Исследование свойств когерентного излучения релятивистских электронов в макроскопических структурах для создания средств диагностики пучков

• Автор: Шевелев, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 96 с. : ил.

Глава 1. Генерация поляризационного излучения.
Теоретический анализ
1.1. Генерация излучение Вавилова-Черенкова при пролете электрона вблизи диэлектрической мишени
1.2. Форм-фактор релятивистских электронных сгустков в когерентном излучении. Построение форм-фактора на примере излучения Вавилова-Черенкова
1.3. Обсуждение результатов главы
Глава 2. Исследование спектральной дисперсии диэлектрических материалов в миллиметровом диапазоне длин волн
2.1. Методика измерения спектральной дисперсии диэлектрических материалов
2.2. Измерение спектральной дисперсии диэлектрических мишеней
2.3. Обсуждение результатов главы
Глава 3. Экспериментальное исследование характеристик когерентного излучения Вавилова-Черенкова при пролёте релятивистского электронного сгустка вблизи мишени
3.1. Описание экспериментальной установки
3.1.1. Ускоритель
3.1.2. Детектор электромагнитного излучения миллиметрового диапазона
3.1.3. Оборудование для спектральных измерений
3.1.4. Система сбора и обработки данных
3.2. Измерение характеристик излучения Вавилова-Черенкова
3.3. Сравнение результатов экспериментального исследования
и результатов расчётов характеристик излучения Вавилова-Черенкова

3.4. Обнаружение дифракционного излучения в диэлектрической мишени в условиях генерации излучения Вавилова-Черенкова
3.5. Обсуждение результатов главы
Глава 4. Диагностика релятивистских частиц
4.1. Невозмущающее измерение длины электронных сгустков
на основе когерентного излучения Вавилова-Черенкова
4.2. Обсуждение результатов главы
Заключение
Литература

В последние несколько лет ведутся интенсивные работы по созданию современных ускорителей на встречных пучках (проекты ILC и CLIC) и рентгеновских лазеров на свободных электронах. Для получения необходимой яркости в точке столкновения эти проекты предполагают получение пучков с продольными размерами порядка 50-1000 фс. Измерение длины и поперечных размеров таких сгустков является актуальной и сложной задачей. При этом особый интерес представляют так называемые невозмущающие методы диагностики, т.е. методы которые слабо изменяют характеристики диагностируемого пучка. Следует отметить, что диагностика пучков заряженных частиц актуальна не только для таких больших проектов, но и для «малых» ускорителей, используемых в прикладных целях.
В настоящее время разработано большое количество методов диагностики размеров лучков заряженных частиц, нет однозначно «лучших» или «худших» методов, все они имеют свои достоинства и недостатки. В данном разделе работы проведем анализ литературы по существующим и используемым методам диагностики пучков заряженных частиц, а именно их продольных и поперечных размеров.
Диагностика на основе люминофоров [1].
Метод основан на пересечении пучком частиц экрана, покрытого фосфорицирующим веществом. Излученный при этом свет записывается камерой и затем оцифровывается. Такие мониторы являются наиболее простым средством диагностики. Данные мониторы позволяют получать двухмерный профиль распределения заряда в отдельном сгустке. Рассмотренный метод имеет некоторые недостатки. Во-первых, он разрушает пучок, во-вторых, сами мониторы могут быть разрушены интенсивными пучками. Пространственное разрешение таких мониторов ограничено размерами зёрен фосфора, обычно около 20 микрон [2]. Многие люминофоры ограничены в своем временном разрешении, т.к. присутствует длительная компонента высвечивания.

Рисунок 3.1. Схема тракта транспортировки электронного пучка от микротрона до экспериментальной области
Поперечные размеры электронного сгустка на выходе из тракта составляют 4x4 мм2, продольная длина сгустка в Гауссовом приближении (значение ширины на полувысоте) сг = 2.4 мм. Измерение поперечных размеров сгустка происходит с помощью люминофора, используемого для контроля положения и размеров сгустка. Во время экспериментов люминофор убирается с помощью механического привода с реверсивным двигателем. Ток пучка