用于 UCLA 超紧凑 X 射线自由电子激光的超紧凑 Ka 波段线性化器
加速器物理
2021-08-18 v1
摘要
显著创新的技术将使得紧凑且可负担的先进加速器（如直线对撞机和 X 射线自由电子激光（XFEL））成为可能，其加速梯度超过现有技术所达值的两倍。特别是 XFEL 能够产生相干 X 射线脉冲，其峰值亮度比先前方法高 10 个数量级，已通过对飞秒和埃尺度（即原子基系统的时间与长度尺度）的纳米世界成像而革新了众多领域。将这两大领域结合以形成合适工具、旨在研制极紧凑 XFEL 从而开展化学、生物学、材料科学、医学和物理学的多学科研究，存在强烈需求。在 UCLA 正在研究的超紧凑 XFEL 项目（UC-XFEL）框架下，预期采用一种用于纵向空间相位线性化的超高梯度高次谐波射频加速结构。为此，需要一个相对于主直线加速器频率（5.712 GHz）工作于 6 次谐波、积分电压至少 15 MV 的 Ka 波段线性化器（34.2 GHz）。本文给出一种冷超紧凑 Ka 波段驻波线性化器的电磁设计，其长 8 cm，工作于 pi 模，具有超高加速梯度（超过 100 MV/m）且最小表面电场以降低射频击穿概率。此外，我们讨论一种行波方案并与初始驻波结构通过比较主要射频参数及束流动力学考量进行对比。数值电磁研究使用知名的 SuperFish、HFSS 和 CST 完成。
引用
@article{arxiv.2102.08049,
title = {Ultra-Compact Ka-band linearizer for the Ultra-Compact X-Ray Free-Electron Laser at UCLA},
author = {Bruno Spataro and Mostafa Behtouei and Luigi Faillace and Alessandro Variola and Valery Dolgashev and James Rosenzweig and Giuseppe Torrisi and Mauro Migliorati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.08049},
year = {2021}
}