- Для тестирования элементов ускоряющих структур коллайдеров в диапазоне частот до 40 ГГц, в котором отсутствуют коммерческие мощные импульсные источники СВЧ мощности, могут быть использованы мазеры на свободных электронах (МСЭ) с «обратным» ведущим магнитным полем. Ключевыми параметрами таких источников являются узкий спектр (лучше 1∙10-3), фиксация рабочей частоты с погрешностью меньшей, чем 1∙10-3, прецизионное согласование частот источника и нагрузки, величина импульсной мощности больше 10 МВт и длительность СВЧ импульса больше 150 нс.
- Использование предложенных автором диссертации и впервые реализованных им МСЭ генератора и усилителя с «обратным» ведущим магнитным полем позволяет существенно снизить их чувствительность к скоростному и энергетическому разбросам в электронном пучке и улучшить их спектральные характеристики в 20-25 раз по сравнению с «традиционными» схемами МСЭ. Включение селективного брэгговского резонатора со скачком фазы гофрировки в цепь обратной связи МСЭ с «обратным» ведущим полем позволяет улучшить его спектральные характеристики еще более, чем на порядок при одновременном увеличении его выходной мощности. В усилительной схеме МСЭ с «обратным» ведущим полем достигается шестикратное увеличение эффективности по сравнению с «традиционными» схемами, а при профилировании поля вигглера по длине выходная мощность усилителя увеличивается в 4-5 раза по сравнению с МСЭ усилителем с постоянной амплитудой поля вигглера.
- Вывод излучения из вакуумного волновода МСЭ в атмосферу в отсутствие пробоев на выходном вакуумном окне, получение на выходе МСЭ волнового пучка с гауссовым распределением поля, защита выходного окна МСЭ от высадки на него интенсивного электронного пучка, возможность измерения величины и формы тока электронного пучка на выходе МСЭ могут быть реализованы путем использования сверхразмерного волновода, основанного на эффекте Тальбо. В подобном волноводе поперечное распределение СВЧ поля непрерывно меняется с изменением его длины, и заданное распределение поля воспроизводится на некотором расстоянии вследствие интерференции волноводных мод, обладающих квазиэквидистантным спектром групповых скоростей.
- Параметры излучения, достигнутые в МСЭ генераторе с «обратным» ведущим полем и брэгговским резонатором со скачком фазы гофрировки, позволяют создать на его основе специализированный исследовательский СВЧ стенд для тестирования ресурса металлов и сплавов при облучении их мощными СВЧ импульсами. Параметры стенда дают возможность зарегистрировать и исследовать процесс повреждения исследуемого металла или сплава под воздействием циклических мощных СВЧ импульсов от начальной стадии повреждения до его разрушения при величинах импульсного нагрева до 200ºС - 300ºС, которые в несколько раз превышают предельные значения нагрева, достигнутые в экспериментах по СВЧ нагреву металлов, проводимых в SLAC (США). Это позволяет на стенде при умеренном числе импульсов исследовать более тугоплавкие, чем медь, металлы, а также сплавы с различными характеристиками.
2 Викторов Ю.Б., Каминский А.К, Рубин С.Б. Саранцев В.П., Сергеев А.П. Эксперименты по усилению в ондуляторе излучения миллиметрового диапазона// Труды XI всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, Дубна,1989, т. II, с. 95-98.
3. Kaminsky A.A., Kaminsky A.K., Rubin S.B., Sarantsev V.P., Sergeev A.P. Experiments on the efficiency increase of FEL amplifier on the base of LIU 3000// Particle Accelerators, vol. 33, p. 189-194, 1990.
4. Каминский А.А., Каминский А.К, Рубин С.Б. Саранцев В.П., Сергеев А.П.. Эксперименты по повышению эффективности ЛСЭ-усилителя на базе ЛИУ-3000//ВАНТ, серия: ядерно-физические исследования, выпуск 6(14) 1990, с. 75-78.
5. Викторов Ю.Б., Драганов А.Б., Каминский А.К., Коцаренко Н.Я., Рубин С.Б. Саранцев В.П., Сергеев А.П., Силивра А.А. Экспериментальное и теоретическое исследование
параметрической неустойчивости волн в РЭП//ЖТФ. Т.61, в.4.1991, с. 133-140.
6. Kaminsky A.A., Kaminsky A.K., Rubin S.B., Sarantsev V.P., Sergeev A.P., Kotsarenko N.Ya., Silivra A.A. Investigation of FEL with strong helical pump and backward guide field//Third International Workshop on Linear Colliders, LC 91, Protvino, V. 3, p. 228-240.
