1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Серия физическая
  4. T. 87, № 5, 2023

Известия РАН. Серия физическая, 2023, T. 87, № 5, стр. 652-659

Килоамперный электронный пучок линейного индукционного ускорителя – как драйвер для субмиллиметрового лазера на свободных электронах

Е. С. Сандалов 1, *, С. Л. Синицкий 1, А. В. Аржанников 1, Д. А. Никифоров 1, Д. И. Сковородин 1, В. А. Павлюченко 1, Н. С. Гинзбург 1, 2, Н. Ю. Песков 1, 2, Р. В. Протас 3, Д. Ю. Карасев 3

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки “Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук”
Новосибирск, Россия

2 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение “Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук”
Нижний Новгород, Россия

3 Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”
Снежинск, Россия

* E-mail: E.S.Sandalov@inp.nsk.su

Поступила в редакцию 28.11.2022
После доработки 15.12.2022
Принята к публикации 25.01.2023

Аннотация

В Институте ядерной физики Сибирского отделения Российской академии наук совместно с Институтом прикладной физики Российской академии наук был предложен проект субмиллиметрового лазера на свободных электронах (ЛСЭ) на базе релятивистского электронного пучка, генерируемого в линейном индукционном ускорителе (ЛИУ). Согласно нашему теоретическому анализу, электронный пучок, создаваемый в ЛИУ (энергия ${{E}_{e}} = 5$ МэВ, ток ${{I}_{b}} = 1{\text{--}}2$ кА, нормализованный эмиттанс ${{\varepsilon }_{n}}$ ~ 1100 π · мм · мрад), является подходящим драйвером для генерации субгигаваттных импульсов когерентного электромагнитного излучения в субмиллиметровом диапазоне (0.3–1 ТГц). Представлены основные предложения по созданию ЛСЭ-генератора на базе электронного пучка линейного индукционного ускорителя, изложены основные задачи проекта и описаны предлагаемые методы их решения. Обсуждаются результаты электронно-оптических экспериментов по формированию пучка, предназначенного для использования в лазере на свободных электронах.

Список литературы

  1. Arzhannikov A.V., Ginzburg N.S., Malkin A.M. et al. // Proc. 44th Int. Conf. on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (Paris, 2019). Art. No. 5864231.

  2. Peskov N.Yu., Arzhannikov A.V., Ginzburg N.S. et al. // Proc. SPIE. 2020. V. 11582. Art. No. 1158207.

  3. Логачев П.В., Кузнецов Г.И., Корепанов А.А. и др. // ПТЭ. 2013. № 6. С. 42.

  4. Nikiforov D.A., Blinov M.F., Fedorov V.V. et al. // Phys. Part. Nucl. Lett. 2020. V. 17. P. 197.

  5. Sandalov E.S., Sinitsky S.L., Skovorodin D.I. et al. // 2021 IEEE International Conf. on Plasma Science (Lake Tahoe, 2021). Art. No. 21360392

  6. Ekdahl C. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2022. V. 30. No. 1. P. 254.

  7. Ekdahl C., Sinitsky S.L., Skovorodin D.I. et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2006. V. 34. P. 460.

  8. Merle E., Anthouard Ph., Bardy J. et al. // Proc. 5th European Conference EPAC 96 (Sitges, 1996). Report EPAC-1996-THP014G.

  9. Ekdahl C. // Beam dynamics for ARIA. Tech. Rep. LA-UR-14-274454. Los Alamos: Los Alamos Nat. Lab., 2014.

  10. Ekdahl C. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2015. V. 43. No. 12. P. 4123.

  11. Ekdahl C. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2021. V. 49. No. 10. P. 3092.

  12. Crawford M., Barraza J. // Proc. 2017 IEEE 21st Int. Conf. Pulsed Power (Brighton, 2017). P. 1.

  13. Ekdahl C. Beam dynamics for the Scorpius conceptual design report. Tech. Rep. LA-UR-17-29176. Santa Fe: Los Alamos Nat. Lab., 2017.

  14. Ekdahl C. // IEEE Tran. Plasma Sci. 2021. V. 49. No. 11. P. 3548.

  15. Panofsky W.K.H., Bander M. // Rev. Sci. Instrum. 1968. V. 39. P. 206.

  16. Neil V.K., Hall L.S., Cooper R.K. // Particle Accel. 1979. V. 9. No. 4. P. 213.

  17. Ekdahl C., Coleman J.E., McCuistian B.T. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2016. V. 44. No. 7. P. 1094.

  18. Faries W., Gehring K.A., Richards P.L. et al. // Phys. Rev. 1969. V. 180. No. 2. P. 363.

  19. Morris J.R., Shen Y.R. // Opt. Commun. 1971. V. 3. No. 2. P. 81.

  20. Gallerano G.P., Doria A., Giovenale E. // Terahertz Sci. Technol. 2014. V. 7. No. 4. P. 160.

  21. Jeong Y.U., Lee B.C., Kim S.K. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2001. V. 475. P. 47.

  22. Byrd J.M., Leemans W. P., Loftsdottir A. et al. // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. Art. No. 224801.

  23. Carr G.L., Martin M.C., McKinney W.R. et al. // Nature. 2002. V. 420. P. 153.

  24. Gover A., Faingersha A., Eliran A. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2004. V. 528. P. 23.

  25. Van Der Meer A.F.G. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2004. V. 528. P. 8.

  26. Prazeres R., Glotin F., Ortega J.M. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2004. V. 528. P. 83.

  27. Shevchenko O.A., Arbuzov V.S., Vinokurov N.A. et al. // Phys. Procedia. 2016. V. 84. P. 13.

  28. Kulipanov G.N., Bagryanskaya E.G., Chesnokov E.N. IEEE Trans. THz Sci. Technol. 2015. V. 5. No. 5. P. 798.

  29. Sandalov E.S., Sinitsky S.L., Nikiforov D.A. et al. // 46th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz, 2021). P. 1.

  30. Sandalov E.S., Sinitsky S.L., Skovorodin D.I. et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2021. V. 49. No. 2. P. 718.

  31. Nikiforov D.A., Petrenko A.V., Sinitsky S.L. et al. // J. Instrum. 2021. V. 16. Art. No. 11024.

  32. Ekdahl C. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2019. V. 47. No. 1. P. 300.

  33. Godfrey B.B., Hughes T.P. // 1989 IEEE Particle Accelerator Conference “Accelerator Science and Technology”. V. 2. P. 1023.

  34. Сандалов Е.С., Синицкий С.Л., Сковородин Д.И. и др. // Сибир. физ. журн. 2022. Т. 17. № 1. С. 5.

  35. Ginzburg N.S., Zaslavskii V.Y., Zotova I.V. et al. // JETP Lett. 2010. V. 91. P. 266.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Серия физическая

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал