- При генерации излучения Вавилова-Черенкова сильноточным релятивистским электронным сгустком в структурах с диэлектрическим заполнением формируется короткий (< 10 нс при частотах 10-30 ГГц и <1 нс в диапазоне ~ THz) импульс продольного кильватерного поля, причем величина ускоряющего поля может превышать 100 МВ/м в диапазоне частот 10-30 ГГц и превышать 1 ГВ/м в диапазоне 0.3 - 1.0 ТГц.
- В многомодовой ускоряющей структуре с диэлектрическим заполнением при генерации кильватерного излучения последовательностью сильноточных сгустков происходит увеличение градиента ускоряющего поля за счет когерентного сложения полей отдельных мод, если параметры структуры оптимизированы относительно используемой кильватерной схемы ускорения.
- Анализ структуры магнитной компоненты электромагнитного поля при реализации ускоряющей структуры с диэлектрическим заполнением показывает, что для уменьшения потерь мощности в структуре целесообразно использовать слой с уменьшенным значением диэлектрической проницаемости между внутренним слоем диэлектрика и проводящей стенкой волновода.
- При генерации излучения Вавилова-Черенкова последовательностью сгустков с профилированной зарядовой плотностью происходит увеличение коэффициента трансформации энергии от генераторной последовательности к ускоряемому сгустку, так, при коллинеарной схеме ускорения впервые экспериментально наблюдалась величина указанного коэффициента R>2.
- Разброс геометрических размеров и неоднородности диэлектрической проницаемости ускоряющей структуры может быть скомпенсирован коррекцией расстояний между сгустками генераторной последовательности, что обеспечивает получение максимального коэффициента трансформации и высокую эффективность кильватерного ускорения соответственно, так, экспериментально получена величина указанного коэффициента для двух сгустков, равная R=3.4, что близко к теоретически предсказанному пределу R<4.
- Введение в ускорительную структуру с диэлектрическим заполнением дополнительного слоя нелинейного материала (сегнетоэлектрика) позволяет осуществлять контроль (подстройку) спектра ускоряющей компоненты поля при вариации диэлектрической проницаемости нелинейного слоя путем внешнего воздействия изменением температуры структуры или величины приложенного к слою постоянного электрического поля.
- Длина кильватерной ускоряющей структуры с диэлектрическим заполнением для данных параметров генераторных сгустков главным образом ограничивается развитием поперечных (BBU) неустойчивостей, приводящих к развалу пучка.
- Контроль поперечного положения сгустка в структурах с диэлектрическим заполнением осуществляется оптимизацией фокусирующей системы относительно электродинамических параметров ускоряющей структуры, генераторного сгустка (или их последовательности) и реализуемой схемы ускорения.
- В ускоряющих структурах с заполнением, выполненным из нелинейного материала, диэлектрическая проницаемость которого уменьшается под действием приложенного электрического поля, возникает генерация нелинейной высокочастотной составляющей излучения Вавилова-Черенкова, если амплитуды кильватерных полей генерации превышают критические для данного материала.
2.W. Gai, A. Kanareykin, R. Konecny, X. Sun, T.Wong. Construction and Testing of an 11.4 GHz Dielectric Structure Based Travelling Wave Accelerator // Review of Scientific Instruments. 2000. V.71. P. 601-604.
3.J.G. Power, M.E. Conde, W. Gai, A. Kanareykin, R. Konecny, P.Schoessow. Measurements of the longitudinal wakefields in a multimode, dielectric wakefield accelerator driven by a train of electron bunches // Phys. Rev. ST-AB. 2000. V. 3. P. 101302.
4.А.Д. Канарейкин, И.Л. Шейнман, А.М. Альтмарк. Управление частотным спектром в кильватерных волноведущих структурах // Письма в ЖТФ. 2002. Т. 28. С. 75-81.
5.A.Kanareykin, W.Gai, J.Power, E. Sheinman and A.Altmark. Tunable Dielectric Wakefield Accelerating Structure // Proc. of the 10th Advanced Accelerator Concept AAC’02. AIP Conference Proceedings. N.Y. 2002. V. 647. P. 565-576.
