Main systems development of K-band linac

The main purpose of our work is the creation of the small-sized linear electron accelerator on the energy up to 5 MeV on the base of such low-power Х- and K-bands sources. In this paper the results on development of main systems for such an accelerator are represented: two versions of an injector system and accelerating section. The operating frequency of the accelerator is 12500 MHz

High-temperature metallic cathode for RF gun

In the paper a metallic thermionic cathode with an electron beam heating to be used in RF gun is proposed. The high-temperature metallic emitter made of high-melting material will allow to decrease significantly the pulse current growth and to increase pulse repetition rate. The electron-optic system of the heating gun provides a beam current density at the plane of the heated emitter that is enough for its heating up. Simulation showed that at the heating beam power of 75 W, the emission current from the tantalum emitter surface would be about 150 mA. The cathode assembly prototype has been designed and results of its pilot tests are described

Electron injector based on resonance system with evanescent oscillations

The article presents the design and simulated performances of an electron gun and a bunching system of the Sband injector based on a coupled cavity chain. Amplitude of the on-axis field varies substantially from the cell to the cell in the bunching system. The cell lengths are chosen to get the effective bunching and accelerating of the beam from the initial energy of 25 keV to the energy of about 1 MeV with the current up to 300 mA. The bunching system can be used in electron linacs both for fundamental researches and for radiation technologies.Приведено конструкцію та розрахункові характеристики інжектора 10-см діапазону, основаного на ланцюжку зв’язаних резонаторів. Амплітуда поля суттєво змінюється вздовж осі системи, що дозволяє одержати ефективне групування та прискорення пучка від початкової енергії 25 кеВ до енергії біля 1 МеВ при струмі до 300 мА. Інжектор може бути використаний як в лінійних прискорювачах електронів для фундаментальних досліджень, так і в прискорювачах для радіаційних технологій.Приведены конструкция и расчетные характеристики инжектора 10-cм диапазона, основанного на цепочке связанных резонаторов. Амплитуда поля существенно изменяется вдоль оси системы, что позволяет получить эффективную группировку и ускорение пучка от начальной энергии 25 кэВ до энергии около 1 МэВ с током до 300 мА. Инжектор может использоваться в ускорителях электронов как для фундаментальных исследований, так и для радиационных технологий

The injector of high power electron linac for industrial application

In the paper the results of the experimental study on forming the electron bunches in the injector of a high current S- band linac are presented. The injector consists of a low voltage electron gun, bunching cavity and accelerating cavity. The influence of different factors on the beam spatial and energy characteristics is analyzed.Приведено результати експериментального дослідження процесу формування електронних згустків в інжекторній системі сильнострумового технологічного прискорювача електронів дисятисантиметрового діапазону. Інжектор складається з низьковольтної електронної гармати, групувального та прискорювального резонаторів. Приведено аналіз впливу різних факторів на просторові та енергетичні характеристики пучка.Приведены результаты экспериментального исследования процесса формирования электронных сгустков в инжекторной системе сильноточного технологического ускорителя электронов десятисантиметрового диапазона. Инжектор состоит из низковольтной электронной пушки, группирующего и ускоряющего резонаторов. Приведен анализ влияния различных факторов на пространственные и энергетические характеристики пучка