7. Каминский А.А., Каминский А.К., Рубин С.Б., Саранцев В.П., Сергеев А.П., Коцаренко Н.Я., Силивра А.А. Исследование ЛСЭ с сильной спиральной накачкой и обратным ведущим полем// Релятивистская высокочастотная Электроника. Вып. 7 / ИПФАНСССР. Горький, 1992. С. 60-80.
8. Kaminsky A.A., Kaminsky A.K., Sarantsev V.P. I Sedykh S.N., Sergeev A.P. Investigation of a microwave FEL with a reversed guide field//NIM A 341 (1994) 105-108.
9. Viktorov Ju.B, Draganov A.B., Kaminsky A.K., Kotsarenko N.Ya., Rubin S.B., Sarantsev V.P., Sergeev A.P., Silivra A.A. Broadband instability in free electron lasers//Optics communications. V0l. 79, No 1.2, 1990, p. 81-87.
10. Kaminsky A.A., Kaminsky A.K., Karbushev N I., Sarantsev V.P., I Sedykh S.N., Sergeev A.P., Silivra A.A. Cyclotron resonance in a FEL with a spiral undulator and an inverse axial magnetic field.// NIM A 331 (1993) 531-534.
11. Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Kaminsky A.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S.Theoretical and experimental comparison of FEL-oscillators with conventional and reversed guide field// IEEE Trans. on Plasma Science. 1998. V.26, no.3. P.536-54. Theoretical and experimental comparison of the FEL-oscillators with the convenient and reversed guide field// Inventional workshop on high power microwave generation and pulse shortening. Edinburg. 1997, p. 203-207.
12. Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Kaminsky A.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S.. Single- mode operation conditions in JINR-IAP millimeter-wave FEL-oscillator//. IEEE, Plasma science, Vol.26, No.3, June 1998, p. 542-547,.International Workshop on High Power Microwave Generation and Pulse Shortening, Edinburg, 1997, Digest of Technical Papers, 239-243.
13. Kaminsky A.K., Ginzburg N.S., Kaminsky A.A., Peskov N.Yu., Sergeev A.P., Sarantsev V.P., Sedykh S.N., Sergeev A.S. High-efficiency FEL-oscillator with Bragg resonator operated in reversed guide field regime// Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 1996. V.A375. P.215-218.
14. Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Kaminsky A.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S. Experimental observation of mode competition and single mode operation in JINR-IAP millimeter-wave FEM-oscillator// Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 1998. V.A407. P.167-171.
15. FilinS.V., Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Laziev E.M., Peskov N.Yu, Puzynin A.I., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S. Bunch Dynamics in mm-Wave FEL-Oscillator.// Proceedings of 21st Free-Electron Laser Conference (FEL´99), Hamburg, Germany, August 23-26, Elsevier Science B.V., 2000, part II, p. 25-26.
16. Ginzburg N.S., Elzhov A.V., Kaminsky A.K., Perelstein E.A., Peskov N.Y., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S. Starting mode regime in an FEM oscillator with a Bragg resonator // Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 2002. V.A483. P.225-230.
17. Kaminsky A.K., Kaminsky A.A., Sedykh S.N., Sergeev A.P. Field distribution investigation in few types of helical undulators//In Proc. 18th Int. FEL Conf., Rome, Italy, 1996, p. II.109-II.110.
18. Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Kaminsky A.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S. Efficiency optimization of the JINR-IAP narrow-band millimeter wavelength FEL-oscillator// Proceedings of II Asian Symposium on Free Electron Lasers, Novosibirsk, 1996, p. 232– 239.
19. Елжов А.В., Гинзбург Н.С., Каминский А.К., Перельштейн Э.А., Песков Н.Ю., Седых С.Н., Сергеев А.П., Сергеев А.С. Режим стартерной моды в МСЭ-генераторе с брэгговским резонатором // Труды IV Научного семинара памяти В.П. Саранцева. Дубна, ОИЯИ, 2002, с. 33–39.
20. Ginzburg N.S., Goldenberg C.A., Kaminsky A.K., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Sergeev A.P. Millimeter-wave FEL-oscillator with a new type Bragg resonator: advantages in efficiency and selectivity// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Research A. 2000. V.A445. P.253-256.
21. Богаченков В.А., Гинзбург Н.С., Каминский А.А., Каминский А.К., Песков Н.Ю., Саранцев В.П., Седых С.Н., Сергеев А.П., Сергеев А.С.Высокоэффективный узкополосный ЛСЭ-генератор с брэгговским резонатором и обратным ведущим полем (начальные эксперименты). // ПисьмавЖТФ, 1995, т. 21, вып. 22, с. 44–50.
