Solid state high power RF system for superconducting cavities

Solid State High Power RF System is proposed for XFEL and ILC. It includes individual RF power supply for each SC cavity and common control system. Each RF power supply includes Solid State Generator, circulator and Q-tuner. Triggering, synchronization, output power and phase of each Solid State Generator are controlled from the common control system through fiber-optic lines. Main parameters of Solid State Generator are: frequency 1.3 GHz, peak power 128 kW, pulse length 1.4 msec, repetition rate 10 Hz, average power 1.8 kW, CW power 2.5 kW. Advantages of Solid State High Power RF System are: simple triggering, synchronization, output power and phase adjustment for all cavities separately, operation both in pulse and in CW modes, unlimited lifetime, no high voltage, no oil-tank, compactness.Предложен твердотельный вариант СВЧ-системы питания для проектов XFEL и ILC, включающий индивидуальный источник питания для каждого СП-резонатора и общую систему управления. Каждый источник питания содержит твердотельный генератор, циркулятор и систему подстройки добротности. Переключение, синхронизация, выходная мощность и фаза каждого твердотельного генератора контролируются общей системой управления по средствам оптоволоконного кабеля. Основные параметры твердотельного генератора: частота 1,3 ГГц, пиковая мощность 128 кВт, длина импульса 1,4 мс, частота повторения 10 Гц, средняя мощность 1,8 кВт, непрерывная мощность 2,5 кВт. Преимущества твердотельной СВЧ-системы питания: простые переключение и синхронизация, раздельная подстройка выходной мощности и фазы для каждого резонатора, возможность работы как в импульсном, так и в непрерывном режиме, неограниченный срок службы, отсутствие высокого напряжения и масляного бака, компактность.Запропоновано твердотільний варіант НВЧ-системи живлення для проектів XFEL і ІLC, що включає індивідуальне джерело живлення для кожного НП-резонатора і загальну систему керування. Кожне джерело живлення містить твердотільний генератор, циркулятор і систему підстроювання добротності. Перемикання, синхронізація, вихідна потужність і фаза кожного твердотільного генератора контролюються загальною системою керування по засобах оптоволоконного кабеля. Основні параметри твердотільного генератора: частота 1,3 ГГц, пікова потужність 128 кВт, довжина імпульсу 1,4 мс, частота повторення 10 Гц, середня потужність 1,8 кВт, безперервна потужність 2,5 кВт. Переваги твердотільної НВЧ-системи живлення: прості перемикання і синхронізація, роздільне підстроювання вихідної потужності і фази для кожного резонатора, можливість роботи як в імпульсному, так і у безперервному режимі, необмежений термін служби, відсутність високої напруги і масляного бака, компактність

Input coupler development for superconducting cavity 500 kW CW power feed

The coaxial-type input coupler for Energy Recovery Linac injector cavity simulation results are presented. This device is to feed the superconducting cavity with 150 kW RF power in continuous wave regime at 1.3 GHz operating frequency. The thermal simulation was done for the modified coupler able to transmit the RF power up to 500 kW. Different designs with heat load to injector cryogenic system lowered and external Q-factor adjustment were considered.Приведены результаты моделирования коаксиального устройства ввода СВЧ-мощности в сверхпроводящий резонатор линейного ускорителя электронов с рекуперацией энергии (ERL). Устройство обеспечивает ввод 150 кВт мощности в непрерывном режиме на частоте 1.3 ГГц. Приведены результаты тепловых расчетов модифицированного устройства, способного передать мощность до 500 кВт. Рассмотрены различные варианты конструкции, обеспечивающие регулировку величины связи и создающие минимальные тепловые нагрузки на криогенную систему.Наведено результати моделювання коаксіального пристрою введення НВЧ-потужності в надпровідний резонатор лінійного прискорювача електронів з рекуперацією енергії (ERL). Пристрій забезпечує введення 150 кВт потужності в безперервному режимі на частоті 1.3 ГГц. Наведено результати теплових розрахунків модифікованого пристрою, здатного передати потужність до 500 кВт. Розглянуто різні варіанти конструкції, що забезпечують регулювання величини зв'язку і створюють мінімальні теплові навантаження на кріогенну систему

RF power supply system of industry irradiation facility

Irradiation facility is designed for fruit disinfestations by means of two-side 9 MeV electron beam irradiation. Throughput of the facility is 30 T/h at a minimum dose of 150 Gy. The system includes a master generator, preamplifier, 2856 MHz klystron, waveguide bridge, two directional couplers, two automatic frequency adjustment units, water control unit connected to two feed back loops for RF frequency control, guaranteeing a designed acceleration regime in two the same standing wave linacs.Радіаційна установка призначена для дезинсекції фруктів за допомогою опромінення двома електронними пучками з енергією 9 МеВ. Продуктивність установки дорівнює 30 Т/годину при глибинній дозі 150 Гр. Радіаційна установка базується на двох ідентичних лінійних прискорювачах електронів зі стоячою хвилею, що живляться від одного клістрона з частотою 2856 МГц. Система НВЧ-живлення включає задавальний генератор, попередній підсилювач, клістрон, хвилевідний міст, три спрямованих відгалуджувача на 70 дБ, два блоки автоматичного підстроювання частоти (АПЧ) з фазовими детекторами і систему водяного забезпечення, об'єднані для керування частотою у два незалежних контури зворотного зв'язку.Радиационная установка предназначена для дезинсекции фруктов с помощью облучения двумя электронными пучками с энергией 9 МэВ. Производительность установки равна 30 Т/ч при глубинной дозе 150 Гр. Радиационная установка, базируется на двух идентичных линейных ускорителях электронов со стоячей волной, питаемых от одного клистрона с частотой 2856 МГц. Система СВЧ-питания включает задающий генератор, предварительный усилитель, клистрон, волноводный мост, три направленных ответвителя на 70 дБ, два блока автоматической подстройки частоты (АПЧ) с фазовыми детекторами и систему водяного обеспечения, объединенные для управления частотой в два независимых контура обратной связи

