طراحی کاواک و کوپلر‌ گرادیان بالا در باند s

مطالعات شتاب‌ دهنده خطی گرادیان بالا از جمله زمینه ‌های جدید حوزه شتاب‌ دهنده‌ ها می ‌باشد. مهم ‌ترین عامل محدودکننده گرادیان میدان الکتریکی در شتاب‌دهنده‌ های خطی، پدیده شکست رادیو فرکانسی است. مطالعات گسترده ای که در خصوص تاثیر جنس و روش ساخت کاواک‌ ها بر گرادیان قابل‌ دست‌ یابی انجام شده، نشان می‌ دهند که کاواک‌ های ساخته شده از مس سخت، که عملیات حرارتی بر روی آن صورت نگرفته است، در میدان‌ های بالا رفتار بهتری از لحاظ نرخ شکست رادیوفرکانسی از خود نشان می ‌دهند. استفاده از روش بریزینگ، به عنوان متداول‌ ترین روش در ساخت کاواک، مستلزم استفاده از کوره‌ های دمای بالا است که موجب نرم شدن ساختار مس می‌ شود. از این‌ رو به کارگیری روش ‌های non-brazing در ساخت کاواک‌ های گرادیان بالا مورد توجه قرار گرفته است. بر اساس تجربه موفق استفاده از روش انقباضی در ساخت کاواک‌های پروژه شتاب‌ دهنده خطی در پژوهشگاه دانش‌ های بنیادی، در پژوهش حاضر استفاده از این روش در طراحی و ساخت کاواک‌ های باند s گرادیان بالا پیشنهاد شده است که با جلب همکاری بین‌ المللی دنبال خواهد شد. طراحی رادیوفرکانسی کاواک، بررسی جزیی محدودیت شکست رادیوفرکانسی در آن و طراحی کوپلر در این کار انجام شده است. از جمله نتایج به دست آمده می‌توان به طراحی شکل و ابعاد مناسب کاواک و کوپلر با هدف افزایش حداکثری گرادیان میدان و دست‌یابی به میدان  mv/m138 و نرخ شکست رادیوفرکانسی کم‌ تر از bpp/m 6-^10 در توان ورودی mw 8 و پارامتر s11 برابر db -60 برای کوپلر اشاره نمود.

design of high gradient s-band cavity and coupler

studies on high gradient linear accelerators are among the new areas in the field of accelerators. the most important factor that limits the electric field gradient in linear accelerators is the radio frequency breakdown. many studies have been conducted on the effect of the material and manufacturing method of cavities on the achievable gradient, which shows that rigid structures fabricated without high-temperature processes achieve a better high gradient performance. employing the brazing method, as the most common method for construction of cavities, requires the use of high-temperature furnaces, which causes softening of the copper. therefore, using non-brazing methods to construct high gradient cavities has been considered. based on the experiences gained in the national electron linear accelerator project at the institute for research in fundamental science (ipm) and the shrinking fit method used to fabricate and assemble its acceleration cavities, the design and construction of high gradient s-band cavities are in progress with international cooperation. radiofrequency design of cavity with vacuum breakdown consideration and coupler design are discussed. achieving the appropriate shape and dimensions of the cavity and coupler for maximizing the axial electric field (134 mv/m) with a breakdown rate of less than 10^-6 bpp/m at 8 mw input power and s11 parameter -60 db for the coupler are the results of this article.