Диагностика электронных пучков по дифракционному излучению от щелевой мишени

• Автор: Шкитов, Дмитрий Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 90 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Модель для расчёта спектрально-угловых характеристик дифракционного излучения от мишеней произвольной геометрии

1.1 Постановка задачи

1.2 Описание модели и геометрии задачи

1.3 Сравнение результатов модели с аналитической теорией

1.4 Влияние различных параметров на характеристики излучения

Глава 2 Экспериментальное исследование характеристик дифракционного излучения, генерируемого в щелевой мишени

2.1 Экспериментальные измерения на микротроне ТПУ

2.2 Результаты экспериментов и сравнение с расчётами

2.3 Экспериментальные измерения на линейном ускорителе Э1ЫАР

2.4 Результаты экспериментов и сравнение с расчётами
Глава 3 Возможные применения дифракционного излучения и щелевой мишени
3.1 Дисфазная мишень дифракционного излучения для диагностики поперечного размера пучка
3.2 Применение интерферометра на основе щелевой мишени для диагностики пространственной структуры пучка
3.3 Дифракционное излучение как источник электромагнитного излучения
Заключение

Приложение А Экспериментальные работы по изучению и применению дифракционного излучения
Приложение Б Блок-схема программы для расчёта характеристик дифракционного излучения
Литература

Введение
Область применения ускорителей заряженных частиц расширяется с каждым годом [1]. Невозмущающие методы диагностики пучков заряженных частиц, несомненно, являются активно развивающейся областью в ускорительной технике, что иллюстрируется значительным количеством экспериментальных методик, в том числе посвящённых применению дифракционного излучения [2-4], так и других [5-7].
В настоящее время эксплуатируются и разрабатываются электронные ускорители с длиной электронного сгустка порядка 100 мкм [8]. Для подобных ускорителей традиционные методы диагностики практически неприменимы (электрооптическая диагностика, стрик-камеры измеряют сгустки с длиной значительно превышающих указанную величину). Проектная интенсивность электронных сгустков в планируемых ускорителях, как правило, не позволяет использовать твердотельные мишени, например, для мониторинга по оптическому переходному излучению. В связи с этим необходимость развития новых методов невозмущающей диагностики является актуальным. Одним из перспективных методов является дифракционное излучение (ДИ) [9-12]. Так, например, в работе [13] проводилась диагностика электронных сгустков с помощью оптического дифракционного излучения на пучке электронов с энергией 1.28 ГэВ. Следует отметить, что по мере уменьшения энергии электронов (например, ниже 100 МэВ) оптическое ДИ становится неприменимым.
Дифракционное излучение является частным случаем, так называемого, поляризационного излучения, которое возникает при динамической поляризации среды полем движущейся заряженной частицы, в том числе не обязательно движущейся ускоренно. Другими видами поляризационного излучения являются такие хорошо изученные механизмы, как переходное излучение (ПИ), излучение Вавилова-Черенкова, излучение Смита-Парселла и параметрическое

* * ? 9 .1 і • т • • « * * 1 || 1 і * * • » . .1 й # Г;
ІШ * • # »• | .• •• • I І І I II і 1 * и 11 і ■ ] ш 1 Ф: Т 1 И *
І ш Т * ІІ ІІ • * • • • , і ; і 1 Щ І
1 л •• ЛШ УУ шш
-ЗО -20 -10 0 10 20 ЗО
Л, мм
Рис. 12. Интерферограммы интенсивности для разных зон. Параметры расчёта: Е = 6 МеВ,0 = ^,120 х 60 мм2,а = 6 мм,Я = 6 мм . Чёрные
круги - Ь = 2000 мм, серые квадраты - £ = 90 мм. Размер указан для одной пластины.
Это изменение можно объяснить с помощью схемы представленной на рисунке 13. Видно, что в ближней зоне расстояние до пластины, расположенной в й < 0 области, отличается от расстояния, расположенной в положительной области сдвигов при расчёте фазы в точке наблюдения. Из-за подобной разницы в фазах изменяется и интерференционная картина от излучения, распространяющегося от пластин мишени, и соответственно интерферограмма интенсивности.

Рис. 13. Схема относительного расположения пластин мишени и точки наблюдения для разных сдвигов пластин (вид с боку).