2020 - н.вр.
Шашков Я.В., Гусарова М.А. Лалаян М.В., Самороков Н.Ю
2021 - н.вр.
Мациевский С.В., Булгачева М.
Лалаян М.В., Гусарова М.А., Збруев Р.А., Батов А.А.
2021 - н.вр.
2019 - н.вр.
Горчаков А.А., Лалаян М.В., Гусарова М.А.
2019 - н.вр.
Лалаян М.В., Гусарова М.А., Немченко Р.В.
2019 - н.вр.
Лалаян М.В., Гусарова М.А., Немченко Р.В.
2015 - н.вр.
2017 - н.вр.
Мациевский С.В.
2017-2018
2013
Biperiodic accelerating structure with inner coupling cells offering an increased coupling coefficient
Savin E.A., Sobenin N.P.
Technical Physics. 2013. Т. 58. № 5. С. 760-765. https://www.doi.org/10.1134/S1063784213050198
Бипериодическая ускоряющая структура с внутренними ячейками связи с повышенным коэфициентом связи
Савин Е.А., Собенин Н.П.
Журнал технической физики, Том 83, Номер 5, 2013, Стр. 141-146
Макет модели гармонического резонатора | 3-D модель резонатора. (Слева на право: гофрированная трубка дрейфа, эллиптическая ячейка, узкая трубка дрейфа) |
Стенд настройки отклоняющей структуры |
Параметр | Значение |
---|---|
Частота СВЧ питания, МГц | 2997.2 |
Мощность СВЧ генератора, МВт | 2.5 |
Длительность ВЧ импульса, мкс | 3.1 |
Отклоняющее напряжение, МэВ | 1.7 |
Нестабильность отклоняющего напряжения внутри импульса и между импульсами, % | <1 |
Время заполнения СВЧ мощностью, нс | 200 |
Поворот плоскости поляризации | <0.5 |
Максимальная напряженность электрического поля, кВ/м | <570 |
Коэффициент отражения на рабочей частоте, дБ | < -35 |
Отклоняющая структура на виде колебаний 2/3 из 15 ячеек и двух вводов мощности
Топорграфия электрического поля в модели ГУМ, состоящем из ячеек бипериодической ускоряющей структуры и комбинированой ячейки с шестью каналами для пролета генерирующих пучков.
Энергия ускоренных электронов 3-5 МэВ. Средняя мощность пучка ускоренных электронов 1 кВт. Длительность импульса тока пучка 3-6 мкс. Пучок ускоренных электронов выводится в атмосферу. Диаметр пучка на мишени в атмосфере 2-3 см. Объект облучения – экспериментальная камера.
Пучок ускоренных электронов выходит из ускорителя через выходное окно, рассеивается на фольге выходного окна и попадает на входное окно экспериментальной камеры.
Ресурс работы катода инжектора – не менее 1000 часов при соблюдении инструкции по эксплуатации.
2005-2007гг. Проведены работы по использованию мощного СВЧ источника на 90 кВт средней мощности для целей стерелизации бутилированных напитков. Работа осуществлялась совместно с Интроскан по заказу компании АРТ (Франция)
Разработка и создание элементов высокочастотного тракта и узлов ввода мощности в вывода паразитных волн для ускоряющего сверхпроводящего резонатора линейного электрон-позитронного коллайдера и инжектора линейного ускорителя с рекуперацией энергии.
Работы проводились в рамках гранта CRDF "Научно-образовательный центр по фундаментальным исследованиям материи в экстремальных состояниях".
1998-2002гг. Комплекс работ по расчёту динамики и ускоряющей структуры для линейного ускорителя с перестройкой энергии от 3 до 10 МэВ для целей контроля крупногабаритных грузов, Работы проведена совместно с компанией ScanTech Sciences и с российско-американской фирмой ООО Интроскан. Ускоритель состоит из двух бипериодических ускоряющих структур на энергии 3-5 МэВ и 8-10 МэВ . Ускоритель предназначен для контроля крупногабаритных грузов.
