SLIM, short-pulse technology for high gradient induction accelerators

SLIM (Stanford Linear Induction Method) is a novel short-pulse concept suited to a new generation of high gra-dient induction particle accelerators is described. The principal accelerator section is envisioned as a stack of core-less induction cells, the only active element within each being a single, extremely fast (subnanosecond) solid state opening switch: a Drift Step Recovery Diode (DSRD). Because the accelerating pulse is only nanoseconds in dura-tion, longitudinal accelerating gradients approaching 100 MeV per meter are believed to be achievable without incit-ing breakdown.Описано нову короткоімпульсну концепцію SLIM (Stanford Linear Induction Method), що придатна для високоградієнтних індукційних прискорювачів нового покоління. Прискорювальна секція являє собою набір індуктивних осередків без сердечників, у яких єдиним активним елементом є простий, надзвичайно швид-кий (наднаносекундний) твердотільний комутатор Drіft Step Recovery Dіode (DSRD). Оскільки тривалість прискорювального імпульсу становить усього лише кілька наносекунд, то передбачається одержати поздов-жній прискорювальний градієнт до 100 МеВ на метр без виникнення пробою.Описана новая короткоимпульсная концепция SLIM (Stanford Linear Induction Method), пригодная для высокоградиентных индукционных ускорителей нового поколения. Ускоряющая секция представляет собой набор индуктивных ячеек без сердечников, в которых единственным активным элементом является про-стой, чрезвычайно быстрый (сверхнаносекундный) твердотельный коммутатор Drift Step Recovery Diode (DSRD). Поскольку длительность ускоряющего импульса составляет всего лишь несколько наносекунд, то предполагается получить продольный ускоряющий градиент до 100 МэВ на метр без возникновения пробоя

Формирование наносекундных импульсов напряжения дрейфовыми диодами с резким восстановлением

Results of an experimental study of switching of silicon drift diodes with sharp restoration (DDSR) in structure of the generator of voltage nanosecond impulses are presented. The working of DDSR in the voltage impulses generator is modeled for a choice of optimum operating modes of the drift diode. Results of numerical calculation showed good coincidence to experiment. Dependences of charge losses from rating current, diode rating duration by electron-hole plasma, and also from charge time of life no equilibrium carriers are presented.Представлены результаты экспериментального исследования переключения кремниевых дрейфовых диодов с резким восстановлением (ДДРВ) в структуре генератора наносекундных импульсов напряжения. Промоделирована работа ДДРВ в составе генератора импульсов напряжения с целью выбора оптимальных режимов работы дрейфового диода. Результаты численного расчета показали хорошее совпадение с экспериментом. Представлены зависимости потерь заряда от тока накачки, длительности накачки диода электронно-дырочной плазмой, а также от времени жизни неравновесных носителей заряда

Мегаваттный генератор наносекундных импульсов на основе карбидокремниевых дрейфовых диодов с резким восстановлением

Experimental results of research of switching characteristics of high-voltage carbide-silicon switchboards on the basis of drift diodes with sharp restoration (DDSR) and the generator of nanosecond voltage impulses developed on their basis with a megawatt pulse power are presented. Possibility of a consecutive compression of energy is for the first time shown by the DDSR cascades which are switched on parallel to silicon and carbide-silicon.Представлены экспериментальные результаты исследования коммутационных характеристик высоковольтных карбидокремниевых коммутаторов на основе дрейфовых диодов с резким восстановлением (ДДРВ) и разработанного на их основе генератора наносекундных импульсов напряжения с мегаваттной импульсной мощностью. Впервые показана возможность последовательной компрессии энергии включенными параллельно кремниевым и карбидокремниевым каскадами ДДРВ

SLIM, Short-pulse Technology for High Gradient Induction Accelerators

The conclusions of this paper are: (1) The gradient of the SLIM-based technology is believed to be achievable in the same range as it is for the gradient of a modern rf-linac technology ({approx}100 MeV per meter). (2) The SLIM concept is based on the nsec TEM pulse mode operation with no laser or rf systems. (3) Main components of SLIM are not stressed while the energy is pumped into the induction system. Components can accept the hard environment conditions such as a radiation dose, mismatch, hard electromagnetic nose level, etc. Only for several nanoseconds the switch is OFF and produces a stress in the induction system. At that time, the delivery of energy to the beam takes place. (4) The energy in the induction system initially is storied in the magnetic field when the switch is ON. That fact makes another benefit: a low voltage power supplies can be used. The reliability of a lower voltage power supply is higher and they are cheaper. (5) The coreless SLIM concept offers to work in the MHz range of repetition rate. The induction system has the high electric efficiency (much higher than the DWA). (6) The array of lined up and activated SLIM cells is believed to be a solid state structure of novel accelerating technology. The electron-hole plasma in the high power solid state structure is precisely controlled by the electromagnetic process of a pulsed power supply

Formation of nanosecond voltage pulse by drift diodes with sharp restoration

Results of an experimental study of switching of silicon drift diodes with sharp restoration (DDSR) in structure of the generator of voltage nanosecond impulses are presented. The working of DDSR in the voltage impulses generator is modeled for a choice of optimum operating modes of the drift diode. Results of numerical calculation showed good coincidence to experiment. Dependences of charge losses from rating current, diode rating duration by electron-hole plasma, and also from charge time of life no equilibrium carriers are presented

Megawatt generator of nanosecond impulses on the basis of carbide-silicon drift diodes with sharp restoration

Experimental results of research of switching characteristics of high-voltage carbide-silicon switchboards on the basis of drift diodes with sharp restoration (DDSR) and the generator of nanosecond voltage impulses developed on their basis with a megawatt pulse power are presented. Possibility of a consecutive compression of energy is for the first time shown by the DDSR cascades which are switched on parallel to silicon and carbide-silicon