Particle dynamics in the injector of ion linear induction accelerator

The investigations of the particle dynamics in the injector of a linear induction accelerator (LIA) in the presence of an accelerating electric field and a uniform longitudinal magnetic field of various magnitudes have been presented. It is shown that at found parameters of the system and particles the ion beam at the exit of the injector keeps the transverse dimensions and its current close to the initial, that allows to count on the accomplishment of its further transportation through the LIA section.Проведено дослідження динаміки частинок в інжекторі лінійного індукційного прискорювача (ЛІП) при наявності прискорюючого електричного і однорідного поздовжнього магнітного полів різних величин. Показано, що при знайдених параметрах системи і частинок іонний пучок на виході з інжектора зберігає поперечні розміри та струм, близькими до первинних, що дозволяє розраховувати на реалізацію його подальшого транспортування через секцію ЛІП.Проведены исследования динамики частиц в инжекторе линейного индукционного ускорителя (ЛИУ) при наличии ускоряющего электрического и однородного продольного магнитного полей различных величин. Показано, что при найденных параметрах системы и частиц ионный пучок на выходе из инжектора сохраняет поперечные размеры и ток, близкими к первоначальным, что позволяет рассчитывать на реализацию его дальнейшей транспортировки через секцию ЛИУ

Dynamics of high-current ion beam in the drift gap of induction accelerator at different variants of charge compensation

In this paper the dynamics of the high-current ion beam (HIB), compensated by the electron beam by current density and partly by charge, in the drift gap (DG) of the linear induction accelerator with the collective focusing is studied. We have considered the HIB space charge compensation by thermal electrons, which are held in the DG by a magnetic field, which has mirror configuration. The dynamics of the beams at different variants of HIB space charge compensation has been studied. Found that in the presence of a programmed injection of additional electrons from the right side, the divergence of the HIB is practically absent, and its current at the exit of the DG differs slightly from the initial.Изучена динамика сильноточного ионного пучка (СИП), компенсируемого электронным пучком по плотности тока и частично по заряду, в дрейфовом промежутке (ДП) линейного индукционного ускорителя с коллективной фокусировкой. Рассмотрена компенсация пространственного заряда СИП тепловыми электронами, которые удерживаются в ДП магнитным полем пробочной конфигурации. Изучена динамика пучков при различных вариантах компенсации пространственного заряда СИП. Установлено, что при наличии программированной инжекции справа дополнительных электронов расходимость СИП практически отсутствует, а его сила тока на выходе из ДП отличается от начальной незначительно.Вивчена динаміка сильнострумового іонного пучка (СІП), що компенсується електронним пучком за густиною струму та частково за зарядом, у дрейфовому проміжку (ДП) лінійного індукційного прискорювача з колективним фокусуванням. Розглянута компенсація просторового заряду СІП тепловими електронами, які утримуються в ДП магнітним полем пробкової конфігурації. Вивчена динаміка пучків при різних варіантах компенсації просторового заряду СІП. Встановлено, що при наявності програмованої інжекції праворуч додаткових електронів розбіжність СІП практично відсутня, а його сила струму на виході з ДП відрізняється від початкової несуттєво

Numerical modeling of high current ion beam transport with additional injection of electron beams in drift and accelerating gaps of LIA

The dynamics of a high-current ion beam (HCIB) in the system, consisting of magneto-isolated accelerating gap and the drift gap (DG) of the experimental model of linear induction accelerator (LIA) has been studied. The optimization of the magnetic field geometry, the place and time of the additional electron beam injection, as well as its cross dimension is occurred. It is shown that at found parameters of the beams, the external magnetic field, the injection of the main and additional electron beams, HCIB can be compensated (HCIB and an additional electron beam currents practically equal to the initial values and are equal to each other), so that at the exit from the system, ion beam parameters are suitable for a number important technological applications.Исследована динамика сильноточного ионного пучка (СИП) в системе, состоящей из магнитоизолиро- ванного ускоряющего зазора и дрейфового промежутка экспериментальной модели линейного индукцион- ного ускорителя. Проведена оптимизация геометрии магнитного поля, места и времени инжекции дополни- тельного электронного пучка, а также его поперечного размера. Показано, что при установленных парамет- рах пучков, внешнего магнитного поля, инжекции основного и дополнительного электронных пучков удаёт- ся скомпенсировать СИП (токи СИП и дополнительного электронного пучка практически равны первона- чальным значениям и равны между собой) так, что на выходе из системы его параметры остаются пригод- ными для ряда важных технологических приложений.Досліджено динаміку сильнострумового іонного пучка (СІП) в системі, що складається з магнітоізольо- ваного прискорюючого зазору та дрейфового проміжку експериментальної моделі лінійного індукційного прискорювача. Проведена оптимізація геометрії магнітного поля, місця і часу інжекції додаткового елект- ронного пучка, а також його поперечного розміру. Показано, що при встановлених параметрах пучків, зов- нішнього магнітного поля, інжекції основного і додаткового електронних пучків вдається компенсувати СІП (струми СІП і додаткового електронного пучка практично дорівнюють первинним значенням та є рівними між собою) так, що на виході з системи його параметри залишаються придатними для ряду важливих техно- логічних застосувань