6.А.М.Альтмарк, А.Д.Канарейкин, И.Л.Шейнман. Управляемая кильватерная ускорительная структура с возможностью селекции мод // Письма в ЖТФ. 2003. Т.29. С. 58-64.
7.Е.А Nenasheva, А.D.Каnаrеyкin , N.F.Каrtenко, S.F.Кarmаnеnко. Ceramic materials based оn (Ва, Sr) TiO3 sоlid solutions for tunable microwave devices // Journal of Electroceramics. 2004. V. 13. P. 235-238.
8. S.F. Karmanenko, A.D. Kanareikyn , E.A.Nenasheva , A.I. Dedyk, A.A. Semenov. Frequency dependence of microwave quality factor of doped (Ba,Sr)TiO3 ferroelectric ceramics // Integrated Ferroelectrics. 2004. V. 61. P. 177-181.
9.E.A.Nenasheva, A.D. Kanareykin, A.I. Dedyk , S.F. Karmanenko ,A.A. Semenov. High Frequency Characteristics of (BaSr)TiO3 Ceramic with Various Additives Intended for Accelerator Physics Applications // Integrated Ferroelectrics. 2005, V. 70. P. 107-113.
10.А.М.Альтмарк, А.Д.Канарейкин, И.Л.Шейнман. Управляемая кильватерная ускорительная структура с диэлектрическим заполнением // Журнал технической физики. 2005, Т.75. С. 89-98.
11.И. Л. Шейнман, А. Д. Канарейкин. Критерии оптимизации параметров многопучковой схемы кильватерного ускорения. // Письма в ЖТФ. 2005. Т. 31. С. 24–31.
12.А.И.Дедык, А.Д. Канарейкин, Е.А. Ненашева, Ю.В. Павлова, С.Ф. Карманенко. Вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики керамических материалов на основе титаната бария-стронция // Журнал технической физики. 2006. Т. 76. С. 59-64.
13.А.Д. Канарейкин, И.Л. Шейнман. Анализ потерь на излучение в прямоугольной многослойной управляемой структуре с диэлектрическим заполнением // Письма в ЖТФ. 2007, Т.33. С. 59-64.
14.A. I. Dedyk, E. A. Nenasheva, A. D. Kanareykin, Ju. V. Pavlova, O. V. Sinjukova, S. F. Karmanenko. Tunability and leakage currents of (Ba, Sr)TiO3 ferroelectric ceramics with various additives // Journal of Electroceramics. 2006. V.17. P. 433-437.
15.A. Kanareykin, P. Schoessow, M. Conde, W. Gai. Progress on Diamond-Based Cylindrical Dielectric Accelerating Structures. Proc. of the 12th Advanced Accelerator Concepts Workshop. AIP Conference Proceedings, N.Y. 2006. V.877. P.320-330.
16.C. Jing, A. Kanareykin, J. Power, M. Conde, Z. Yusof, P. Shoessow, and W. Gai. Observation of Enhanced Transformer Ratio in Collinear Wakefield Acceleration // Phys. Rev. Lett. 2007. V.98. P. 144801.
17.А.М. Альтмарк, А.Д. Канарейкин. Использование многослойного диэлектрического заполнения для уменьшения потерь мощности в ускорительных структурах // Письма в ЖТФ. 2008. Т. 34. C. 81-87.
18.И. Л. Шейнман, А. Д. Канарейкин. Поперечная динамика и межсгустковый энергообмен в ускорительной структуре с диэлектрическим заполнением // Журнал технической физики. 2008. Т.78. С. 103-109.
19.A. Kanareykin, C. Jing, A., Kustov, P. Schoessow, W. Gai, J. G. Power. Studies of Beam Breakup in Dielectric Structures // Proc. of the 11th European Particle Accelerator Conference EPAC’08. 2008. P. 1643-1645.
