Effect of generation of multiple-frequency RF power in the O-type tube

The necessity to create the RF sources operating in the multifrequency mode is supported by the proposals concerning the suppression of the emittance growth generated inside the RF gun and the possibility to increase the limited accelerated charge by involving into the interaction with the beam, in addition to the fundamental harmonic, the highest harmonics of a RF field with the power ratio up to 10: 1 and the absolute synchronism of changing phase and amplitude ratios of signals. In this paper we present the preliminary results on studying the possibilities of multiple-frequency RF power generation by a single klystron through installation of supplementary high harmonic cavities to the exit one after the main output cavity along the beam direction. The physical motivation of the proposal consists in the effect of lengthy bunch rearrangement due to the interaction with the high-strength decelerating RF fields. The previous experimental data, the 2.5D Particle-In-Cell ARSENAL-MSU code concise description and computer simulation results are given.Необхідність створення НВЧ-джерел, працюючих в режимі одночасної генерації потужності на кратних частотах, зокрема обумовлюється задачами фізики прискорювачів, такими як пригнічення ефекту зростання емітансу в інжекторах з ВЧ-гарматами та підвищення граничного прискореного заряду. Це може бути реалізовано шляхом включення до взаємодії з пучком, урівні з основним НВЧ-сигналом, електромагнітних полів на вищих гармоніках при відповідних співвідношеннях амплітуд та абсолютнім синхронізмі. В цій роботі приведені попередні результати вивчення спроможності багаточастотної генерації високочастотної потужності в пролітних клістронах, які містять додаткові вихідні системи на вищих гармоніках, розташованих по ходу пучка за основною. Фізичне обґрунтування пропозиції основане на використанні ефекту перегрупування протяжних електронних згустків при їх взаємодії з гальмуючими НВЧ-полями великої амплітуди. Приведено опис передуючих експериментальних результатів, стислий опис розрахункової програми та результатів моделювання.Необходимость создания СВЧ-источников, работающих в режиме одновременной генерации мощности на гармониках кратных частот, в частности определяется задачами физики ускорителей, такими как подавление эффекта возрастания эмиттанса в инжекторах с ВЧ-пушками и увеличение предельного ускоренного заряда. Это может быть осуществлено путем включения во взаимодействие с пучком, наряду с основным СВЧ-сигналом, электромагнитных полей высших гармоник при определенных соотношениях мощностей и абсолютном синхронизме. В этой работе представлены предварительные результаты изучения возможности многочастотной генерации высокочастотной мощности в пролетных клистронах, содержащих дополнительные выходные системы на высшие гармоники, установленные за основным выходным резонатором по ходу пучка. Физическое обоснование предложения основано на использовании эффекта перегруппировки протяженных электронных сгустков тормозящими СВЧ-полями большой амплитуды. Приводится описание предваряющих экспериментальных результатов, краткое описание программы расчетов АРСЕНАЛ-МГУ и результаты моделирования

Remote measurement of fire parameters of the industrial accelerator electron gun

A device designed for continuous remote control of the parameters of the incandescent circuit of the electronic gun of the accelerator LU-10 has been developed. The created device allows to measure with galvanic isolation of electric quantities of operating voltage and current which are under potential of 5 kV concerning the earth bus.Розроблено пристрій, призначений для безперервного дистанційного контролю параметрів розжарювального ланцюга електронної гармати прискорювача ЛП-10. Створений пристрій дає можливість вимірювання з гальванічною розв'язкою електричних величин, що знаходяться під потенціалом 5 кВ щодо земляної шини.Разработано устройство, предназначенное для непрерывного дистанционного контроля параметров накальной цепи электронной пушки ускорителя ЛУ-10. Созданное устройство дает возможность измерения с гальванической развязкой электрических величин, находящихся под потенциалом 5 кВ относительно земляной шины

High voltage modulators based on solid-state elements for linacs (review)

The data on developing and creating high-voltage pulse modulators for linacs with using Insulator Gate Bipolar Transistors (IGBT) and Integrated Gate Commutate Thyristors (IGCT) are presented. Comparative analysis of main characteristics such as efficiency, reliability and cost are made for standard modulator and semiconductor high voltage sources with different scheme topology.Наводяться дані по розробці і створенню високовольтних (ВВ) імпульсних модуляторів для прискорювачів з використанням біполярних транзисторів з ізольованим затвором IGBT і тиристорів, що замикаються, з убудованим блоком керування типу IGCT. Проводиться порівняльний аналіз основних характеристик, таких як ККД формування, надійність, вартість, для стандартних модуляторів і напівпровідникових ВВ джерел з різною топологією схем.Приводятся данные по разработке и созданию высоковольтных (ВВ) импульсных модуляторов для ускоителей с использованием биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT и запираемых тиристоров со встроенным блоком управления типа IGCT. Проводится сравнительный анализ основных характеристик, таких как КПД формирования, надежность, стоимость, для стандартных модуляторов и полупровoдниковых ВВ источников с различной топологией схем