2003-2004гг. Соглашение о сотрудничестве по созданию узла вода мощности на 75 КВт в непрерывном режиме для криомодуля инжектора ускорителя ERL в Корнелле между лабораторией Физики элементарных частиц (ЛЭПП, Корнелльский университет), Московским инженерно-физическим институтом и ООО «Интроскан» На основе этих расчётов и конструкторской документации на фирмах США изготовлено несколько таких вводов мощности, которые с успехом испытаны в Корнельском университете. Предложены и рассчитаны вводы средней мощности до 250 кВт.
Параметр | Значение |
---|---|
Центральная частота, МГц | 1300 |
Ширина полосы частот, МГц | ±10 |
Максимальная мощность, передаваемая в согласованную нагрузку, кВт | 75 |
Число керамических окон | 2 |
Импеданс коаксиальной линии, Ом | 60 |
Внешний диаметр коаксиальной линии, мм | 60 |
Диапазон Q_ | 4.6х104…4.1х105 |
Перемещение антенны, мм | ≥15 |
Утечка тепла до 2 К, Вт | <0.2 |
Утечка тепла до 4.2 К, Вт | <2 |
Утечка тепла до 80 К, Вт | <50 |
Разрезной микротрон НИИЯФ МГУ на энергии от 4.85 до 34.2 МэВ с зарядом 150 пК/имп с длительностью импульса 5 псек, с нормализованным эмиттансом 10 мм мрад. Ускоритель генерирует электромагнитное излучение от 3 мм до 0,3 нм.
Рассчитаны ВЧ инжектор, группирующая и ускоряющая секции
Параметр | Значение |
---|---|
Энергия инжекции, кэВ | 48-50 |
Прирост энергии на оборот, МэВ | 4.8 |
Число орбит | 14 |
Выходная энергия, МэВ | 14.8–68.3 |
Выходной ток при 67.4 МэВ, мА | 5 |
Длина импульса, мкс | 5-40 |
Рабочая частота, МГц | 2.856 |
Импульсная мощность клистрона, МВт | 6 |
Индукция магнитного поля, Т | 0.963 |
Размеры ускорителя, | 2.2×1.8×0.9 |
Разработка и создание ускоряющее-фокусирующей призматической бипериодической структуры для портативного разрезного микротрона. 1996-1997г.г.,1997-1999г.г.- первая и вторая фазы гранта Национального научного фонда США: Accelerating-Focusing Structure for Industriel Electron accelerators. Phase I №DMI-9560721 4/1/96-9/30/96 P.I. Sobenin N.P., PhaseII №DMI-9704039 P.I. Sobenin N.P. Внедрена в портативный разрезной микротрон на энергию 70 МэВ в НИИЯФ МГУ.
Параметр | Расчётные значения | Измеренные значения |
---|---|---|
Частота, MHz | 2856 | 2856.0±0.1 |
Коэффициент связи, % | 5.1 | 5.1 |
Собственная добротность | 12400 | 10800±200 |
Эффективное шунтовое сопротивление, MОм/м | 45 | 37±3 |
Фокусирующий градиент , м^ | 410 | 500±100 |
Фокусирующий градиент , м^ | -410 | -300±100 |
Параметр | Значение |
---|---|
Размеры волновода для демпфирования монопольных мод и , мм | 70х20 |
Размеры волновода для демпфирования дипольных мод , , , мм | 110х20 |
Диапазон демпфированных монопольных мод, МГц | 2430-3860 |
Диапазон демпфированных дипольных мод, МГц | 1700-3087 |
Отношение продольного шунтового сопротивления к добротности для демпфированных монопольных мод, В/К | 2.7х1010-3х1011 |
Отношение поперечного шунтового сопротивления к добротности для демпфированных дипольных мод, В/К | 5х108-4х1010 |
Параметр | Значение |
---|---|
Частота, МГц | 1300 |
Частота повторения, Гц | 8 |
Размеры волновода, мм | 165.1х82.5 |
Длина вставки, мм | <500 |
Минимальное отношение трансформированных импедансов | 1/3 |
Максимальное отношение трансформированных импедансов | 3 |
Фазовый сдвиг, градусы | ±50 |
Входная импульсная мощность (полное отражение от нагрузки при любой фазе), МВт | 1.0 |
Длина импульса, мс | 1.5 |
