Etude theorique et experimentale d'un canon hf declenche par laser, fonctionnant a 17 ghz

Theoretical and experimental studies of a 17 ghz laser-driven rf gun

• Auteur / Autrice : JEROME GONICHON
• Direction : Joël Le Duff
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Le canon hf a photocathode permet de produire un faisceau d'electrons tres intense, ayant une tres faible emittance. Alors que la frequence de fonctionnement de tous les canons hf existants ne depasse pas 3 ghz, le travail presente dans cette these decrit l'etude et la realisation d'un canon hf fonctionnant a 17 ghz. La cavite hf est constituee d'une cellule et demie, fonctionnant dans le mode. La dynamique des electrons dans cette cavite a ete simulee en utilisant le programme parmela, modifie de maniere a rendre la distribution initiale des macro-particules plus homogene et a augmenter ainsi la precision sur l'emittance. Les simulations ont montre qu'il etait possible d'obtenir un faisceau de 2,2 mev, contenant 0,1 nc, et une brillance de 440 a/(mm. Mrad. )#2, pour une impulsion laser de 1,6 ps, et un gradient accelerateur crete de 250 mv/m. On a egalement montre que cette valeur de brillance tres elevee est rendue possible par le choix d'une frequence elevee. Deux cavites en cuivre ont ete construites et testees a bas niveau. Une premiere serie de mesures a haute puissance, utilisant un gyro-amplificateur, a necessite la conception de deux convertisseurs de mode en guide d'onde circulaire surdimensionne. On a montre a cette occasion qu'il est possible de convertir le mode te#3#1 tournant en guide d'onde circulaire, en un mode te#1#0 en guide d'onde rectangulaire avec un rendement superieur a 90%. Une deuxieme serie de mesures, utilisant un klystron, a permis d'atteindre un champ accelerateur crete sur l'axe de la cavite de 210 mv/m, correspondant a un champ de paroi de 250 mv/m. Bien que la valeur desiree de 250 mv/m pour le gradient accelerateur crete n'ait pas ete atteinte, cette experience a permis d'aborder de nombreux problemes inherents au fonctionnement a haute frequence, et de preparer ainsi les mesures futures sur une cavite brasee