Requirements to the electrical discharge system used in the plasma-wave system

The electrical circuit creating a pulse arc is analyzed. The requirements to the elements of an electrical circuit in the electrical discharge circuit applied in the plasma-wave system are considered [1]. For analysis a discharge gap as a loading in the similar circuits is offered. The experience of practical realization of the circuit under consideration is given. Dynamics of an energy release in the channel of a pulse arc being characteristic for the chosen discharge circuit is experimentally established.Проведено аналіз електричного кола газового розряду. Для аналізу запропоновано розглядати газорозрядний проміжок у виді навантаження у відповідному колі. Приведено дані з практичної реалізації такої системи електричного розряду. Динаміка енергетичного балансу в каналі газорозрядного проміжку, що характеризується обраним розрядним колом, підтверджена експериментально.Проведен анализ электрической цепи газового разряда. Для анализа предложено рассматривать газоразрядный промежуток в виде нагрузки в соответствующей цепи. Приведены данные по практической реализации такой системы электрического разряда. Динамика энергетического баланса в канале газоразрядного промежутка, характеризуемая выбранной разрядной цепью, подтверждена экспериментально

Methods of adjusting forming lines using a low voltage thyristor switch

A method of adjusting the generating lines of a high-voltage pulse modulator with a thyristor switch at a charging voltage of 150 V is given. The degree of pre-distortion is determined to obtain in the operating mode (60 kV) a voltage pulse with the required non-uniformity at the optimal value of the degaussing current of the transformer. An element of fine tuning of forming lines at operating voltage is developed and applied.Приведено спосіб налаштування формуючих ліній потужного високовольтного імпульсного модулятора за допомогою тиристорного ключа при зарядній напрузі 150 В. Метод полягає у введенні у форму імпульсу модулятора при низькій напрузі передспотворень з метою отримання високовольтного імпульсу з плоскою вершиною при робочій напрузі. Визначено передспотворення для отримання в робочому режимі (60 кВ) імпульсу напруги з необхідною нерівномірністю при оптимальній величині струму розмагнічування трансформатора. Розроблено та застосовано елемент точного налаштування формуючих ліній при робочій напрузі.Приведен способ настройки формирующих линий мощного высоковольтного импульсного модулятора с помощью тиристорного ключа при заданном напряжении 150 В. Метод заключается в ведении в форму импульса модулятора при низком напряжении предискажений с целью получения высоковольтного импульса с плоской вершиной при рабочем напряжении. Определено предискажение для получения в рабочем режиме (60 кВ) импульса напряжения с необходимой неоднородностью при оптимальной величине тока размагничивания трансформатора. Разработан и использован элемент точной настройки формирующих линий при рабочем напряжении

Research of the composition of oxide layer and corn of the klystron cathodes with different degree of development

In accordance with the work program for the restoration of klystrons, a cycle of studies was carried out, which includes X-ray fluorescence analysis of the composition of the emitter layer and core of oxide cathodes with different degrees of operating time. Studies have been conducted to assess the possibility of using and predicting the resource, both restored and used cathodes. Studies were conducted to assess the possibility of using and predicting the resource, both restored and used cathodes. The analysis was performed using a Bruker S8 TIGER WDXRF spectrometer (X-ray tube power 4 kW, Rh-cathode, current up to 170 mA, voltage up to 60 kV), with Spectra Plus software package. Comparative analysis of the data obtained for emitters with different degrees of development can provide a fairly reliable estimate of the efficiency and resource of the cathodes.Згідно з програмою робіт по відновленню клістронів проведено цикл досліджень, який включає в себе ренгенофлюоресцентний аналіз складу шару емітера і керна оксидних катодів з різним ступенем напрацювання. Дослідження було проведено з метою оцінки можливості використання і прогнозування ресурсу як реставрованих, так і катодів, що були вже в експлуатації. Аналіз здійснено за допомогою WDXRF-спектрометра Bruker S8 TIGER (потужність рентгенівської трубки 4 кВт, Rh-катод, сила струму до 170 мА, напруга до 60 кВ), з програмним пакетом Spectra Plus. Порівняльний аналіз отриманих даних для емітерів з різним ступенем напрацювання може забезпечити досить достовірну оцінку працездатності і ресурсу катодів.В соответствии с программой работ по восстановлению клистронов проведен цикл исследований, который включает в себя ренгенофлюоресцентный анализ состава слоя эмиттера и керна оксидных катодов с различной степенью наработки. Исследования проведены с целью оценки возможности использования и прогнозирования ресурса, как реставрированных, так и бывших в эксплуатации катодов. Анализ осуществлен при помощи WDXRF-спектрометра Bruker S8 TIGER (мощность рентгеновской трубки 4 кВт, Rh-катод, сила тока до 170 мА, напряжение до 60 кВ), с программным пакетом Spectra Plus. Сравнительный анализ полученных данных для эмиттеров с различной степенью наработки может обеспечить достаточно достоверную оценку работоспособности и ресурса катодов