Средняя входная мощность (полное отражение от нагрузки при любой фазе), кВт | 10 |
Параметр | Значение |
---|---|
Частота, МГц | 1300 |
Диапазон изменения относительной диэлектрической постоянной | 6-10 |
Диапазон изменения тангенса угла потерь | (2-4)х10-4 |
Форма образцов | цилиндрическая |
Среда | вакуум, температура жидкого азота |
Погрешность измерения диэлектрической постоянной | ±0.02 |
Погрешность измерения тангенса угла потерь | ±0.2 |
Параметр | Значение |
---|---|
Частота, МГц | 1300 |
Размеры волновода, мм | 165.1х82.5 |
Импульсная мощность для 12.5 децибел ответвителя, МВт | 5 |
Импульсная мощность для 3 децибел ответвителя, МВт | 2 |
Длина импульса, мс | 1.5 |
Частота повторения, Гц | 8 |
Направленность, децибел | >18 |
Обратные потери (все плечи), децибел | >23 |
Пределы регулировки коэффициента связи, децибел | ±1 |
Разработка по заказу ускорительного центра DESY, Германия для линейного коллайдера SBLC и для замены им в действующих ЛУЭ DESY. Прототип используется в коллайдере NLC, SLAC, США (1994-1996гг.)
Диафрагмированный волновод для линейного коллайдера SBLC (DESY) |
Параметр | Значение |
---|---|
Частота, МГц | 2998 |
Размеры подводящего волновода, мм | 72х34 |
Импульсная мощность, МВт | 20 |
Амплитудная асимметрия, 1/мм | 0.008 |
Фазовая асимметрия, град/мм | 0.035 |
1993-1994гг. Для Института прикладной электроники Инженерно-физической академии КНР. Создан комплекс для измерения электродинамических параметров ускоряющих структур, рассчитан и смоделирован ускоряющий резонатор ВЧ инжектора для лазера на свободных электронах на частоту 1.3 ГГц. Прибор и резонатор переданы заказчику.
В период 1990-1993гг. по заданию ИЯФ СО АН проводились расчётные и экспериментальные исследования ускоряющих структур для линейного электрон–позитронного коллайдера. Создан макет установки по автоматическому измерения электродинамических характеристик ускоряющих ячеек в условиях их серийного производства.
В семидесятые годы заведующий кафедрой ЭФУ О.А. Вальднер решил ориентировать научный потенциал кафедры наряду с успешно развитой программой по созданию линейных ускорителей электронов так же и на программу по созданию малогабаритных ускорителей протонов на небольшие энергии прикладного назначения. Представлял интерес создание линейного резонансного ускорителя с низкой энергией инжекции и с использованием фазопеременной фокусировки. В качестве ускоряющей структуры использовали цилиндрический резонатор, нагруженный встречными штырями. Конструктивной особенностью ускорителя являлось использование съёмной рамы, что упрощало технологию изготовления и настройку ускоряющей структуры, а так же обеспечивало возможность ускорять в одном резонаторе (при замене рамы) протоны на разные энергии. В качестве помещения для монтажа и запуска ускорителя был снят в аренду бункер на территории электростанции в Капотне. Изготовление узлов ускорителя осуществлялось частично на заводе “Квант” и на предприятиях электронной промышленности. Монтажи наладка всех систем ускорителя проводилась при круглосуточной работе всех участников этой работы. Ускоритель был успешно запущен в 1991 г. и получена расчётная энергия 0,5 МэВ при токе 1,2 мА. К сожалению, дальнейшее совершенствование этого ускорителя не представлялось возможным в связи с коренными изменениями в проведении научных исследований в стране в целом и на кафедре в частности.
