Short pulse electron linac with full beam loading compensation

Acceleration of intense short-pulsed electron beams in transient mode with energy spread about a few tenths of a percent is the actual problem for RF linacs, in an instance, for an electron injector of a storage ring. In this work we study both analytically and numerically unsteady self-consistent beam dynamics in the one section RF linac fed from SLED. For compensation of the transient beam loading, resulting in beam energy spread, a method of a beam delay with respect to RF pulse is consider. In order to increase efficiency of this method we choose a homogenous dick-loaded waveguide with π/2 phase advance as an accelerating structure that characterized by the minimal frequency dispersion of group velocity. The preliminary results show that the full beam loading compensation is possible for the 1.2 A beam at its acceleration up to 60 MeV during 50 ns.Прискорення інтенсивних короткоімпульсних електронних пучків у перехідному режимі з енергетичним розкидом у декілька відсотків є актуальною проблемою для резонансних лінійних прискорювачів, наприклад, для інжекторів електронів у накопичувальні кільця. Розглянуто як аналітично, так і за допомогою числового моделювання нестаціонарну самоузгоджену динаміку пучка в односекційному резонансному лінійному прискорювачі, що живиться від системи SLED. Для компенсації навантаження пучком, що є джерелом енергетичного розкиду, розглядається метод затримки пучка відносно ВЧ-імпульсу. Для підвищення ефективності цього методу в якості прискорюючої структури було вибрано однорідний круглий хвилевід, навантажений дисками зі зсувом фази на періоді 90 град, що характеризується мінімальною частотною дисперсією групової швидкості. Попередні результати показують можливість повної компенсації навантаження пучком для струму 1,2 А при прискоренні часток до 60 МеВ за 50 нс.Ускорение интенсивных короткоимпульсных электронных пучков в переходном режиме с энергетическим разбросом в несколько процентов является актуальной проблемой для резонансных линейных ускорителей, например, для инжекторов электронов в накопительные кольца. Рассмотрена как аналитически, так и с помощью численного моделирования, нестационарная самосогласованная динамика пучка в односекционном резонансном линейном ускорителе, который питается от системы SLED. Для компенсации нагрузки пучком, которая является источником энергетического разброса, рассматривается метод задержки пучка относительно ВЧ-импульса. Для повышения эффективности этого метода в качестве ускоряющей структуры был избран однородный круглый волновод, нагруженный дисками, со сдвигом фазы на периоде 90 град, который характеризуется минимальной частотной дисперсией групповой скорости. Предварительные результаты показывают возможность полной компенсации нагрузки пучком для тока 1,2 А при ускорении частиц до 60 МэВ в течение 50 нс

Wide range electron energy adjustment at two-section RF linac

The results of numerical electron energy adjustment simulation at the exit of two-section RF linac in a wide range are presented. It is shown that energy of particles can be varied at the range of 15...94 MeV . Other beam parameters vary within tolerance limits at beam energy adjustment due to keeping the bunches at the travelling wave crest of self-consistent field in the linac sections.Представленi результати чисельного моделювання процесу регулювання енергiї електронiв на виходi двохсекцiйного резонансного прискорювача в широких межах. Показано, що енергiя частинок може змiнюватися в межах 15...94 МэВ, тодi як решта параметрiв пучка змiнюється в допустимих межах завдяки пiдтримцi згусткiв на гребенi хвилi самоузгодженого поля.Представлены результаты численного моделирования процесса регулирования энергии электронов на выходе двухсекционного резонансного ускорителя в широких пределах. Показано, что энергия частиц может изменяться в пределах 15...94 МэВ, тогда как остальные параметры пучка изменяются в допустимых пределах благодаря поддержанию сгустков на гребне волны самосогласованного поля

Project of a beamline for the NESTOR storage ring linac to provide nuclear physics research

The results of selfconsistent beam dynamics simulation are presented for the linac of the NESTOR storage ring. Consideration is given to the influence of particle energy change at the output of the electron gun during the current pulse. The obtained data have formed the basis for the computation of the beam transport line for research in the field of high energy physics.Представлено результати моделювання самоузгодженої динаміки пучка в прискорювачі накопичувального кільця НЕСТОР з урахуванням впливу зміни енергії частинок на виході електронної гармати під час імпульсу струму. Отримані дані лягли в основу розрахунку лінії транспортування пучка для забезпечення досліджень у галузі фізики високих енергій.Представлены результаты моделирования динамики самосогласованного пучка в линейном ускорителе накопителя НЕСТОР с учетом влияния изменения энергии частиц на выходе электронной пушки во время импульса тока. Полученные данные легли в основу расчета линии транспортировки пучка для исследований в области физики высоких энергий

