z=L/3 and z=2L/3, the total blocking effect of two conductors for the Hz component of the TE111 oscillation increases by times, and the coupling coefficient of the TEM conductor modes with the TM010 and TM011 modes of the resonator practically does not increase.

Аналогичные Фиг. 9, но для двух проводников, на расстояниях z=L/3 и z=2L/3, графики расчетных зависимостей частот колебаний в резонаторе SDTL, N=5, W=50 МэВ от относительной длины Lc/λ проводников, Фиг. 6, вариант 3, приведены на Фиг. 11.Similar to Fig. 9, but for two conductors, at distances z=L/3 and z=2L/3, graphs of the calculated dependences of oscillation frequencies in the SDTL resonator, N=5, W=50 MeV on the relative length Lc/λ of the conductors, FIG. 6, option 3, are shown in Fig. eleven.

В дорезонансной области взаимодействия два введенных проводника обеспечивают примерно в раза большее разделение по частоте рабочего колебания с другими модами. Оптимальное значение длин проводников уменьшается примерно на 0.02λ и дополнительные потери ВЧ мощности, рассеиваемой на проводниках, не превышают 0,8% от мощности ВЧ потерь в резонаторе.In the pre-resonant interaction region, two introduced conductors provide approximately times greater separation in operating oscillation frequency with other modes. The optimal value of the conductor lengths decreases by approximately 0.02λ and the additional losses of RF power dissipated on the conductors do not exceed 0.8% of the RF power losses in the resonator.

В пострезонансной области взаимодействия двух проводников по частоте ниже рабочего существуют уже два колебания типа ТЕМ на введенных проводниках. На рабочей частоте со структурой поля ТМ0101 существует колебание, преобразованное из моды ТМ012 в результате взаимодействия колебаний. А ближайшая сверху по частоте мода ТМ011 формируется из преобразуемой моды ТМ013. Положительный эффект повышения частоты моды ТЕ111 реализуется. Также при уменьшенной до Lc~0.56λ длины введенных проводников реализуется большее частотное разделение рабочей моды с ближайшими, чем у исходного резонатора. Дополнительные потери ВЧ мощности, рассеиваемой на проводниках возрастают до 2.0% от мощности ВЧ потерь в резонаторе. В целом, применение двух введенных проводников в пострезонансной области взаимодействия дает положительный эффект, но преимуществ по сравнению с применением одного проводника в этой области не выявлено.In the post-resonance region of interaction of two conductors at a frequency below the operating one, there are already two TEM-type oscillations on the introduced conductors. At the operating frequency with the field structure TM0101, there is an oscillation converted from the TM012 mode as a result of the interaction of oscillations. And the TM011 mode, which is the closest in frequency to the top, is formed from the converted TM013 mode. The positive effect of increasing the frequency of the TE111 mode is realized. Also, when the length of the introduced conductors is reduced to Lc~0.56λ, a greater frequency separation of the operating mode with the nearest ones is realized than in the original resonator. Additional RF power losses dissipated on the conductors increase to 2.0% of the RF power losses in the resonator. In general, the use of two introduced conductors in the post-resonance interaction region gives a positive effect, but no advantages have been identified compared to the use of one conductor in this area.

Claims (3)

1. Ускоряющий резонатор для ускорения ионов водорода в диапазоне энергий от 4 МэВ до 200 МэВ, работающий на колебании ТМ010, включающий корпус, трубки дрейфа без фокусирующих элементов и штанги для крепления трубок дрейфа на корпусе резонатора, отличающийся тем, что с целью уменьшения влияния колебания ТЕ111 на рабочие характеристики резонатора путем повышения частоты в середину резонатора в плоскости, перпендикулярной оси резонатора вводится проводник, концами закрепленный на корпусе резонатора, симметричный относительно плоскости расположения штанг и длина проводника выбирается в пределах от 0.42λ до 0.495λ, где λ - длина волны рабочего колебания.1. An accelerating resonator for accelerating hydrogen ions in the energy range from 4 MeV to 200 MeV, operating on the TM010 oscillation, including a housing, drift tubes without focusing elements and rods for attaching the drift tubes to the resonator body, characterized in that in order to reduce the influence of oscillation TE111 on the performance characteristics of the resonator by increasing the frequency, a conductor is inserted into the middle of the resonator in a plane perpendicular to the axis of the resonator, its ends fixed to the resonator body, symmetrical relative to the plane of the rods and the length of the conductor is selected in the range from 0.42λ to 0.495λ, where λ is the operating wavelength fluctuations. 2. Ускоряющий резонатор для ускорения ионов водорода в диапазоне энергий от 4 МэВ до 200 МэВ, по п. 1, отличающийся тем, что с целью увеличения разделения по частоте между рабочим колебанием и колебанием ТЕ111 в резонатор в плоскостях перпендикулярных оси резонатора расположенных на расстоянии одной трети от длины резонатора вводятся два проводника, концами закрепленные на корпусе резонатора и симметричные относительно плоскости расположения штанг и длина проводников выбирается в пределах от 0.40λ до 0.47λ.2. An accelerating resonator for accelerating hydrogen ions in the energy range from 4 MeV to 200 MeV, according to claim 1, characterized in that in order to increase the frequency separation between the operating vibration and the TE111 vibration into the resonator in planes perpendicular to the axis of the resonator located at a distance of one one-third of the length of the resonator, two conductors are inserted, the ends fixed to the resonator body and symmetrical relative to the plane of the rods, and the length of the conductors is selected in the range from 0.40λ to 0.47λ. 3. Ускоряющий резонатор для ускорения ионов водорода в диапазоне энергий от 4 МэВ до 200 МэВ, по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что с целью увеличения разделения по частоте рабочего колебания с ближайшими по частоте другими колебаниями в резонаторе длина проводника или проводников выбирается в пределах от 0.53λ до 0.59λ.3. Accelerating resonator for accelerating hydrogen ions in the energy range from 4 MeV to 200 MeV, according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that in order to increase the separation in frequency of the operating oscillation with other oscillations in the resonator that are closest in frequency, the length of the conductor or conductors is selected in the range from 0.53λ to 0.59λ.
RU2023120950A 2023-08-09 Accelerating resonator RU2808701C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808701C1 true RU2808701C1 (en) 2023-12-01

