Method of electron emission control in RF guns

The electron emission control method for a RF gun is considered. According to the main idea of the method, the additional resonance system is created in a cathode region where the RF field strength could be varied using the external pulse equipment. The additional resonance system is composed of a coaxial cavity coupled with a RF gun cylindrical cavity via an axial hole. Computed results of radiofrequency and electrodynamic performances of such a two-cavity system and results of the RF gun model pilot study are presented in. Results of particle dynamics simulation are described

Measurement of phase-energy electron distribution at the RF gun exit using alfa-magnet

The paper presents the results of measuring the electron phase-energy distribution at the exit of the S-band nanosecond photo RF gun. The RF gun is the electron source of the injector system of linac LU-60. The main bunching and selection of longitudinal moments occur in the nonisochronal magnetic system named as α-magnet. The method of measuring the phase-energy distribution is based on selection of properties of a bunching system.В роботі приведено результати вимірювання фазо-енергетичного расподілу електронів на виході наносекундної ВЧ гармати десятисантиметрового диапазону. Метод вимірювання базується на селектуючих властивостях неїзохронного магнітного группирователя – альфа-магніту.В работе приведены результаты измерения фазо-энергетического распределения электронов на выходе наносекундной фотоэмиссионной ВЧ пушки десятисантиметрового диапазона. Предложенный метод измерения фазо-энергетического распределения базируется на селектирующих свойствах неизохронного магнитного группирователя – альфа-магнита

Emittance measurement of electron beam of RF gun with plasma ferroelectric cathode

An RF gun with a plasma ferroelectric cathode can generate intense electron beams with peak current in a bunch up to 10² A. The space charge forces of the beam increase errors of the beam emittance measurement using a ‘quadrupole’ technique. The errors of the measurements and the implementation of the ‘pepper-pot’ technique are referred in the paper. Studied is the beam emittance generated by a single-cell S-band RF gun with the plasma ferroelectric cathode. The beam pulse current is 6 A (current in a bunch is 60 A) with pulse duration 40…90 ns and particle energy ≅ 500 keV.ВЧ-пушка с плазменным ферроэлектрическим катодом может генерировать интенсивные электронные пучки с током в сгустке до 10² A. Силы пространственного заряда такого пучка увеличивают погрешности измерения эмиттанса с использованием квадруполей. В работе рассмотрены погрешности измерений и реализован ‘pepper-pot’-метод измерения эмиттанса. Был исследован эмиттанс пучка, генерируемого однорезонаторной ВЧ-пушкой S-диапазона с плазменным ферроэлектрическим катодом. Импульсный ток пучка составляет 6 A (ток в сгустке до 60 А) при длительности импульса 40…90 нс и энергии электронов ≅ 500 кэВ.ВЧ-гармата з плазмовим фероелектричним катодом може генерувати інтенсивні електронні пучки зі струмом у згустку до 10² A. Сили просторового заряду такого пучка завищують погрішності вимірювання емітансу з використанням квадруполів. В роботі розглянуті погрішності вимірювань та реалізований ‘pepper-pot’-метод вимірювання емітансу. Було досліджено емітанс пучка, що генерується однорезонаторною ВЧ-гарматою S-діапазону з плазмовим фероелектричним катодом. Імпульсний струм пучка дорівнює 6 A (струм в згустку до 60 А) при тривалості імпульсу 40…90 нс та енергії електронів ≅ 500 кеВ

Application of driven plasma cathode in RF electron gun

The results of the experimental research of generation of pulsed electron beam in S-band RF gun with driven plasma cathode are described. There has been designed experimental sample of the cathode based on ferroelectric ceramics. It has been obtained at RF gun output electron beam with particle energy ≅500 keV, pulsed peak current of 3 A and pulse duration of 50 ns.Oписано результати експериментального дослідження генерації імпульсного електронного пучка у ВЧ- гарматі S-діапазону з керованим плазмовим катодом. Було розроблено дослідний зразок катода на основі ферроелектричної кераміки. На виході НВЧ-гармати було отримано електронний пучок з енергією часток ≅ 500 кеВ, імпульсним струмом 3 А і тривалістю імпульсу 50 нс.Oписаны результаты экспериментального исследования генерации импульсного электронного пучка в ВЧ-пушке S-диапазона с управляемым плазменным катодом. Был разработан опытный образец катода на основе ферроэлектрической керамики. На выходе ВЧ-пушки был получен электронный пучок с энергией частиц ≅500 кэВ, импульсным током 3 А и длительностью импульса 50 нс

RF modulated thermionic electron gun

We present design and simulation results on the electron source for S-band technological electron linac. This device is a combination of an RF gun and a DC diode gun. The gun consists of a thermionic cathode, which is mounted on the wall of the TM₀₁₀ cavity that is under negative high voltage potential relatively to an anode. The particles dynamics has been studied by simulation. At an average particle energy of 95 keV, the beam pulse current is 0.44 A, the emittance does not exceed 4.8 mm·mrad, and 70% of all electrons are concentrated in the 72° phase range.Наведено результати розрахунку джерела електронів для лінійного технологічного прискорювача електронів десятисантиметрового діапазону. Пропонована нами гармата складається з термоелектронного катода, який встановлений на стінці TM₀₁₀-резонатора, що знаходиться під високим негативним потенціалом відносно анода. Методом чисельного моделювання досліджено динаміку частинок. При середній енергії частинок 95 кeВ імпульсний струм пучка дорівнює 0,44 А, еміттанс не перевищує 4,8 мм·мрад і 70% всіх електронів зосереджено в діапазоні фаз 72°

