نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه فیزیک هسته‌ای، دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، صندوق پستی: ، تهران، ایران
2 شرکت منبع نور کانادا، ساسکاتون- کانادا
3 پژوهشکده‌ی فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 1339-14155، تهران ـ ایران
چکیده
مطالعات شتاب‌دهنده خطی گرادیان بالا از جمله زمینه‌های جدید حوزه شتاب‌دهنده‌ها می‌باشد. مهم‌ترین عامل محدودکننده گرادیان میدان الکتریکی در شتاب‌دهنده‌های خطی، پدیده شکست رادیو فرکانسی است. مطالعات گستردهای که در خصوص تأثیر جنس و روش ساخت کاواک‌ها بر گرادیان قابل‌دست‌یابی انجام شده، نشان می‌دهند که کاواک‌های ساخته شده از مس سخت، که عملیات حرارتی بر روی آن صورت نگرفته است، رفتار بهتری در میدان‌های بالا از خود نشان می‌دهند. استفاده از روش بریزینگ، به عنوان متداول‌ترین روش در ساخت کاواک، مستلزم استفاده از کوره‌های دمای بالا است که موجب نرم شدن ساختار مس می‌شود. از این‌رو به کارگیری روش‌های non-brazing در ساخت کاواک‌های گرادیان بالا مورد توجه قرار گرفته است. بر اساس تجربه موفق استفاده از روش انقباضی در ساخت کاواک‌های پروژه شتاب‌دهنده خطی در پژوهشگاه دانش‌های بنیادی، در پژوهش حاضر استفاده از این روش در طراحی و ساخت کاواک‌های باند S گرادیان بالا پیشنهاد شده است که با جلب همکاری بین‌المللی دنبال خواهد شد. طراحی رادیوفرکانسی کاواک، بررسی جزیی محدودیت شکست رادیوفرکانسی در آن و طراحی کوپلر در این کار انجام شده است. از جمله نتایج به دست آمده می‌توان به طراحی شکل و ابعاد مناسب کاواک و کوپلر با هدف افزایش حداکثری گرادیان میدان و دست‌یابی به میدان MV/m138 و نرخ شکست رادیوفرکانسی کم‌تر از bpp/m 6-10 در توان ورودی MW 8 و پارامتر 11S برابر dB 60- برای کوپلر اشاره نمود.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Design of high gradient S-band cavity and coupler
نویسندگان [English]
- S.M. Aghayan 1
- S.F. Masoudi 1
- S.H. Shaker 2
- F. Ghasemi 3
1 Department of Physics, K.N Toosi University of Technology, P.O.Box: , Tehran – Iran
2 Canadian Light Source Inc. (CLS), Saskatoon - Canada
3 Physics and Accelerator Research School, Nuclear Sciences and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 14155-1339, Tehran – Iran
چکیده [English]
Studies on high gradient linear accelerators are among the new areas in the field of accelerators. The most important factor that limits the electric field gradient in linear accelerators is the radio frequency breakdown. Many studies have been conducted on the effect of the material and manufacturing method of cavities on the achievable gradient, which shows that rigid structures fabricated without high-temperature processes achieve a better high gradient performance. Employing the brazing method, as the most common method for construction of cavities, requires the use of high-temperature furnaces, which causes softening of the copper. Therefore, using non-brazing methods to construct high gradient cavities has been considered. Based on the experiences gained in the national electron linear accelerator project at the institute for research in fundamental science (IPM) and the shrinking fit method used to fabricate and assemble its acceleration cavities, the design and construction of high gradient S-band cavities are in progress with international cooperation. Radiofrequency design of cavity with vacuum breakdown consideration and coupler design are discussed. Achieving the appropriate shape and dimensions of the cavity and coupler for maximizing the axial electric field (134 MV/m) with a breakdown rate of less than at 8 MW input power and S11 parameter -60 dB for the coupler are the results of this article.
کلیدواژه‌ها [English]
- Linear accelerator
- High gradient
- Breakdown rate
- Surface field
- S11 parameter
)