Family

ID=

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU856370A1 (en) * 1980-05-12 1985-03-30 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт Accelerating structure
SU1378092A1 (en) * 1986-04-21 1988-02-28 Предприятие П/Я А-7904 Resonance system for accelerator
WO2001024591A1 (en) * 1999-09-27 2001-04-05 Hitachi, Ltd. Apparatus for charged-particle beam irradiation, and method of control thereof
JP2008226740A (en) * 2007-03-15 2008-09-25 Natl Inst Of Radiological Sciences Particle accelerator, its operation method, and particle beam irradiation therapy device
EP1779712B1 (en) * 2004-06-16 2011-04-20 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH Particle accelerator for radiotherapy by means of ion beams
CN102119585B (en) * 2008-05-22 2016-02-03 弗拉迪米尔·叶戈罗维奇·巴拉金 The method and apparatus of charged particle cancer therapy patient location
RU2605949C1 (en) * 2015-07-14 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук (ИХКГ СО РАН) Accelerating structure with parallel connection
RU192845U1 (en) * 2019-05-07 2019-10-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" MULTI-APERTURE HIGH FREQUENCY SYSTEM FOR ACCELERATING CLUSTER IONS
RU2742719C1 (en) * 2018-04-09 2021-02-10 Тосиба Энерджи Системз Энд Солюшнз Корпорейшн Accelerator control method, accelerator control device and particle beam irradiation system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU856370A1 (en) * 1980-05-12 1985-03-30 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт Accelerating structure
SU1378092A1 (en) * 1986-04-21 1988-02-28 Предприятие П/Я А-7904 Resonance system for accelerator
WO2001024591A1 (en) * 1999-09-27 2001-04-05 Hitachi, Ltd. Apparatus for charged-particle beam irradiation, and method of control thereof
EP1779712B1 (en) * 2004-06-16 2011-04-20 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH Particle accelerator for radiotherapy by means of ion beams
JP2008226740A (en) * 2007-03-15 2008-09-25 Natl Inst Of Radiological Sciences Particle accelerator, its operation method, and particle beam irradiation therapy device
CN102119585B (en) * 2008-05-22 2016-02-03 弗拉迪米尔·叶戈罗维奇·巴拉金 The method and apparatus of charged particle cancer therapy patient location
RU2605949C1 (en) * 2015-07-14 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук (ИХКГ СО РАН) Accelerating structure with parallel connection
RU2742719C1 (en) * 2018-04-09 2021-02-10 Тосиба Энерджи Системз Энд Солюшнз Корпорейшн Accelerator control method, accelerator control device and particle beam irradiation system
RU192845U1 (en) * 2019-05-07 2019-10-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" MULTI-APERTURE HIGH FREQUENCY SYSTEM FOR ACCELERATING CLUSTER IONS

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L. Picardi et.al., The First Module of the 3 GHz Side Coupled Drift Tube Linac - Numerical Studies of RF Properties and Cold Test Results, Proceedings of EPAC 2000, Vienna, Austria, 2000, с. 1999-2001. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sobenin et al. Electrodynamic characteristics of accelerating cavities
Zhang et al. Research progresses on Cherenkov and transit-time high-power microwave sources at NUDT
Zhang et al. Recent advance in long-pulse HPM sources with repetitive operation in S-, C-, and X-bands
Edgecombe Gyrotron oscillators
US3778656A (en) Ion source employing a microwave resonant cavity
Cao et al. Over-sized mode-selective relativistic backward wave oscillator
Ling et al. A Ku-band coaxial relativistic transit-time oscillator with low guiding magnetic field
Freund et al. Nonlinear theory of the free‐electron laser based upon a coaxial hybrid wiggler
US5014014A (en) Plane wave transformer linac structure
RU2808701C1 (en) Accelerating resonator
Belomestnykh et al. High-β cavity design—A tutorial
Haimson et al. A racetrack geometry to avoid undesirable azimuthal variations of the electric field gradient in high power coupling cavities for TW structures
Belomestnykh et al. High average power fundamental input couplers for the Cornell University ERL: requirements, design challenges and first ideas
US5038077A (en) Gyroklystron device having multi-slot bunching cavities
Zhang et al. Gyrokinetic description of the structural eccentricity influence on the starting current of a coaxial-cavity gyrotron
Zheng et al. Design evolution of the higher-order-mode damping in 166.6 MHz quarter-wave $\beta $= 1 superconducting cavities for HEPS
Kumar et al. Analysis, Design, and Simulation of an Axially-partitioned Dielectric-loaded Bi-frequency MILO
Vretenar Low-beta structures
Zheng et al. HOM coupler design for CEPC cavities
Louksha et al. Enhancement of the 4-mm wavelength gyrotron efficiency by multistage energy recovery
Furuno et al. Operation of a large-orbit high-harmonic multicavity gyroklystron amplifier
US5336961A (en) Source of ions with electronic cyclotronic resonance
Nezhevenko Recent developments in high-power magnicons for particle accelerators
Serpico THE FERMI FREE ELECTRON LASER: A HIGH GRADIENT SOLUTION FOR INCREASING THE LINEAR ACCELERATOR ENERGY
Elfrgani Relativistic backward wave oscillator with a Gaussian radiation pattern and related technologies