The NSC KIPT electron linacs - R&D

The electron linac research and development activity in the “Accelerator” R&D Production Establishment of the National Science Center KIPT are reviewed in the paper. The main results of linac system researches (electron sources, injector systems, accelerating structures, RF supply, control, and beam parameters measurement) obtained for the past ten years are presented.Дано огляд результатів діяльності в області розробки та дослідження лінійних електронних прискорювачів у Науково - дослідному комплексі “Прискорювач” ННЦ ХФТІ. Наведено одержані за останні десять років результати дослідження головних систем прискорювачів. Особлива увага приділяється новим типам джерел електронів, інжекторним системам та прискорюючим структурам. Описано розроблені та створені прискорювальні комплекси, які призначені для вирішення прикладних задач та проведення експериментальних досліджень.Приведен обзор результатов деятельности в области разработки и исследования линейных ускорителей электронов в Научно-исследовательском комплексе “Ускоритель” ННЦ ХФТИ. Описаны полученные за последние десять лет результаты исследования основных систем ускорителей. Особое внимание уделено новым типам источников электронов, инжекторных систем и ускоряющих структур. Приведено описание разработанных и созданных ускорительных комплексов, предназначенных для решения прикладных задач и проведения экспериментальных исследований

Development and improvement of switching stands of high-voltage LUE modulators

The results of the development, operation and improvements of switch racks are presented. Particular attention is paid to the control and protection systems of both the thyratrons themselves and the control units of the switches. The main characteristics and the degree of reliability of switching racks and thyratrons of various types are compared. The development and implementation of switching racks based on six types of thyratrons was carried out: TGI1-1000/25, TGI1-2500/35, TGI1-5000/50, TGI1-5k/50 (Russia), TGI1-2500/50 (Ukraine) and CX 1525 A (England).Представлено результати розробок, експлуатації та удосконалень комутаційних стойок. Особливу увагу приділено системам контролю і захисту як самих тиратронів, так і управляючих блоків комутаторів. Проведено порівняння основних характеристик і ступеня надійності комутаційних стійок і тиратронів різного типу. Проведена розробка та впровадження комутаційних стойок на основі шести типів тиратронів: ТГІ1-1000/25, ТГІ1-2500/35, ТГІ1-5000/50, ТГІ1-5к/50 (Росія), ТГІ1-2500/50 (Україна) і СХ 1525 А (Англія).Представлены результаты разработок, эксплуатации и усовершенствований коммутационных стоек. Особое внимание уделено системам контроля и защиты как самих тиратронов, так и управляющих блоков коммутаторов. Проведено сравнение основных характеристик и степени надежности коммутационных стоек и тиратронов различного типа. Проведена разработка и внедрение коммутационных стоек на основе шести типов тиратронов: ТГИ1-1000/25, ТГИ1-2500/35, ТГИ1-5000/50, ТГИ1-5к/50 (Россия), ТГИ1-2500/50 (Украина) и СХ 1525 А (Англия)

Injector of the linac LU-20

The investigation have shown that the HV diode guns in combination with the forming system (collimator, deflector, buncher) are the most suitable for the use in injector accelerating structures with a high-power beam. The injector has been assembled with the linac and has been tested. In 1999 the injector had 1400 hours of operating time without accidents. The main parameters of the gun were 110 keV and 1.1 A

Assessment of energy efficiency of high-voltage LUE modulators

An assessment of the energy efficiency of pulse modulators of technological accelerators at the NSC KIPT. The influence of the parameters of a pulse transformer on a voltage pulse at a load is investigated. The possibilities of increasing the energy efficiency of plants are considered. Studies of losses in high-voltage pulse modulator systems were conducted and it was shown that the main elements that require replacement or improvement are forming lines and pulse transformers.Проведена оцінка енергоефективності імпульсних модуляторів технологічних прискорювачів у ННЦ ХФТІ. Досліджено вплив параметрів імпульсного трансформатора на імпульс напруги при навантаженні. Розглянуто можливості підвищення енергоефективності установок. Проведено дослідження втрат у високовольтних модуляторних системах і показано, що основними елементами, які потребують заміни або вдосконалення, є формування ліній та імпульсних трансформаторів.Проведена оценка энергоэффективности импульсных модуляторов технологических ускорителей в ННЦ ХФТИ. Исследовано влияние параметров импульсного трансформатора на импульс напряжения при нагрузке. Рассмотрены возможности повышения энергоэффективности установок. Проведены исследования потерь в высоковольтных импульсных модуляторах систем и показано, что основными элементами, требующими замены или улучшения, являются формирования линий и импульсных трансформаторов