Gamma-beam generation at the synchrotron "Pakhra" by resonance excitation of accelerated electrons

System of homogeneous extraction of gamma-beam from the 1.2 GeV electron synchrotron "Pakhra" is discussed. Accelerated electrons are slowly brought to the tungsten target, which is placed inside the synchrotron vacuum chamber. During extraction high frequency voltage on accelerator’s cavity is hold constant. Limited electron betatron oscillations are exiting by means of the gradient and the octupole pole face windings. Time uniformity of gamma quanta flow is provided by a special choice of the time dependence of the index of the synchrotron guide magnetic field. Control of the extraction process by a computer with usage of a feedback circuit will be performed.Обсуждается система однородного во времени вывода гамма-пучка из электронного синхротрона "Пахра" на энергию 1,2 ГэВ. Ускоренные электроны медленно направляются на вольфрамовую мишень, которая размещена внутри вакуумной камеры синхротрона. Во время вывода высокочастотное напряжение на ускоряющем резонаторе поддерживается постоянным. Ограниченные бетатронные колебания электронов возбуждаются посредством градиентной и октупольной полюсных обмоток. Однородность потока гамма-квантов во времени обеспечивается специальным выбором зависимости от времени показателя спада ведущего магнитного поля синхротрона. Для эффективного управления процессом вывода может быть использована цепь обратной связи.Обговорюється система однорідного у часі виведення гамма-пучка з електронного синхротрона "Пахра" на енергію 1,2 ГеВ. Прискорені електрони повільно спрямовуються на вольфрамову мішень, яка розміщена всередині вакуумної камери синхротрона. Під час виведення високочастотна напруга на прискорюючем резонаторі підтримується постійною. Обмежені бетатронні коливання електронів збуджуються за допомогою градієнтної і октупольної полюсних обмоток. Однорідність потоку гамма-квантів в часі забезпечується спеціальним вибором залежно від часу показника спаду провідного магнітного поля синхротрона. Для ефективного управління процесом виведення може бути використаний ланцюг зворотного зв'язку

Electron beam dynamics and channeling radiation simulation in crystal

2D code was designed for the simulation and simulation algorithms and methods are discussed in this report. The planar channeling is studying. Results of electron dynamics and radiation simulations are presented. The designed algorithm can be also used to separate channeled and dechanneled particles. The dependence of the oscillation period versus electron oscillation amplitudes is simulated. It allows defining of the radiation spectrum. The fundamental and high order harmonics radiation probability is discussed. The probability of radiation spectrums is presented.Описываются алгоритмы и численные методы, использованные при разработке программы для двумерного численного моделирования. Рассматривается случай плоскостного каналирования и приведены результаты моделирования динамики электронов в кристалле и сопровождающего излучения. Выделяются частицы, захваченные в канал, и частицы, совершающие надбарьерное движение. Определяется зависимость периода колебаний от начальных условий. Эта зависимость существенна для определения спектральных свойств излучения. Рассмотрена возможность генерации основной и высших гармоник излучения. Приводятся спектры вероятности излучения.Описуються алгоритми і чисельні методи, що були використані при розробці програми для двомірного моделювання. Розглядається випадок площинного каналування і наведені результати моделювання динаміки електронів у кристалі і супровідного випромінювання. Виділяються частинки, захоплені в канал, і частинки, що роблять надбар’єрний рух. Визначається залежність періоду коливань від початкових умов. Ця залежність істотна для визначення спектральних властивостей випромінювання. Розглянуто можливість генерації основної і вищих гармонік випромінювання. Приводяться спектри ймовірності випромінювання

