|
Кильватерное
ускорение
Кильватерные методы
ускорения являются логическим развитием как коллективных методов
ускорения, разработанных коллективом под руководством академика
Г. И. Будкера, так и теории черенковского излучения сгустков в
вакуумированных диэлектрических структурах, развитой профессором
Б. М. Болотовским. Принципиально новые экспериментальные
возможности в этой области открылись в последние годы в связи с
возможностью формирования коротких (пикосекундных) плотных
электронных сгустков, что позволяет возбуждать ускоряющие
структуры до градиентов 60-100 МэВ/м, превышающих
возможности традиционных ускорительных систем.
Передовым
экспериментальным центром в этой области является
Argonne Wakefield Accelerator (AWA),
Chicago, USA. Проект
AWA позволил совместно с научной группой кафедры
Физики СПбГЭТУ провести первые базовые эксперименты в области ускорения
кильватерными полями.
Исследовательская группа кафедры Физики СПбГЭТУ
под руководством проф. К.
А. Барсукова (с 2001 г. доц. А. Д. Канарейкина) работает в области
исследования новых методов ускорений с 1989 года. За эти годы группа
выполнила ряд работ передового мирового уровня в области кильватерных
методов ускорения электронных сгустков и пучково-плазменных
неустойчивостей. В первую очередь следует отметить результаты
моделирования динамики пикосекундных генераторных сгустков в
черенковских ускоряющих структурах. Впервые были получены условия
поперечной устойчивости, определены ограничения на продольные размеры
систем и предложена FODO система фокусировки для поперечной фокусировки
сгустков. Исследования группы в рамках проекта AWA совместно с Аргонной
национальной лабораторией внесли определяющий вклад в области
разработки и создания керамических материалов для черенковских
ускоряющих структур, формирования и транспортировки пучков, что
позволило впервые экспериментально подтвердить возможности и
преимущества кильватерных методов ускорения. В результате работы группы
были экспериментально исследованы ступенчатый и когерентный (многомодовый)
метод черенковского ускорения, результаты работ опубликованы в серии
публикаций в Physical Review.
В
рамках работ, выполненных при поддержке CRDF (грант RPI-266), в
1997‑1998 гг. группой СПбГЭТУ в сотрудничестве с институтом "Гириконд"
были созданы новые высокодобротные керамические материалы с
диэлектрической проницаемостью ~ 16‑18 и разработана новая
технология изготовления керамических волноводов, что принесло новые
результаты как для фундаментальной физики (ускорение пучков), так и для
электронной промышленности (ВЧ фильтры и конденсаторы). Группа также
имеет в своем активе приоритет в обнаружении поверхностных волн на
границе анизотропных сред (в том числе движущихся) при положительных
значениях диэлектрических проницаемостей по обе стороны границы. Изучены
пучково-плазменные неустойчивости, обусловленные возбуждением
поверхностных волн на границе плазма-пучок, рассчитаны условия
подавления подобных неустойчивостей. |
