The electron beam of the linear induction accelerator with kiloampere current as a driver for the submillimeter free electron laser

E. S. Sandalov; Сандалов Е. С.; R. V. Protas; Протас Р. В.; N. Yu. Peskov; Песков Н. Ю.; N. S. Ginzburg; Гинзбург Н. С.; V. A. Pavlyuchenko; Павлюченко В. А.; D. I. Skovorodin; Сковородин Д. И.; D. A. Nikiforov; Никифоров Д. А.; A. V. Arzhannikov; Аржанников А. В.; S. L. Sinitsky; Синицкий С. Л.; D. Yu. Karasev; Карасев Д. Ю.

doi:10.31857/S0367676522701228

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

Авторы: Сандалов Е.С.¹, Протас Р.В.², Песков Н.Ю.¹^,3, Гинзбург Н.С.¹^,3, Павлюченко В.А.¹, Сковородин Д.И.¹, Никифоров Д.А.¹, Аржанников А.В.¹, Синицкий С.Л.¹, Карасев Д.Ю.²
Учреждения:
1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки “Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук”
2. Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”
3. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение “Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук”
Выпуск: Том 87, № 5 (2023)
Страницы: 652-659
Раздел: Статьи
URL: https://bakhtiniada.ru/0367-6765/article/view/135376
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367676522701228
EDN: https://elibrary.ru/AAEXFF
ID: 135376

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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.

Об авторах

Е. С. Сандалов

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: E.S.Sandalov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

Р. В. Протас

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

Email: E.S.Sandalov@inp.nsk.su
Россия, Снежинск

Н. Ю. Песков

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
“Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук”; Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
“Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук”

Email: E.S.Sandalov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск; Россия, Нижний Новгород

Список литературы

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.
Peskov N.Yu., Arzhannikov A.V., Ginzburg N.S. et al. // Proc. SPIE. 2020. V. 11582. Art. No. 1158207.
Логачев П.В., Кузнецов Г.И., Корепанов А.А. и др. // ПТЭ. 2013. № 6. С. 42.
Nikiforov D.A., Blinov M.F., Fedorov V.V. et al. // Phys. Part. Nucl. Lett. 2020. V. 17. P. 197.
Sandalov E.S., Sinitsky S.L., Skovorodin D.I. et al. // 2021 IEEE International Conf. on Plasma Science (Lake Tahoe, 2021). Art. No. 21360392
Ekdahl C. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2022. V. 30. No. 1. P. 254.
Ekdahl C., Sinitsky S.L., Skovorodin D.I. et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2006. V. 34. P. 460.
Merle E., Anthouard Ph., Bardy J. et al. // Proc. 5th European Conference EPAC 96 (Sitges, 1996). Report EPAC-1996-THP014G.
Ekdahl C. // Beam dynamics for ARIA. Tech. Rep. LA-UR-14-274454. Los Alamos: Los Alamos Nat. Lab., 2014.
Ekdahl C. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2015. V. 43. No. 12. P. 4123.
Ekdahl C. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2021. V. 49. No. 10. P. 3092.
Crawford M., Barraza J. // Proc. 2017 IEEE 21st Int. Conf. Pulsed Power (Brighton, 2017). P. 1.
Ekdahl C. Beam dynamics for the Scorpius conceptual design report. Tech. Rep. LA-UR-17-29176. Santa Fe: Los Alamos Nat. Lab., 2017.
Ekdahl C. // IEEE Tran. Plasma Sci. 2021. V. 49. No. 11. P. 3548.
Panofsky W.K.H., Bander M. // Rev. Sci. Instrum. 1968. V. 39. P. 206.
Neil V.K., Hall L.S., Cooper R.K. // Particle Accel. 1979. V. 9. No. 4. P. 213.
Ekdahl C., Coleman J.E., McCuistian B.T. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2016. V. 44. No. 7. P. 1094.
Faries W., Gehring K.A., Richards P.L. et al. // Phys. Rev. 1969. V. 180. No. 2. P. 363.
Morris J.R., Shen Y.R. // Opt. Commun. 1971. V. 3. No. 2. P. 81.
Gallerano G.P., Doria A., Giovenale E. // Terahertz Sci. Technol. 2014. V. 7. No. 4. P. 160.
Jeong Y.U., Lee B.C., Kim S.K. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2001. V. 475. P. 47.
Byrd J.M., Leemans W. P., Loftsdottir A. et al. // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. Art. No. 224801.
Carr G.L., Martin M.C., McKinney W.R. et al. // Nature. 2002. V. 420. P. 153.
Gover A., Faingersha A., Eliran A. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2004. V. 528. P. 23.
Van Der Meer A.F.G. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2004. V. 528. P. 8.
Prazeres R., Glotin F., Ortega J.M. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2004. V. 528. P. 83.
Shevchenko O.A., Arbuzov V.S., Vinokurov N.A. et al. // Phys. Procedia. 2016. V. 84. P. 13.
Kulipanov G.N., Bagryanskaya E.G., Chesnokov E.N. IEEE Trans. THz Sci. Technol. 2015. V. 5. No. 5. P. 798.
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.
Sandalov E.S., Sinitsky S.L., Skovorodin D.I. et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2021. V. 49. No. 2. P. 718.
Nikiforov D.A., Petrenko A.V., Sinitsky S.L. et al. // J. Instrum. 2021. V. 16. Art. No. 11024.
Ekdahl C. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2019. V. 47. No. 1. P. 300.
Godfrey B.B., Hughes T.P. // 1989 IEEE Particle Accelerator Conference “Accelerator Science and Technology”. V. 2. P. 1023.
Сандалов Е.С., Синицкий С.Л., Сковородин Д.И. и др. // Сибир. физ. журн. 2022. Т. 17. № 1. С. 5.
Ginzburg N.S., Zaslavskii V.Y., Zotova I.V. et al. // JETP Lett. 2010. V. 91. P. 266.