Distributed converter for high-brightneess bremsstrahlung generation

The novel type of the converter to transform a high-density electron beam into bremsstrahlung has been developed and investigated. To increase the thermal stability of the converter by means of a growth of the heat-exchange effectiveness in the area of the bremsstrahlung generation a braking media has been performed as the shot evenly distributed in the cooling water. The results of the computer simulation, thermophysical analysis and experimental study of the converter version on the basis of Pb shot are represented. The possibility of essential increase of the permissible electron beam density as well as reduction of the induced activity and water discharge in comparison with plate- type converter from tantalum is shown.Разработан и исследован принципиально новый тип конвертера плотного пучка электронов в тормозное излучение. Для повышения тепловой стойкости конвертера путем увеличения эффективности теплообмена в области генерации излучения тормозящая среда выполнена в виде дроби, равномерно распределенной в охлаждающей воде. Приведены результаты компьютерного моделирования, теплофизического анализа и экспериментальных исследований варианта конвертера на основе свинцовой дроби. Показана возможность существенного увеличения допустимой плотности пучка электронов, а также снижения наведенной активности и расхода охлаждающей воды по сравнению с пластинчатым конвертером из тантала.Розроблено і досліджено принципово новий тип конвертера щільного пучка електронів у гальмівне випромінення. Для підвищення теплової стійкості конвертера шляхом збільшення ефективності теплообміну в області генерації випромінення гальмуюче середовище виконане у вигляді дробу, рівномірно розподіленого у воді, що охолоджує. Приведені результати комп'ютерного моделювання, теплофізичного аналізу і експериментальних досліджень варіанту конвертера на основі свинцевого дробу. Показана можливість істотного збільшення допустимої щільності пучка електронів, а також зниження наведеної активності і витрати води, що охолоджує, в порівнянні з пластинчастим конвертером з танталу

Electron guns for technological linear accelerators

The modern technologies based on linear electron accelerator require intensive beams with small particle losses during acceleration. The beam quality at an accelerator exit is mainly determined by an injector and, in particular, by electron gun. In technological accelerators with a high beam intensity the vacuum accidents are over of danger that can cause the cathode poisoning. In these conditions electron gun designs which let in an operational cathode replacement are preferable. Such an approach was selected for providing the technological accelerators created and developed at the R&D "Accelerator" NSC KIPT with electron guns. The calculations of gun optics and beam characteristics have been carried out both analytically and numerically with using the «EGUN» code [1]. Results of development of three guns are below. The hexaboride lanthanum (LaB6), dispensive tungsten emitter impregnated with barium aluminate and covered by an Os-Ir-Al film, was used as cathodes. The gun tests were conducted at special test installations

S-band electron linac with beam energy of 30…100 MeV

The S-band electron linac has been designed at NSC KIPT to cover an energy range from 30 to 100 MeV. The linac consists of the injector based on evanescent oscillations and the two four-meter long piecewise homogeneous accelerating sections. Each section is supplied with RF power from the KIU-12AM klystron. Variation of mean energy of the beam over a wide range is produced by placing bunches out of the wave crest in the second accelerating section. The report presents layout of the linac as well as simulation results of self-consistent particle dynamics in the linac and its present status.Лінійний прискорювач електронів 10 см - діапазону було розроблено в ННЦ ХФТІ з метою перекрити діапазон енергій 30…100 MeВ. Прискорювач складається з інжектора, основаного на коливаннях, що не розповсюджуються, і двох шматково-однорідних чотириметрових прискорювальних секцій. Кожна секція забезпечується НВЧ-потужністю від клістрона KІУ-12AM. Зміна середньої енергії пучка в широких межах забезпечується прискоренням згустків не на гребені хвилі в другій прискорювальній секції. Представлено структурну схему прискорювача, результати моделювання динаміки частинок в прискорювачі і його поточний стан.Линейный ускоритель электронов 10 см - диапазона был разработан в ННЦ ХФТИ с целью перекрытия диапазона энергий 30…100 MэВ. Ускоритель состоит из инжектора, основанного на не распространяющихся колебаниях и двух кусочно-однородных четырехметровых ускоряющих секций. Каждая секция питается СВЧ-мощностью от клистрона KИУ-12AM. Изменение средней энергии пучка в широких пределах обеспечивается ускорением сгустков не на гребне волны во второй ускоряющей секции. Представлены структурная схема ускорителя, результаты моделирования динамики частиц в ускорителе и его текущее состояние

Electron linacs in NSC KIPT: R&D and application

A review is given about electron linacs of NSC KIPT and their some applications for research of radiation effects in reactor materials, channeling, plasma-beam interactions, geology (gamma-activation analysis of ore samples), as well as sterilization of single-use medical products, modification of polymers and semiconductors, isotope production for nuclear medicine etc