نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان 841568311
2 پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران
3 پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، پژوهشکده فیزیک و شتابگرها
چکیده
در یک ساختار شتابدهی توان بالا، عامل جربان یک پارامتر محدود کننده است و بهرۀ انرژی ذرات را تحت تأثیر قرار می‌دهد. باریکه قابلیت تحریک مدهای شتابدهی و مدهای مراتب بالا را دارد. اثرات باریکه در برانگیختن مدهای شتابدهی تحت عنوان بارگذاری باریکه شناخته میشود. در این مقاله، اثر بارگذاری باریکه برای یک تیوب شتابدهی موج‌رونده امپدانس ثابت در باند S توسط نرم افزار CST شبیه سازی شده و نتایج حاصل از آن با رابطۀ نظری به‌دست آمده از پایستگی انرژی مقایسه شده است. هدف اصلی این مقاله صحت‌سنجی رابطۀ نظری و بررسی میزان اثرات بارگذاری باریکه در ساختارهای شتابدهی امپدانس ثابت است. مقایسۀ نتایج نشان می‌دهد تطابق مناسبی بین شبیهسازی و رابطۀ نظری وجود دارد. از طرف دیگر می‌توان ادعا کرد که میزان اثرات بارگذاری باریکه با تغییر طراحی بسامد رادیویی غیرقابل جبران است. نتایج این بررسی جهت طراحی شتابدهنده‌ای پرتوان با انرژی MeV 30 و توان متوسط kW 30 در باند S استفاده خواهد شد.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Investigation of the beam loading effects in a constant-impedance traveling wave acceleration tube
نویسندگان [English]
- Reza Kavusiomid 1
- Seyed Zafarollah Kalantari 1
- Shahin Sanaye Hajari 2
- Farshad Ghasemi 3
1 Department of Physics, Isfahan University of Technology, Isfahan 841568311, Iran
2 Physics and Accelerators School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, Tehran, Iran
3 School of Physics and Accelerators, Institute for Science and Nuclear Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]
In a high- power acceleration structure, the friction factor is a limiting parameter and affects the energy gain of the particles. Beam can to excite acceleration modes and higher-order. The beam effects in the excitation of acceleration modes are known as beam loading. In this article, the beam loading effect for a constant impedance traveling wave accelerating tube in S band is simulated by CST software. The results are compared with the theoretical relation obtained from energy conservation. The main purpose of this article is to validate the theoretical relationship and investigate the effects of beam loading in constant impedance acceleration structures. The comparison of the results shows a good match between the simulation and the theoretical relationship. On the other hand, it can be claimed that the beam -loading effects cannot be compensated by changing the radio frequency design. The results of this study will be used to design a high-powered accelerator with an energy of 30 MeV and an average power of 30 kW in the S-band.
کلیدواژه‌ها [English]
- energy gain
- acceleration modes
- beam loading
- traveling wave accelerating
- S-band
- V Kutsaev Sergey, Phys. J. Plus. 136, 4 (2021) 446.
- P Wangler Thomas, “RF Linear accelerators”, John Wiley & Sons (2008).
- N Towne and J Rose, Rev. Accel. Beams. 14, 9 (2011) 090402.
- Poisson Superfish, http://laacg.lanl.gov/ laacg/
- services/download_sf.phtml.
- https://www.3ds.com/products-services/simulia/products/cst-studio-suite/
- K Wille, “The physics of particle accelerators: an introduction”, Clarendon Press. (2000).
- R P Borghi, et al, Advances in Microwaves. 1 (1966) 1.
- M Shumail and V A Dolgashev, IPAC2018. (2018) 4970.
- H Wiedemann, “Particle accelerator physics”, Springer Nature (2015).
)