Contribution à l'étude des structures accélératrices bipériodiques à ondes stationnaires pour électrons

par Celso Fuhrmann

Thèse de doctorat en Sciences physiques

Sous la direction de Directeur de thèse inconnu.

Soutenue en 1985

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Ondes stationnaires
• Structure accélératrice
• Structure bipériodique
• Impédance shunt
• Caratéristique de dispersion
• Modes supérieurs
• Accélérateurs linéaires

Résumé

Dans ce travail nous présentons les résultats des expériences réalisées sur divers modèles de structures bipériodiques qui sont caractérisées par une impédance shunt effective élevée et destinées à des accélérateurs linéaires d’électrons opérant en régime d’ondes stationnaires à grand cycle utile. Deux modèles de structures sont étudiés principalement : la structure bipériodique possédant des cavités de couplage cylindriques ouvertes sur l’axe et celle ayant des cavités de couplage coaxiales. Les résultats sont comparés à ceux obtenus pour des structures bipériodiques à iris. A partir du modèle des circuits à constantes localisées, nous déduisons des expressions permettant le calcul des coefficients de couplage et des vitesses de phase et de groupe. Une méthode permettant l’élimination de la bande interdite sur le mode accélérateur est proposée. L’influence de la position et de la dimension des fentes de couplage est étudiée expérimentalement. Les impédances shunt effectives et les coefficients de temps de transit sont mesurés par la méthode des perturbations. Les résultats sont comparés aux valeurs calculées par le programme SUPERFISH. La sensibilité des structures aux instabilités susceptibles de provoquer le phénomène d’éclatement du faisceau est aussi étudié expérimentalement, au moyen de la méthode des perturbations.

Titre traduit

Study on the biperiodic standing wave accelerating structures for electrons

Résumé

Experimental results on biperiodic standing wave accelerating structures are presented. These structures which are characterized by a high effective shunt impedance, are designed for standing wave, high duty cycle electron accelerators. Two types of structures are studied: the on-axis coupled structure and the coaxial coupled structure. The expressions for the dispersion relation, coupling coefficients, phase and group velocity are derived from a coupled resonator model. An experimental method to eliminate the stopband is put forward. The influence of the coupling slots on the dispersion curves is studied experimentally. The effective shunt impedance and the transit time factor are measured by the field perturbation techniques. Measured parameters are compared with SUPERFISH theoretical calculations. The field perturbation technique is also applied to measure the transverse shunt impedance of the dipole modes which are responsible for the beam breakup phenomenon.