Magnetic system for cleaning the gamma beam at the LUE-40 electron linac output

The bremsstrahlung of accelerated electrons passing through a converter is used to study multiparticle photo-nuclear reactions. The results of calculations, numerical modeling, design, and testing of a special magnetic cleaning system to obtain a “pure” beam of bremsstrahlung quanta when studying the cross-sections of such reactions at the LUE-40 linac are presented. The system is based on commercially available permanent magnets of rectangular cross-sections. The maximum on-axis field is 0.9 T, which provides sufficient separation of the electron beam and gamma rays at a distance of more than 90 mm from the magnet.Гальмівне випромінювання прискорених електронів, що проходять через конвертер, використовується для дослідження багаточастинкових фотоядерних реакцій. Наведено результати розрахунків чисельного моделювання, проєктування та випробування спеціальної системи магнітного очищення для отримання «чистого» пучка квантів гальмівного випромінювання при дослідженні перерізів таких реакцій на прискорювачі ЛУЕ-40. Система базується на основі наявних у продажу постійних магнітів прямокутного перерізу. Максимальне поле на осі становить 0,9 Тл, що забезпечує достатнє розділення електронного пучка й гамма-променів на відстані більше 90 мм від магніту.Тормозное излучение ускоренных электронов, прошедших конвертер, используется для изучения многочастичных фотоядерных реакций. Представлены результаты расчетов численного моделирования, проектирования и испытаний специальной системы магнитной очистки для получения «чистого» пучка тормозных квантов при исследовании сечений таких реакций на линейном ускорителе ЛУЭ-40. Система базируется на основе серийно выпускаемых постоянных магнитов прямоугольного сечения. Максимальное осевое поле составляет 0,9 Тл, что обеспечивает достаточное разделение электронного пучка и гамма-квантов на расстоянии более 90 мм от магнита

Аnalysis of short electron bunches shaping in a linac

The features of short electron bunche shaping via velocity bunching are explored. The basic possibility to obtain bunches with duration less than 1 ps at the LUE-40 linac is shown.Досліджено особливості формування коротких згустків електронів за допомогою швидкісного групування і їх вимірювання. Показана принципова можливість отримання згустків з тривалістю менше 1 пс на прискорювачі ЛУЕ-40.Исследованы особенности формирования коротких сгустков электронов с помощью скоростной группировки и их измерения. Показана принципиальная возможность получения сгустков с длительностью менее 1 пс на ускорителе ЛУЭ-40

Cross-sections of photonuclear reactions on ⁿᵃᵗMo targets at end-point bremsstrahlung energy up to Eᵧₘₐₓ = 100 MeV

Experiments to determine the yields and bremsstrahlung flux-averaged cross-sections ⟨σ(Еγmax)⟩ of photonuclear reactions on the natural Mo targets were performed on the beam from the electron linear accelerator LUE-40 with the use of the γ-activation technique. The bremsstrahlung end-point energies were in the range Еγmax = 35…80 MeV. The bremsstrahlung quantum flux was calculated with the program GEANT4.9.2 and, in addition, was monitored using the ¹⁰⁰Мо(γ,n)⁹⁹Мо reaction. Calculations of the yields and average cross-sections ⟨σ(Еγmax)⟩ for photonuclear reactions on stable Mo isotopes were computed using the σ(Е) cross-sections from the TALYS1.95 code (for the level density model LD1). A comparison of experimental and calculated cross-sections ⟨σ(Еγmax)⟩ for reactions ⁹²Мо(γ, 2n)⁹⁰Мо and ⁹²Мо(γ, pn)⁹⁰Nb was performedЕксперименти по визначенню виходів і перетинів фотоядерних реакцій на мішенях з натурального Мо виконані на пучку лінійного прискорювача електронів LUE-40 з використанням γ-активаційної методики. Область граничних енергій гальмівних γ-квантів становила Еγmax = 35…80 МеВ. Потік гальмівних квантів розраховувався в GEANT4.9.2 і додатково моніторувався по виходу реакції ¹⁰⁰Мо(γ, n)⁹⁹Мо. Розрахунки виходів і середніх перетинів ⟨σ(Еγmax)⟩ для фотоядерних реакцій на стабільних ізотопах Мо проводилися з використанням перетинів σ(Е) з коду TALYS1.95 (для моделі щільності рівнів LD1). Проведено порівняння експериментальних і розрахункових ⟨σ(Еγmax)⟩ для реакцій ⁹²Мо(γ, 2n)⁹⁰Мо, ⁹²Мо(γ, pn)⁹⁰Nb.Эксперименты по определению выходов и сечений фотоядерных реакций на мишенях из натурального Мо выполнены на пучке линейного ускорителя электронов LUE-40 с использованием γ-активационной методики. Область граничных энергий тормозных γ-квантов составляла Еγmax = 35…80 МэВ. Поток тормозных квантов рассчитывался в GEANT4.9.2 и дополнительно мониторировался по выходу реакции ¹⁰⁰Мо(γ, n)⁹⁹Мо. Расчеты выходов и средних сечений ⟨σ(Еγmax)⟩ для фотоядерных реакций на стабильных изотопах Мо проводились с использованием сечений σ(Е) из кода TALYS1.95 (для модели плотности уровней LD1). Проведено сравнение экспериментальных и расчетных значений ⟨σ(Еγmax)⟩ для реакций ⁹²Мо(γ, 2n)⁹⁰Мо, ⁹²Мо(γ, pn)⁹⁰Nb