Characteristic calculation of directional coupler for accelerator high-power feeders

The calculation results of directional couplers with connection via the waveguide common narrow wall with a coupling factor of 3.0 decibels, directivity no less than 20 decibels, adjustment of coupling factor at 1 decibels are presented. The adjustment is carried out with the help of cylindrical plungers, moving inside of waveguides on the part of broad walls in the location of the connection slot, and prismatic plungers, moving in rectangular waveguides connected to narrow walls opposite to a slot of connection. The device as a magic tee with movable throttle pistons in Е- and Н-plane arms permitting to match any load is designed too. The calculations are executed for devices operating at frequencies of 2.797 and 1.3 GHz

Accelerating structure of 10 MEV electron linac

The calculation of the on-axis coupled the biperiodic 10 MeV electron accelerating structure is represented. The one-meter structure includes 19 accelerating cells, two of which are bunching cells. Two versions of RF feeding of accelerating structure 2.5 and 4.5 MW are considered. The peak beam current is 0.14 and 0.3 A for these versions. 44…49% of the injected current is accelerated. Shunt impedance is 74 MOhm/m with the 8 mm aperture diameter.Приведено результати розрахунку біперіодичної структури електронного прискорювача на енергію 10 МеВ зі зв'язком по осі. Метрова структура має 19 прискорюючих осередків, два з яких такі, що групують. Розглянуто два варіанти ВЧ-живлення структури потужністю 2,5 і 4,5 МВт. Амплітудне значення струму для цих варіантів дорівнюють 0.14 і 0.3 А, що забезпечує захоплення в процес прискорення 44...49% електронів. Структура з апертурою 8 мм має ефективний шунтовий опір 74 МОм/м.Приведены результаты расчета бипериодической ускоряющей структуры электронного ускорителя на энергию 10 МэВ со связью по оси. Метровая структура имеет 19 ускоряющих ячеек, две из которых группирующие. Рассмотрены два варианта ВЧ-питания ускоряющей структуры мощностью 2,5 и 4,5 МВт. Амплитудные значения тока для этих вариантов равны 0.14 и 0.3 А, что обеспечивает захват в процесс ускорения 44…49% электронов. Структура с апертурой 8 мм имеет эффективное шунтовое сопротивление 74 МОм/м

Travelling wave deflector for free electron laser

For the measuring system of electron bunch length and emittance at free electron laser there were examined both the known configuration in the form of disc loaded waveguide with two holes for the wave polarization plane stabilization and the new versions of the deflector: with peripheral recesses (two grooves in the cowling) and with the oval aperture.Для системы измерения длины и эмиттанса электронного сгустка в лазере на свободных электронах рассмотрены как известная конфигурация в виде круглого диафрагмированного волновода с двумя отверстиями для стабилизации плоскости поляризации волны, так и новые варианты дефлектора: с двумя выемками в обечайке и с овальной формой отверстия связи.Для системи виміру довжини і еміттанса електронного згустку в лазері на вільних електронах розглянуті як відома конфігурація у вигляді круглого діафрагмованого хвилеводу із двома отворами для стабілізації площини поляризації хвилі, так і нові варіанти дефлектора: з двома виїмками в обичайці і з овальною формою отвору зв'язку

Magnetic coupled accelerating structure

This paper presents the results of a survey study that analyzed the possibility of using a magnetic coupled disk-loaded waveguide as an accelerating structure in travelling wave (TW) regime. The electrodynamics parameters of such a structure at various modes in C-band for a wide range of phase velocities as a function of aperture radii and coupling slot sizes are presented. This accelerating structure is applicable for forward or backward wave operation modes. The version of a 10 MeV combined accelerator with a standing wave (SW) coupler and a TW magnetic coupled accelerating structure is proposed.Приведены электродинамические характеристики круглого диафрагмированного волновода с магнитной связью в СВЧ-диапазоне на разных видах колебаний и разных значениях фазовой скорости волны в функции радиуса апертуры и размеров щелей связи. Ускоряющая структура такого типа может работать в режиме прямой или обратной волны. Рассмотрен вариант комбинированного ускорителя на энергию 10 МэВ с группирователем, работающим в режиме стоячей волны, и ускоряющей частью на основе структуры с магнитной связью с положительной дисперсией.Наведено електродинамічні характеристики круглого діафрагмованого хвилеводу з магнітним зв'язком в СВЧ-діапазоні на різних видах коливань і різних значеннях фазової швидкості хвилі у функції радіусу апертури і розмірів щілин зв'язку. Прискорююча структура такого типу може працювати в режимі прямої або зворотної хвилі. Розглянуто варіант комбінованого прискорювача на енергію 10 МеВ з групувачем, що працює в режимі стоячій хвилі, і прискорюючою частиною на основі структури з магнітним зв'язком з позитивною дисперсією