Design of Planar Millimeter-Wave Metallic Structures for Wakefield Acceleration
Design of Planar Millimeter-Wave Metallic Structures for Wakefield Acceleration
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用于韦克场加速的平面毫米波金属结构设计
DOI：
10.1007/s10762-018-0545-8
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Zhang L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang L
工作在毫米或亚太赫兹频率和短脉冲宽度的直线加速器具有低功耗和高重复率的优点。本文设计了工作在210 GHz不同模式的平面金属加速结构。还进行了公差研究，以确定几何参数对尾流加速性能的敏感性。利用达累斯伯里实验室紧凑型线性高级研究加速器(CLARA)测试设备的束流参数模拟了产生的尾流场。对于电荷为250pC、束团长度为0.27 mm(0.9ps)、能量为55 MeV的单电子束团，模拟得到的等效加速度梯度为20 mV/m。相对温和的加速度梯度受到单束电荷的限制。使用总束团电荷较大的束团列车可以进一步改善加速度梯度。模拟结果表明，在10束团束流驱动下，可产生100 mV/m的加速度梯度。
Linear accelerators operating at millimeter or sub-terahertz frequencies and short pulse duration have the advantages of lower power consumption and high repetition rate. In this paper planar metallic accelerating structures with different modes operating at 210 GHz were designed. A tolerance study was also carried out to determine the sensitivities of the geometric parameters to the wakefield acceleration performance. The generated Wakefield was simulated using the beam parameter of the Compact Linear Advanced Research Accelerator (CLARA) test facility at Daresbury Laboratory. For a 55 MeV single electron bunch with charge of 250 pC and a bunch length of 0.27 mm (0.9 ps), an equivalent acceleration gradient of 20 MV/m was achieved in the simulation. The relatively modest acceleration gradient was limited by the charge in a single bunch. The acceleration gradient could be further improved by using a bunch train which has larger total bunch charge. From the simulation, the acceleration gradient of 100 MV/m can be generated when it is driven by a 10-bunch beam train.
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