Расчётное значение | Экспериментальное значение | |
---|---|---|
Энергия инжекции, кэВ | 30 | 30 |
Выходная энергия, МэВ | 0.5 | 0.5 |
Ток инжекции, мА | 20 | 4 |
Ускоренный ток, мА | 6 | 1.2 |
Частота ВЧ питания, МГц | 150 | 150 |
Импульсная мощность ВЧ питания, кВт | 25 | 28 |
Скважность | 400 | 400 |
Приобретённый опыт создания ЛУЭ с КДВ явился хорошей основой создания и развития качественно новых установок – ускорителей электронов со стоячей волной на основе бипериодических ускоряющих структур. Использование ускоряющей структуры со стоячей волной позволяет сократить длину ускоряющей структуры практически вдвое при той же энергии электронов. Кроме этого в ускоряющей структуре со стоячей волной используется принцип фокусировки пучка электронов высокочастотными полями без фокусирующего соленоида. Идея применения бипериодических структур для ускорения электронов была впервые предложена на фирме Вариан (США. Что нового было внесено в создаваемую установку? Прежде всего, это касалось ускоряющей системы. Зарубежный аналог создавался на основе бипериодической структуры с боковыми ячейками связи и достаточно сложной геометрией ускоряющих ячеек. Для отечественного ускорителя был предложен ряд вариантов бипериодических структур и сделан выбор структуры с упрощённой формой ускоряющих ячеек и внутренними ячейками связи. Это позволило значительно удешевить и упростить изготовление и настройку структуры без существенного снижения электродинамических характеристик структуры. Были разработаны основы расчёта электродинамических характеристик таких структур, динамики электронов в ускоряющей структуре с использованием высокочастотной фокусировки, методы настройки на рабочую частоту собранных ускоряющих секций и др. Последующие ускорители, выпускаемые в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова в рамках Единой серии ускорителей для народного хозяйства были построены в основном на базе ускоряющей структуры со стоячей волной с использованием нашего опыта и переданной технической документации. Все вопросы СВЧ питания ускорителя исследовались и прорабатывались под руководством профессора О.С. Милованова, внёсшего неоценимый вклад в решение проблем питания ускорителей заряженных частиц. Она базировалась на волноводном мосту, являющемся надёжной развязкой магнетронного автогенератора и высокодобротных ускоряющих секций. Зарубежные образцы таких ускорителей использовали для этих целей более дорогие ферритовые циркуляторы.
По результатам всестороннего исследования ускорителей с бипериодическими ускоряющими структурами, создания и запуска нескольких модификаций таких ускорителей 12 молодых учёных защитили кандидатские диссертации. Исходные научные положения, полученные при постановке и решении задачи ускорения электронов полем стоячей электромагнитной волны, нашли широкий отклик и развитие в ведущих научных центрах Советского Союза и имеют своё продолжение в российских институтах и организациях, создающих компактные установки прикладного применения в технике и медицине.
