Towards the formulation of a realistic 3D model for simulation of magnetron injection guns for gyrotrons (a preliminary study)

Fortschritte in der Formulierung eines realistischen 3D-Modells für die Simulation von Elektronenkanonen für Gyrotrons (Eine vorläufige Studie) Numerische Experimente, die auf adäquaten, selbst-konsistenten physikalischen Modellen basieren, werden in einem breiten Umfang für das computerunterstützte Design (CAD), die Analyse und Optimierung von elektronenoptischen Systemen von Gyrotrons eingesetzt. Ein wesentlicher Teil des benötigten physikalischen Modells ist das Emissionsmodell, d.h. die Beschreibung des vom Emitter erzeugten Strahlstroms sowie die Energieverteilung und die räumliche und winkelabhängige Verteilung der emittierten Elektronen. In dieser Arbeit präsentieren wir eine Zusammenfassung der grundlegenden Theorie, die wesentlichen Formeln und eine Diskussion der wichtigsten Faktoren für die Inhomogenität der Emission und der Geschwindigkeitsstreuung. Zusätzlich wird ein Überblick über die in verschiedenen Ray-Tracing und Particle-In-Cell (PIC) Codes eingesetzten Emissionsmodelle geliefert und eine allgemeine Formulierung eines dreidimensionalen Emissionsmodells präsentiert, das auf der Zerlegung der kathodennahen Region durch eine Anzahl entsprechender Diodensegmente basiert. Wir glauben, dass diese Zusammenfassung bei der Entwicklung neuer Programm-Module zur Berechnung der Elektronen-Anfangsverteilung sehr hilfreich sein wird. Damit können sowohl bereits existierende zweidimensionale Computerprogramme, als auch neu zu entwickelnde dreidimensionale Simulationswerkzeuge ausgestattet werde

Direct Observation of the Hyperfine Transition of the Ground State Positronium

We report the first direct measurement of the hyperfine transition of the ground state positronium. The hyperfine structure between ortho-positronium and para-positronium is about 203 GHz. We develop a new optical system to accumulate about 10 kW power using a gyrotron, a mode converter, and a Fabry-P\'{e}rot cavity. The hyperfine transition has been observed with a significance of 5.4 standard deviations. The transition probability is measured to be $A = 3.1^{+1.6}_{-1.2} \times 10^{-8}$ s$^{-1}$ for the first time, which is in good agreement with the theoretical value of $3.37 \times 10^{-8}$ s$^{-1}$

Simulation tools for computer-aided design and numerical investigations of high-power gyrotrons

Modelling and simulation are essential tools for computer-aided design (CAD), analysis and optimization of high-power gyrotrons used as radiation sources for electron cyclotron resonance heating (ECRH) and current drive (ECCD) of magnetically confined plasmas in the thermonuclear reactor ITER. In this communication, we present the current status of our simulation tools and discuss their further development

A Dual-Beam Irradiation Facility for a Novel Hybrid Cancer Therapy

In this paper we present the main ideas and discuss both the feasibility and the conceptual design of a novel hybrid technique and equipment for an experimental cancer therapy based on the simultaneous and/or sequential application of two beams, namely a beam of neutrons and a CW (continuous wave) or intermittent sub-terahertz wave beam produced by a gyrotron for treatment of cancerous tumors. The main simulation tools for the development of the computer aided design (CAD) of the prospective experimental facility for clinical trials and study of such new medical technology are briefly reviewed. Some tasks for a further continuation of this feasibility analysis are formulated as well.Comment: 18 pages, 3 tables, 8 figures, 50 reference