Polarized optical transmittance spectra of nonlinear thiogallate crystals near "isotropic point"

The results of researches of the polarized optical transmittance spectra of nonlinear thiogallate crystals near the “isotropic point” are represented and discusse

High-current hollow beam dynamics in RF electron guns

RF electron guns with a metal-dielectric cathode are able to generate intense beams with nanosecond current pulse duration. The plasma developed during the dielectric surface flashover in vacuum is the source of particles of the cathode. Results of the computer simulation of dynamics of the beam of particles that are emitted from the surface of metal-dielectric cathode of a ring geometry are reported. The average emission current value on the cathode in the RF field is about few tens of amperes. Beam parameters obtained experimentally at the two-cell RF gun output are referred in the paper.ВЧ електронні гармати з металодіелектричним катодом дозволяють формувати інтенсивні пучки з наносекундною тривалістю імпульсу струму. Джерелом частинок у такому катоді є плазма, яка створюється в результаті поверхневого розряду по діелектрику у вакуумі. В роботі приводяться результати чисельного моделювання динаміки пучка частинок, що емітуються з поверхні металодіелектричного катоду кільцевої структури. Середнє значення емісійного струму з катоду у високочастотному полі дорівнює десяткам ампер. Приводяться параметри пучка, отримані експериментально на виході дворезонаторної ВЧ-гармати.ВЧ электронные пушки с металлодиэлектрическим катодом позволяют формировать интенсивные пучки с наносекундной длительностью импульса тока. Источником частиц в таком катоде является плазма, образующаяся в результате поверхностного разряда по диэлектрику в вакууме. В работе приводятся результаты численного моделирования динамики пучка частиц, эмитируемых с поверхности металлодиэлектрического катода кольцевой структуры. Среднее значение эмиссионного тока с катода в высокочастотном поле составляет десятки ампер. Приводятся параметры пучка, полученные экспериментально на выходе двухрезонаторной ВЧ пушки

Electron dynamics in RF sources with a laser controlled emission

Photoemission radiofrequency (RF) electron sources are sources of electron beams with extremely high brightness. Beam bunching processes in such devices are well studied in case when laser pulse duration is much lower of rf oscillation period. At the same time photoemission RF guns have some merits when operating in 'long-pulse' mode. In this case the laser pulse duration is much higher of rf oscillation period but much lower of rise time of oscillations in a gun cavity. Beam parameters at the gun output are compared for photoemission and thermoemission cathode applications. The paper presents results of a beam dynamics simulation in such guns with different resonance structures. Questions connected with defining of the current pulse peak value that can be obtained in such guns are discussed

Beam dynamics in RF gun with plasma cathode

Radiofrequency (RF) guns with a plasma cathode are comparably simple sources of intense electron beam of na-nosecond pulse duration. The plasma cathode is produced either due to the surface high-permittivity dielectric flash-over triggered by an external voltage source or due to RF discharge. Numerical simulation results of self-consistent transient electron beam dynamics in S-band RF gun with the plasma cathode are described in the paper.Високочастотні гармати (ВЧ) з плазмовим катодом є порівняно простими джерелами інтенсивного імпульсного електронного пучка наносекундної тривалості. Плазмовий катод утворюється або внаслідок розряду, керованого зовнішнім джерелом напруги, по поверхні діелектрика з великою діелектричною проникністю, або внаслідок НВЧ-розряду. У роботі наводяться результати числового моделювання самоузгодженої нестаціонарної динаміки електронного пучка у ВЧ-гарматі 10 см діапазону з плазмовим катодом.Высокочастотные пушки (ВЧ) с плазменным катодом являются сравнительно простыми источниками интенсивного импульсного электронного пучка наносекундной длительности. Плазменный катод образуется либо вследствие разряда, управляемого внешним источником напряжения, по поверхности диэлектрика с большой диэлектрической проницаемостью, либо вследствие СВЧ-разряда. В работе приводятся результаты численного моделирования самосогласованной нестационарной динамики электронного пучка в ВЧ-пушке 10-см диапазона с плазменным катодом

Parameters of electron beam generated by RF gun with ferroelectric cathode

RF guns with thermoemission and photoemission cathodes generate an electron beam pulse current and current pulse duration of 10⁻¹…10³ A and 10⁻⁶…10⁻¹² s, respectively. It is proposed to apply a ferroelectric cathode in RF gun. S-band RF gun with the cathode has been researched experimentally. Maximum beam pulse current is 9 A with current pulse duration of 40…90 ns and particle energy of 500 keV.ВЧ-пушки с термо- и фотоэмиссионными катодами генерируют электронные пучки с импульсным током 10⁻¹…10³ A и длительностью импульса 10⁻⁶…10⁻¹² с. Предлагается применение в ВЧ-пушке ферроэлектрического катода. ВЧ-пушка S-диапазона с таким катодом была исследована экспериментально. Максимальный импульсный ток пучка составляет 9 А при длительности импульса 40…90 нс и энергии частиц 500 кэВ.ВЧ-гармати з термо- та фотоемісійними катодами генерують електронні пучки з імпульсним струмом 10⁻¹…10³ A і тривалістю імпульсу 10⁻⁶…10⁻¹² с. Пропонується застосування у ВЧ-гарматі фероелектричного катода. ВЧ-гармата S-діапазону з таким катодом була досліджена експериментально. Максимальний імпульсний струм пучка складає 9 А при тривалості імпульсу 40…90 нс та енергії частинок 500 кеВ