Оптимизация электродинамических характеристик линейного ускорителя электронов на энергию 8-50 МэВ с инжекцией от источника электронов на основе кластерных плазменных систем

Одной из ключевых проблем современной ускорительной физики является увеличение темпа ускорения в линейных ускорителях электронов. Физический предел напряженности ускоряющего поля для обычных и сверхпроводящих ускоряющих структур практически достигнут, в связи с чем рассматриваются различные новые схемы ускорения, в первую очередь ускорение в плазме и кильватерное ускорение. Предлагается рассмотреть возможность использования сгустка, генерируемого в лазерно-плазменном канале, для инжекции в традиционную структуру на основе СВЧ резонаторов. Было показано, что источник электронов на основе кластерной плазмы может генерировать короткий (от 0.1 до 1.0 пс) сгусток электронов с энергией в несколько сотен кэВ, что позволяет рассматривать такой источник как альтернативу фотокатоду. Далее пучок необходимо захватить в режим ускорения в нормально проводящей секции, работающей на стоячей волне, и ускорить до энергии 50 МэВ с возможностью регулировки энергии В статье рассмотрены особенности такого ускорителя, в том числе возможный энергетический спектр, особенности захвата электронного сгустка с экстремально широким спектром в режим ускорения, а также электродинамические характеристики ускоряющих структур. Моделирование динамики пучка было проведено с помощью пакета BEAMDULAC, разработанного на кафедре электрофизических установок НИЯУ МИФИ. Также приведены основные результаты разработки электродинамических моделей ускоряющих структур данного ускорителя.