22. Ginzburg N.S., Kaminsky A.A., Kaminsky A.К., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S. High-efficiency single-mode Free-Electron Maser oscillator based on a Bragg resonator with step of phase of corrugation // Phys. Rev. Lett. 2000. V.84. P.3574-3577.
23. Elzhov A.V., Ginzburg N.S., Ilyakov E.V., Ivanov I.N., Kazacha V.I., Kaminsky A.K.,Kulagin I.S., Perelstein E.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N Sergeev A.P., Sergeev A.S., Zaitsev N.I. JINR-IAP FEM oscillator with Bragg resonator: experimental investigation and application// Strong Microwaves in Plasmas, Nizhny Novgorod, IAP RAS, 2003, v. 1, p. 190–194.
24. Kaminsky A.K., Elzhov A.V., Ivanov I.N., Kazacha V.I., Kosukhin V.V., Perelstein E.A., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Denisov G.G., Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Laziev E.M. JINR activity in microwave sources for future linear colliders// Proc. of 7th European Particle Accelerator Conference, Viena,2000, p. 2075-2077.
25. Elzhov A.V., Ginzburg N.S., Ivanov I.N., Kaminsky A.A., Kaminsky A.K., Kuzikov S.V.,Kazacha V.I., Kosukhin V.V., Laziev E.M., Perelstein E.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Sergeev A.P.,Shalyapin V.N., Sumbaev A.P., Tiutiunnikov S.I., Vardanyan A.O. Recent experiments on free-electron maser for two-beam accelerators// Proceedings of XVII International Conference on High Energy Accelerators, Dubna, 07–12 September 1998, p. 160–162.
26. Elzhov A.V., Ginzburg N.S., Gorbachev E.V. et all. Status of 30 GHz facility for experimental investigation of the copper cavity lifetime (CLIC collider project)// Proceeding of 26th free electron laser conference (FEL 2004), Trieste, Italy, August 29-September 3, 2004, p. 318-321. PDF file.
27. Elzhov A.V., Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Kuzikov S.V., Perelstein E.A., Peskov N.Yu., Petelin M.I., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S., Syratchev I.V., Zaitsev N.I. Test facility for investigation of heating of 30 GHz accelerating structure imitator for the CLIC project // Nucl. Instr. and Meth. Phys. Res. A. 2004. V.A528. P.225-230.
28. C.A.Goldenberg C.A., .Ginzburg N.S., .Kaminsky A.K., .Peskov N.Yu., Sedykh S.N.,Sergeev A.P. Precise Frequency Tuning in the Millimeter-wave FEL-oscillator with the Bragg resonator// Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A445, 2000, 257-260.
29. Ginzburg N.S., Elzhov A.V., Ilyakov E.V., Ivanov I.N., Kazacha V.I., Kaminsky A.K., Kulagin I.S., Perelstein E.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N Sergeev A.P., Sergeev A.S., Zaitsev N.I. Experiment on precise frequency tuning in the FEM-oscillator with the Bragg resonator// Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A483, 2002, 231-234.
30. . Ginzburg N.S., Elzhov A.V., Ilyakov E.V., Ivanov I.N., Kazacha V.I., Kaminsky A.K., Perelstein E.A., Peskov N.Y., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S. JINR-IAP FEM oscillator with Bragg resonator// Problems of Atomic Science and Technology. Series “Nuclear Physics Investigations” (39), 2001, № 5, p. 60–62.
31. Елжов А.В., Гинзбург Н.С., Зайцев Н.И., Иванов И.Н., Иляков Е.В., Каминский А.К., Косухин В.В., Кузиков С.В., Кулагин И.С., Песков Н.Ю., Перельштейн Э.А., Петелин М.И., Седых С.Н., Сергеев А.П., Сергеев А.С., Сырачев И.В. Стенд для исследования ресурса имитатора ускоряющей структуры коллайдера CLIC при воздействии мощного импульсного излучения на частоте 30 ГГц // Письма в Журнал «Физика элементарных частиц и атомного ядра». 2005. Т.2, №3 (126). С.102-105.
32. A.V.Elzhov, A.K.Kaminsky, A.P.Kozlov, E.A.Perelstein, S.N. Sedykh, A.I.Sidorov N.S.Ginzburg, S.V.Kuzikov, N.Yu.Peskov. JINR-IAP-CLIC experiment on copper cavity heating//High gradient RF 2006 Workshop, CERN, Geneva, 2006.
