The Nobel prize centenary in physics

The report is dedicated to the discovery of X-rays and their revolutionary effect on the formation and development of modern physics

On possibilities of diagnostics and formation of picosecond electron bunches in the linear accelerator by means of an optical deflector

The possibilities for measuring the phase charge distribution in picosecond bunches of the electron linac without application of an electron-optical chamber are discussed. It is proposed to use the measurement scheme based on the spatial scanning of the transition radiation light pulse equivalent to the electron bunch by means of a traveling-wave optical deflector. The estimations of the sensitivity and resolution of the method are given. The picosecond optical pulse trains can also be obtained by using the microwave scanning of a laser ray across the adjustable diaphragm. After amplification, the pulses can be used in microwave photo-emission guns.Обговорюються можливості застосування оптичного дефлектора бігучої хвилі для вимірювання фазового розподілу заряду в згустках пікосекундної тривалості ЛПЕ. Для одержання часового розділення ~1 пс пропонується використовувати перехідне оптичне випромінювання згустків та синхронну з ЛПЕ НВЧ розгортку в дефлекторі. Можливо також одержання серії пікосекундних оптичних імпульсів, використовуючи НВЧ сканування лазерного променя за діафрагмою, що регулюється. Після підсилення ці імпульси можна використати у НВЧ гарматах з фотоемісією.Обсуждаются возможности применения оптического дефлектора бегущей волны для измерения фазового распределения заряда в сгустках пикосекундной длительности ЛУЭ. Для получения временного разрешения ~1 пс предлагается использовать переходное оптическое излучение сгустков и синхронную с ЛУЭ СВЧ развертку в дефлекторе. Возможно также получение серий пикосекундных оптических импульсов, используя СВЧ сканирование лазерного луча по регулируемой диафрагме. После усиления эти импульсы могут быть использованы в СВЧ пушках с фотоэмиссией

Laser system of microwave picosecond pulse trains used for emission initiation in the photogun

The scheme of picosecond pulse train formation by scanning of a laser ray across the adjustable diaphragm by means of a microwave traveling-wave optical deflector is presented. After amplification and conversion these pulses can be used for photoemission obtaining in photoguns.Представлена схема формирования серии пикосекундных оптических импульсов путем сканирования лазерного луча с помощью СВЧ-дефлектора бегущей волны по регулируемой диафрагме. После усиления и преобразования эти импульсы можно использовать для получения эмиссии в фотопушках.Приведена схема формування серії пікосекундних оптичних імпульсів шляхом сканування лазерного променя за допомогою НВЧ-дефлектора бігучої хвилі по діафрагмі, що регулюється. Після підсилення і перетворення ці імпульси можна використовувати для одержання емісії в фотогарматах

The use of series BA permanent magnets in steerers of the beam extracted from the electron linac

Relying on the results of test bench simulation and magnetic measurements, barium plates BA (typical size is 180x80x16 mm) were used to manufacture “dipole magnet”-type units with a constant field of intensity up to 1.8 kOe in the working gap of 3 to 3.5 cm in height. The operating experience with the accelerators KUT has shown that these devices are convenient in service, are easy-to-transport and can be used to advantage to solve various problems in electron beam formation and steering at the exit of the accelerator.На основі стендового моделювання та магнітних вимірювань з барієвих плиток БА (типорозмір 180Х80Х16 мм) виготовлені блоки типу “дипольний магніт” з постійним полем напруженістю до 1,8 кЕ в робочому зазорі висотою 3...3,5 см. Досвід застосування на прискорювачах КУТ показав, що такі пристрої зручні в експлуатації, легко транспортуються та можуть успішно вирішувати різноманітні задачі з формування та керування пучком електронів на виході прискорювача.На основе стендового моделирования и магнитных измерений из бариевых плиток БА (типоразмер 180Х80Х16 мм) изготовлены блоки вида “дипольный магнит” с постоянным полем напряженностью до 1.8 кЭ в рабочем зазоре высотой 3...3.5 см. Опыт применения на ускорителях КУТ показал, что такие устройства удобны в эксплуатации, легко транспортируемы и могут успешно решать различные задачи по формированию и управлению пучком электронов на выходе ускорителя

Formation of scanner magnetic-optical characteristics in the NSC KIPT new-generation electron linac KUT-20

In view of the requirements for the new accelerator KUT-20, results of the preoperational test-bench development of electromagnetic scanner characteristics are reported. Urgent tasks are outlined for further improvement of the whole extraction unit

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

Beam position monitoring in pulsed high-current electron linear accelerators

The paper presents design and test results for the channel measuring the position (relative to the accelerator axis) of the center of the electron beam with a pulse length of 4 ms, a pulse current up to 1000 mA, a pulse frequency of 150(300) Hz and energy up to 30 MeV. The measurement error was 0.5 mm for a 42 mm aperture. A magneto-inductive- type four-winding monitor was used. The signals from the monitor could be computer-processed in two ways: either by the signal peak or by the integral value of the signal. The procedure of averaging the results was provided. Two measuring channels ensuring safe beam guiding were created in the two-section electron linac “EPOS”. A three-year operation with the beam has demonstrated their reliability and convenience in service