Numerical simulation of high-current ion beam transportation at the presence of compensating electron beams in a LIA section

Transportation of a high-current ion beam (HCIB) with various currents was studied in the presence of accom-panying and additional electron beams' injection in the linear induction accelerator (LIA) section. The investigations were carried out by means three-dimensional numerical simulation within the framework of the complete Vlasov-Maxwell system of equations. The parameters of the system and beams have been optimized in so way, that the ion beam quality remains acceptable for a number of important technological applications at the exit of the LIA section.Вивчено транспортування сильнострумового іонного пучка (СІП) з різними струмами при наявності інжекції супроводжуючого та додаткового електронних пучків у секції лінійного індукційного прискорювача (ЛІП). Дослідження проводилися за допомогою тривимірного чисельного моделювання в рамках повної системи рівнянь Власова-Максвелла. Параметри системи і пучків оптимізовані таким чином, що на виході з секції ЛІП якість іонного пучка залишається прийнятною для низки важливих технологічних застосувань.Изучена транспортировка сильноточного ионного пучка (СИП) с различными токами при наличии инжекции сопровождающего и дополнительного электронных пучков в секции линейного индукционного ускорителя (ЛИУ). Исследования проводились с помощью трехмерного численного моделирования в рамках полной системы уравнений Власова-Максвелла. Параметры системы и пучков оптимизированы таким образом, что на выходе из секции ЛИУ качество ионного пучка остается приемлемым для ряда важных технологических приложений

Naturalness and image quality : chroma and hue variation in color images of natural scenes

The relation between perceptual image quality and naturalness was investigated by varying the colorfulness and hue of color images of natural scenes. These variations were created by digitizing the images, subsequently determining their color point distributions in the CIELUV color space and finally multiplying either the chroma value of the hue angle of each pixel by a constant. During the chroma/hue-angle transformation the lightness and hue-angle/chroma value of each pixel were kept constant. Ten subjects rated quality and naturalness on numerical scales. The results show that both quality and naturalness deteriorate as soon as hues start to deviate from the ones in the original image. Chroma variation affected the impression of quality and naturalness to a lesser extent than did hue variation. In general, a linear relation was found between image quality and naturalness. For chroma variation, however, a small but systematic deviation could be observed. This deviation reflects the subjects' preference for more colorful but, at the same time, somewhat unnatural images

Perceptual quality of color images of natural scenes transformed in CIELUV color space

Transformations of digitized color images in perceptually-uniform CIELUV color space and their perceptual relevance were investigated. Chroma variation was chosen as the first step of a series of investigations into possible transformations (including lightness, hue-angle, chroma, etc.). To obtain the information about the perceptual consequences of the chosen transformations, perceptual image quality, naturalness, and colorfulness were measured by means of scaling. The results suggest that in general a more colorful image than the original one is preferred

Individual differences in colourfulness judgments of images of natural scenes

The purpose of this study is to estimate individual differences in colourfulness judgments of four real-life scenes by means of direct scaling and difference scaling. Images were created by varying chroma in the CIELUV colour space while lightness and hue were kept constant. The results indicate that the strategy of colourfulness judgments varies among observers: some subjects use one unified scale and score the colourfulness on the basis of the absolute values of average chroma and its standard deviation, while others use several scales and score the colourfulness on the basis of the relative values. i.e., differences from a scene-dependent reference value, of average chroma and its standard deviation separately per scene. The difference-scaling procedure corresponds more with using one unified scale, and the direct-scaling procedure with using separate scales. A model describing this subjective bias is presented

Naturalness and image quality: Chroma and hue variation in color images of natural scenes

The relation between perceptual image quality and natural ness was investigated by varying the colorfulness and hue of color images of natural scenes. These variations were created by digitizing the images, subsequently determining their color point distributions in the CIELUV color space and finally multiplying either the chroma value or the hueangle of each pixel by a constant. During the chroma/hue angle transformation the lightness and hue-angle/chroma value of each pixel were kept constant. Ten subjects rated quality and naturalness on numerical scales. The results show thatboth quality and naturalness deteriorate as soon as hues start to deviate from the ones in the original image. Chroma variation affected the impression of quality and naturalness to a lesser extent than did hue variation. In general, a linear relation was found between image quality and naturalness. For chroma variation, however, a small but systematic deviation could be observed. This deviation reflects the subjects’ preference for more colorful but, at the same time, somewhat unnatural images