33. Гинзбург Н.С., Каминский А.К., Кузиков С.В., Перельштейн Э.А., Песков Н.Ю., Седых С.Н., Сергеев А.П., Сергеев А.С. // О возможности использования МСЭ с брэгговским резонатором для тестирования высокодобротных резонансных структур // ЖТФ. 2006. Т.76, №7. С.69-75.
34. DanilovYu.Yu., GinzburgN.S., GolubevI.I.,GorbachevE.V,, KaminskyA.K., KozlovA.P.. KusikovS.V., LebedevN.I., Perelstein E.A., Peskov N.Yu., PetelinM.I., PilyarN.V., RukoyatkinaT.I., SedykhS.N., SergeevA.P., SergeevA.S., VikharevA.A., ZaitsevN.I. Progress in CLIC-JINR-IAPRASexperimenton 30 GHzcoppercavityheating// Report at CLIC Meeting 2006.
35. DanilovYu.Yu., GinzburgN.S., GolubevI.I. KaminskyA.K., KozlovA.P., KuzikovS.V.,PerelsteinE.A., PeskovN.Yu., PetelinM.I., SedykhS.N., SergeevA.P., SergeevA.S. VikharevA.A., ZaitsevN.I.Firstfull-scaleresultinCLIC-JINR-IAPRASexperimenton 30 GHzcoppercavityheating// In book StrongMicrowaves: sourcesandapplications, IAPRAS, NizhnyNovgorod, 2009, v.1, P. 230-235.
36. DanilovYu.Yu., GinzburgN.S., GolubevI.I. GorbachevE.V.,KaminskyA.K., KozlovA.P., KuzikovS.V.,LebedevN.I., PerelsteinE.A., PeskovN.Yu., PetelinM.I., PilyarN.V., RukoyatkinaT.I., SedykhS.N., SergeevA.P., SergeevA.S. TarasovV.V.,VikharevA.A., ZaitsevN.I. Recent result of JINR- IAP experiment on RF cavity heating //CLIC 08 Workshop, CERN, 2008;_ http://indico.cern.ch/getFile.py/access? contribId= 190&sessionId=59&resId= 1&materialId= slides&confId=30383
37. Каминский А.К., Перельштейн Э.А., Седых С.Н., Гинзбург Н.С., Кузиков С.В., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. Демонстрация работы мощного 30-ГГц МСЭ на резонансную нагрузку //Письма в ЖТФ. 2010. Т.36, №5. С.37-46.
38. Вихарев А.А., Гинзбург Н.С., Голубев И.И., Данилов Ю.Ю., Зайцев Н.И., Каминский А.К., Козлов А.П., Кузиков С.В., Перельштейн Э.А., Песков Н.Ю., Петелин М.И., Седых С.Н., Сергеев А.П., Сергеев А.С. Эксперименты по импульсному циклическому нагреву медной поверхности на основе мощного 30 ГГц МСЭ // Письма в ЖТФ. 2011. Т.37, №3. С.16-22. 39. KaminskyA.K , GinzburgN.S., GolubevI.I., KoslovA.P.,KratkoA.F., KuzikovS.V., Perelstein E.A., Peskov N.Yu., PetelinM.I., SedykhS.N., SergeevA.P., SergeevA.S., VikharevA.A., ZaitsevN.I. JINR-IAPexperimentontheRFheating: Resultsanddataanalysis//Proc. of 8thInt. Workshop «Strong Microwavesand Terahertz Waves: Sources and applications», N.Novgorod, Russia, 2011. P. 313-314.
40. VikharevA.A., GinzburgN.S., GolubevI.I., DanilovYu.Yu., ZaitsevN.I., KaminskyA.K., KozlovA.P.. Kusikov S.V., Perelstein E.A., Peskov N.Yu.,Petelin M.I., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S. Pulsed cycling heating of copper surface using high-power 30-GHz free-electrjn maser//ISSN 1063-7850, Technical Physics Letters,2011,V.37.N2. p.102-105.
41. Ginzburg N.S., Golubev I.I., Kaminsky A.K., Koslov A.P.,Kuzikov S.V., Perelstein E.A., Peskov N.Yu., Petelin M.I., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S., Vikharev A.A., Zaitsev N.I. Experiment on pulse heating and surface degradation of a copper cavity powered by powerfull 30 GHz free electron maser// Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams 2011. V. 14. P.-041002.