Formation of uniform electron beams on large-area targets

The report describes the results of calculations and experimental studies of the system for scanning the beam on outside targets of electron accelerators by magnetic quadrupole lenses.Представлені результати розрахунків та експериментальних досліджень системи розгортки пучка на вихідних мішенях прискорювачів електронів магнітними квадрупольними лінзами.Представлены результаты расчета и экспериментальных исследований системы развертки пучка на выходных мишенях ускорителей электронов магнитными квадрупольными линзами

Operational control of an average beam energy at a technological electron linac

The paper reports the results of development of a technique for beam uninterrupted measurement, and also some experimental data from measurements of an average electron beam energy at the technological accelerator KUT-20. The technique involves a compact pulsed magnet-deflector and a transit-time monitor of beam center position. The magnet is excited by a meander-type current pulse of 300 ms duration. The equipment used provides measurements up to 40 MeV. A relative error of measurements makes 5%.Приведены результаты разработки и некоторые экспериментальные данные измерения средней энергии пучка электронов в технологическом ускорителе КУТ-20 без прерывания пучка. Блок измерения включает в себя компактный импульсный магнит–дефлектор и пролетный монитор положения центра пучка. Магнит возбуждается импульсом тока типа «меандр» длительностью 300 мс. Используемая аппаратура позволяет проводить измерения до 40 МэВ. Относительная погрешность измерений составляет 5%.Приведені результати розробки і деякі експериментальні дані вимірювання середньої енергії пучка електронів в технологічному прискорювачі КУТ-20 без перерв пучка. Блок вимірювання включає в себе компактний імпульсний магніт–дефлектор і пролітний монітор положення центра пучка. Магніт збуджується імпульсом струму типу «меандр» тривалістю 300 мс. Використовувана апаратура дозволяє проводити вимірювання до 40 МеВ. Відносна похибка вимірювання складає 5%

Control of pulsed beam parameters at the exit channel of the high-intensity linac

Control of beam parameters is important for maintenance of linac operating conditions, as well as, for securing a high-speed protection of exit channel components against the beam damage. For this purpose the beam current, beam center position and ellipse cross-section (10 MeV, 10 kW, 1 А/pulse, 300 Hz, 3.5 μs) are measured at the output part of linac. Two similar current sensors, position sensor and water-cooled copper collimator in the gap between the current sensors were used. All the sensors of a magnetic induction type have windings on ferrite coils placed in vacuum. The system is described and the component calibration results are reported. The coefficient of beam losses during the transit through the collimator is calculated with the use of a special microprocessor placed in the ADC module which receives the signal from two current sensors. An algorithm of signal digitization eliminates the failures under the action of pulse interference. When the set threshold of beam losses is exceeded, the signal from the electron source blocking enters into the linac synchronization unit. Control of position sensor signals is carried out without beam chopping by the on-line comparison between the four position sensor signals and the current sensor signal being placed in the same case. The data on the beam parameters are displayed on the PC screen. The system is successfully used during several years.Контроль параметров пучка важен как для поддержания режима работы ЛУЭ, так и для организации быстрой защиты от поражения элементов выходного тракта пучком. Для этого на тракте вывода пучка (10 МэВ, 10 кВт, 1 А/имп., 300 Гц, 3,5 мкс) измеряются ток пучка, положение его центра и эллиптичность поперечного сечения. Использованы два идентичных датчика тока, датчик положения и водоохлаждаемый медный коллиматор в промежутке между датчиками тока. Все датчики магнитоиндукционного типа с обмотками на ферритовых кольцах, помещенных в вакуум. Описана конструкция и приведены результаты калибровки всех элементов. Коэффициент потерь пучка при пролёте коллиматора рассчитывается специальным микропроцессором, размещённым в модуле АЦП, на который поступают сигналы от двух датчиков тока. Алгоритм оцифровки сигналов устраняет сбои при воздействии импульсной помехи. При превышении установленного порога потерь пучка в блок синхронизации ЛУЭ поступает сигнал блокировки источника электронов. Контроль сигналов с датчика положения без прерывания пучка проводится путём оперативного сравнения суммы четырёх сигналов датчика положения с сигналом датчика тока, размещённых в одном корпусе. Данные о параметрах пучка выведены на дисплей ЭВМ. Система успешно используется в течение нескольких лет.Контроль параметрів пучка важливий як для підтримки режиму роботи ЛПЕ, так і для організації швидкого захисту від поразки елементів вихідного тракту пучком. Для цього на тракті виводу пучка (10 МеВ, 10 кВт, 1 А/імп., 300 Гц, 3,5 мкс) вимірюються струм пучка, положення його центра та еліптичність поперечного перерізу. Були використані два ідентичних датчика струму, датчик положення та водоохолоджуваний мідний коліматор проміж датчиками струму. Всі датчики магнітоіндукційного типу з обмотками на феритових кільцях, які знаходяться у вакуумі. Описана конструкція та приведені результати калібровки усіх елементів. Коефіцієнт витрат пучка при прольоті коліматора розраховується спеціальним мікропроцесором, який знаходиться у модулі АЦП, на який приходять сигнали від двох датчиків струму. Алгоритм оцифровки сигналів зменшує вплив імпульсної перешкоди. При перевищенні встановленого порогу втрат пучка в блок синхронізації ЛПЕ подається сигнал блокування джерела електронів. Контроль сигналів з датчика положення без переривання пучка здійснюється шляхом оперативного порівняння суми чотирьох сигналів датчика положення з сигналом датчика струму, які розміщені в одному корпусі. Параметри пучка виводяться на дисплей комп’ютера. Система успішно використовується на протязі декількох років