РЭУЛС-1 |
Параметр | РЭЛУС-1 | РЭЛУС-2 | РЭЛУС-3 |
---|---|---|---|
Средняя кинетическая энергия, МэВ | 5 | 6 | 3,4 |
Пределы регулировки энергии, МэВ | 1.5-5 | 4-6 | 1,6-3,4 |
Максимальный импульсный ток, мА | 120 | 60 | 200 |
Пределы регулировки тока, мА | 5-120 | 40-60 | 100-200 |
Энергетический спектр для 80% ускоренных электронов, % | 10 | 12 | 15 |
Частота ВЧ питания, МГц | 2797 | 2797 | 2797 |
Мощность ВЧ питания, МВт | 1,4 | 1,4 | 1,4 |
Длительность ВЧ импульса, мкс | 2,2 | 2,2 | 3 |
Частота следования импульсов, Гц | 400 | 400 | 400 |
Максимальная средняя мощность ускоренного пучка, Вт | 360 | 320 | 340 |
Радиус ускоренного пучка на выходе ускорителя, мм | 1,5 | 2,5 | 2,5 |
Длина ускоряющей структуры, см | 95 | 82 | 45 |
Мощность тормозного излучения на расстоянии 1 м от мишени, Р/мин | 420 | 400 | 250 |
Экспозиция для снимка оптимальной плотности при просвечивании стали толщиной 250 мм, мин | 2 | 2 | 3,5 |
Параметр | Значение |
---|---|
Диапазон измеряемых частот (пять приборов) | 120 – 3400 МГц |
Измеряемые параметры | Частота, добротность, распределение элетромагнитного поля, шунтовое сопротивление |
А.А.Завадцев, Б.В.Зверев, А.Г.Пономаренко, В.В.Рузин, Н.П.Собенин “Серия автоматизированных измерительных комплексов для исследования объемных резонаторов и резонаторных систем в диапазоне частот 120-3400 МГц”, Письма в ЖТФ, том 7, вып.16, стр. 1004-1007, 1981г.
О.А.Вальднер, Н.П.Собенин, Б.В.Зверев, И.С.Щедрин. "Справочник по диафрагмированным волноводам", 1968, Атомиздат, 300 стр., (первое издание), 1978, Атомиздат, 380 стр. (второе издание), “Диафрагмированные волноводы, справочник”, 1991, Энергоатомиздат 280 стр. (третье издание)
Эксперименты по получению справочных данных по КДВ проводят аспиранка Р.К. Завьялова (Гаврилова) и инженер Б.В.Зверев |
При создании первых линейных ускорителей основное внимание, наряду с необходимостью получением нужных параметров ускоренного пучка, уделялось также и возможности использования наиболее дешёвой и доступной технологии изготовления отдельных узлов ускорителя, приобретения неликвидных, но работающих приборов (магнетронные генераторы, модуляторы и др.). Отсутствие опыта работы с такими установками, а также необходимого помещения привело к тому, что первый ускоритель был смонтирован на втором этаже в совершенно незащищённом от излучения помещении. Датой первого запуска линейного ускорителя электронов на энергию 5 МэВ и с импульсным током 60 мА является 1958 год. К 1992 году была разработана и запущена уже целая серия ускорителей “У” на энергии от 1 до 5 МэВ.
Учёные и преподаватели кафедры внесли большой вклад в подготовку научных кадров для НИИЭФА (Ленинград), организовав заочную аспирантуру, через которую прошли многие нынешние кандидаты и доктора наук этого головного в настоящее время института по созданию ускорителей заряженных частиц, в том числе и линейных электронных ускорителей. Активное участие в этой работе принимал преподаватель кафедры лауреат Нобелевской премии П.А. Черенков.
В отличие от ускорителей, создаваемых в НИИЭФА, ускорители МИФИ были в несколько раз дешевле. Это удалось достичь благодаря широкому использованию новых научных решений по динамике электронов в ускорителе, учёту особенностей работы магнетронов на дисперсную нагрузку, точной метрики электродинамических характеристик ускоряющих структур и ускоренного пучка и др., так и внедрения в них целого ряда предложений по технологии изготовления ускоряющих структур и других узлов установок. Многолетнее плодотворное сотрудничество с НИИЭФА способствовало созданию трёх изданий справочника по расчёту линейных ускорителей электронов, которым в дальнейшем пользовались все разработчики нашей страны при создании линейных ускорителей
1957г. : Ускоритель У-5 на энергию 3 МэВ | 1962г. : Ускоритель У-10 на энергию 3 МэВ (ОКБ КП) |
1961г. : Ускоритель У-12 на энергию 5 МэВ (институт электрохимии АН СССР) | 1967г. : Ускоритель У-13 на энергию10 МэВ. (Обнинск) |
1979г. : О.А. Вальднер демонстрирует ускоритель У-10 на ВДНХ | 1972г. : Ускоритель У-28 на энергию 10 МэВ |