20.C. Jing, A.Kanareykin, S. Kazakov, W. Liu, E. Nenasheva, P. Schoessow and W.Gai. Development of a Dual Layered Dielectric-Loaded Accelerating Structure // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, NIM-A. 2008. V. 594. P. 132-139.
21.P. Schoessow, A. Kanareykin, and R. Gat. CVD Diamond Dielectric Accelerating Structures // Proc. 13th Advanced Accelerator Concept Workshop AAC’08. AIP Conference Proceedings, N. Y. 2009. V. 1086. P. 398-403.
22.P. Schoessow, A. Kanareykin, C. Jing, A. Kustov, A. Altmark, J. G. Power, W. Gai. Beam Breakup Effects in Dielectric Based Accelerators // Proc. 13th Advanced Accelerator Concept Workshop AAC’08. AIP Conference Proceedings. N. Y. 2009. V. 1086. P. 404-409.
23.C. Jing, A. Kanareykin, P. Schoessow, W. Gai, R. Konecny, J. G. Power and M. Conde. Development of Transverse Modes Damped DLA Structure // Proc. 13th Advanced Accelerator Concept Workshop AAC’08. AIP Conference Proceedings, N. Y. 2009, V. 1086, P.433-438.
24.Е. А. Ненашева, А. Д. Канарейкин, А. И. Дедык, Ю. В. Павлова. Электрически управляемые компоненты на основе керамики BST-Mg для применений в ускорительной технике // Физика твердого тела. 2009. Т.5. С. 1468-1471.
25.E.A.Nenasheva, N.F.Kartenko, I.M. Gaidamaka, O.N.Trubitsyna, S.S.Redozubov, A.I.Dedyk, A.D.Kanareykin. Low Loss Microwave Ferroelectric Ceramics for High Power Tunable Devices //Journal of European Ceramic Society. 2010. V. 30. P. 395-400.
26.A. B. Kozyrev, A.D. Kanareykin, E. A. Nenasheva, V. N. Osadchy, and D. M. Kosmin. Observation of an anomalous correlation between permittivity and tunability of a doped (Ba,Sr)TiO3 ferroelectric ceramic developed for microwave applications // Appl. Phys. Lett. 2009, V.9. P.012908.
27. A. Kanareykin, C.-J. Jing, A. L. Kustov, P. Schoessow, W. Gai, J. G. Power. Studies of Beam Breakup in Dielectric Structures // Proceedings Particle Accelerator Conference PAC’09, Vancouver, Canada. 2009. P. 2939-2941.
28. А.М.Альтмарк, А.Д. Канарейкин. Компенсация частотного рассогласования в многопучковых схемах кильватерного ускорения // Письма в ЖТФ. 2010. Т.36. С.29-35.
29.A.Kanareykin. Cherenkov Radiation and Dielectric Based Accelerating Structures: Wakefield Generation, Power Extraction and Energy Transfer Efficiency // Journal of Physics. Conf. Ser. 2010. V.236. P.012032.
30.C.Jing, W. Gai, J.G.Power, R. Konecny, W.Liu, S.H.Gold, A.K. Kinkead, S.G Tantawi, V. Dolgashev and A.Kanareykin. Progress Toward Externally Powered X-Band Dielectric-Loaded Accelerating Structures // IEEE Transactions on Plasma Science. 2010. V. 38. P.1354-1360.
31. S. Yu Kazakov, S. V. Shchelkunov, V. P. Yakovlev, A. Kanareykin, E. Nenasheva, and J. L. Hirshfield Fast ferroelectric phase shifters for energy recovery linacs // Phys. Rev. ST-AB. 2010. V.13. P.113501.
32. A. Kanareykin, C.-J. Jing, A.L. Kustov, P. Schoessow, A. Altmark, W. Gai, J.G. Power. Simulations and Measurements of Beam Breakup in Dielectric Wakefield Structures // Proc. the 1st International Particle Accelerator Conference IPAC’10. Kyoto. Japan. 2010. P. 1904-1906.