Transportation channels calculation method in MATLAB

Output devices and charged particles transport channels are necessary components of any modern particle accelerator. They differ both in sizes and in terms of focusing elements depending on particle accelerator type and its destination. A package of transport line designing codes for magnet optical channels in MATLAB environment is presented in this report. Charged particles dynamics in a focusing channel can be studied easily by means of the matrix technique. MATLAB usage is convenient because its information objects are matrixes. MATLAB allows the use the modular principle to build the software package. Program blocks are small in size and easy to use. They can be executed separately or commonly. A set of codes has a user-friendly interface. Transport channel construction consists of focusing lenses (doublets and triplets). The main of the magneto-optical channel parameters are total length and lens position and parameters of the output beam in the phase space (channel acceptance, beam emittance − beam transverse dimensions, particles divergence and image stigmaticity). Choice of the channel operation parameters is based on the conditions for satisfying mutually competing demands. And therefore the channel parameters calculation is carried out by using the search engine optimization techniques.Представлен пакет прикладных программ по проектированию каналов транспортировки, предназначенный для разработки магнитооптических каналов в среде широко распространённой системы MATLAB. Поскольку динамику заряженных частиц в фокусирующих каналах удобно записывать в матричной форме, то использование системы MATLAB, в которой объектом обработки информации является матрица, вполне обосновано. Комплекс программ обладает наглядным и удобным интерфейсом. Канал транспортировки строится из фокусирующих систем − дублеты и триплеты. Основными характеристиками магнитооптических каналов являются их полная длина и места расположения линз, а также параметры пучка в выходной плоскости канала (аксептанс канала, эмиттанс пучка − поперечные размеры пучка, расходимость частиц и стигматичность изображения). Выбор рабочего варианта параметров канала производится из условия удовлетворения взаимно конкурирующих требований, и поэтому расчёт параметров канала осуществляется с использованием методов поисковой оптимизации.Представлено пакет програм з проектування каналів транспортування, призначений для розробки магнітооптичних каналів у середовищі широко поширеної системи MATLAB. Оскільки динаміку заряджених часток у фокусуючих каналах зручно записувати в матричній формі, то використання системи MATLAB, в якій об'єктом обробки інформації є матриця, цілком обґрунтоване. Комплекс програм має наочний і зручний інтерфейс. Канал транспортування будується з фокусуючих систем − дублети і триплети. Основними характеристиками магнітооптичних каналів є їх повна довжина і місця розташування лінз, а також параметри пучка у вихідній площині каналу (аксептанс каналу, емітанс пучка − поперечні розміри пучка, розбіжність часток і стигматичність зображення). Вибір робочого варіанта параметрів каналу робиться з умови задоволення взаємно конкуруючих вимог, і тому розрахунок параметрів каналу здійснюється з використанням методів пошукової оптимізації

RF photogun and Cherenkov decelerating system for a high power radiation source in sub-mm region

Some results of RF photogun and Cherenkov decelerating system research and design are discussed. This R&D is providing to construct a high power pulse radiation source in sub-mm region. It is well known that the conducting capillary filled by dielectric skin can be used as a Cherenkov radiation generator. One needs very short (less than 1 mm) and high brightness electron bunch to provide the coherent radiation. The short bunch can be generated by means of a photogun. The electrons should be accelerated to the energy equal to 1…4 MeV in compact section and injected to the decelerating structure. This radiation source can be used for inspection systems or as a laboratory generator.Рассмотрены некоторые результаты исследования и разработки СВЧ-фотокатода и черенковской замедляющей системы, предназначенных для генерации мощных импульсов излучения субмиллиметрового диапазона. Как известно, проводящий капилляр, покрытый изнутри слоем диэлектрика, может быть использован в качестве источника черенковского излучения. Для получения монохроматического излучения необходимо иметь очень короткий (меньше 1 мм) сгусток электронов, который может быть получен при использовании фотокатода. Электроны должны быть ускорены в короткой системе до энергии 1…4 МэВ и инжектированы в замедляющую систему. Такой источник излучения может быть использован в досмотровой системе или в качестве лабораторного генератора.Розглянуто деякі результати дослідження та розробки НВЧ-фотокатода і черенківської уповільнюючої системи, призначених для генерації потужних імпульсів випромінювання субміліметрового діапазону. Як відомо, проводячий капіляр, покритий зсередини шаром діелектрика, може бути використаний як джерело черенківського випромінювання. Для отримання монохроматичного випромінювання необхідно мати дуже короткий (менше 1 мм) згусток електронів, який може бути отриманий при використанні фотокатода. Електрони мають бути прискорені в короткій системі до енергії 1…4 МеВ і інжектовані в уповільнюючу систему. Таке джерело випромінювання може бути використано в оглядовій системі або в якості лабораторного генератора