33. P. Schoessow, A. Kanareykin, C. Jing, A. Kustov, A. Altmark , W. Gai. Beam Dynamics Simulation Platform and Studies of Beam Breakup in Dielectric Wakefield Structures // Proc. 14th Advanced Accelerator Concept Workshop AAC’10. AIP Conference Proceedings, N.Y. 2010. V.1299. P.262-267.
34.C. Jing, F. Gao, A. Kanareykin, P. Schoessow, S. Antipov, W. Gai, M. Conde, W. Liu, J. G. Power, R. Konecny, and Z. Yusof. Dielectric-Based Wakefield Power Extractor // Proc. 14th Advanced Accelerator Concept Workshop AAC’10. AIP Conference Proceedings, N.Y. 2010. V.1299. P.370-275.
35.S.Antipov, P. Schoessow, A.Kanareykin, C. Jing, A. Altmark, W.Gai. Diamond Based Dielectric Loaded Accelerating Structures // Proc. 14th Advanced Accelerator Concept Workshop AAC’10. AIP Conference Proceedings, N.Y. 2010. V.1299. P.520-525.
36.A.Kanareykin. New Advanced Dielectric Materials for Accelerator Applications // Proc. 14th Advanced Accelerator Concept Workshop AAC’10. AIP Conference Proceedings, N.Y. 2010. V.1299. P.286-291.
37.C. Jing, A. Kanareykin, J. G. Power, M. Conde, W. Liu, S. Antipov, P. Schoessow, W. Gai. Experimental Demonstration of Wakefield Acceleration in a Tunable Dielectric Loaded Accelerating Structure // Phys. Rev. Lett. 2011. V. 106. P. 164802.
38.C. Jing, J. G. Power, M. Conde, W. Liu, Z. Yusof, A. Kanareykin, and W. Gai. Increasing the Transformer Ratio at the Argonne Wakefield Accelerator // Phys. Rev. STAB. 2011. V. 14. P. 021302.
39.А.Д. Канарейкин. Эксперимент по увеличению коэффициента трансформации для кильватерного ускорителя на эффекте Вавилова-Черенкова // Известия СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, серия "физика, математика". 2001. № 1. С. 21-26.
40.P. Schoessow, C.-J. Jing, A. Kanareykin, A.L. Kustov, A. Altmark, W. Gai, J.G. Power. Beam Breakup in Dielectric Wakefield Accelerating Structures: Modeling and Experiments // Proc. of the 2011 Particle Accelerator Conference PAC’11. New York. N.Y. 2011. P.1689-1691.
41.S.P. Antipov, C.-J. Jing, A. Kanareykin, P. Schoessow, M.E. Conde, D.S. Doran, W. Gai, J.G. Power, Z.M. Yusof. Wakefield Breakdown Test of a Diamond-Loaded Accelerating Structure // Proc. of the 2011 Particle Accelerator Conference PAC’11, New York, N.Y. 2011. P. 2074-2076.
42.C.-J. Jing, S.P. Antipov, A. Kanareykin, P. Schoessow, M.E. Conde, W. Gai, J.G. Power. Study of a TeV Level Linear Collider Using Short rf Pulse (~20ns) Two Beam Accelerator Concept // Proc. of the 2011 Particle Accelerator Conference PAC’11. New York. N.Y. 2011. P. 2279-2281.
43.Батурин С. C., Шейнман И.Л., Альтмарк А.М., Семикин Д.А., Канарейкин А.Д. Генерация кильватерного излучения в диэлектрической ускорительной структуре прямоугольного сечения // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. № 9. С. 7-13.
44.A. Kanareykin. Progress on Dielectric Wakefield Accelerator Development // Proceedings of the 8th Int. Workshop on Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications. Nizhny Novgorod. 2011. P. 279-280.
45.C. Jing, A. Kanareykin, J.G. Power, A. Zholents. Dielectric Wakefield Accelerator to Drive the Future FEL Light Source // Proc. 2nd International Particle Accelerator Conference IPAC’11. 2011. P. 1485-1487.