ФОРИНЖЕКТОР КОМПЛЕКСА ВЭПП-5. СОСТОЯНИЕ РАБОТ.

М.С. Авилов, А.В. Александров, А.В. Антошин, О.Ю. Баженов, П.А. Бак, Ю.М. Боймельштейн Р.Х. Галимов, К.В. Губин, Н.С. Диканский, А.Г. Иголкин, И.В. Казарезов, В.Э. Карлин, Н.А. Киселева, С.Н. Клющев, О.В. Корозников, А.Н. Косарев, Н.Х. Кот, Д.Е. Куклин, А.Д. Лисицин, П.В. Логачев, Л.А. Мироненко, А.В. Новохатский, В.М. Павлов, И.Л. Пивоваров, А.М. Резаков, В.С. Северило, Ю.И. Семенов, Б.А. Скарбо, А.Н. Скринский, Д.П. Суханов, Ю.Ф. Токарев, А.В. Филиппов, А.Р. Фролов, В.Д. Хамбиков, А.Н. Шарапа, А.В. Шемякин, С.В. Шиянков. ИЯФ им. Будкера, Новосибирск, Россия.

ВВЕДЕНИЕ.

Основные параметры, состав и описание отдельных узлов форинжектора достаточно подробно отражены в работах [1-8]. Важнейшие параметры форинжектора приведены ниже, а общая схема показана на рис. 1.
Рис. 1. Общая схема форинжектора.
 
Энергия пучков
510 МэВ
Число электронов в сгустке
1011
Число позитронов в сгустке
109
Частота следования сгустков
50 Гц
Разброс энергий: 
 
в электронном сгустке
±1%
в позитронном сгустке
±3%
Рабочая частота
2856 MГц
Импульсная мощность клистрона
63 МВт
Число клистронов
4
Полная потребляемая мощность
1 МВт
Форинжектор состоит из линейных ускорителей на энергию 300 и 510 МэВ, системы изохроного поворота 300 МэВ-ного пучка на 180о, конверсионной системы и ВЧ фотопушки. Ускоритель на энергию 300 МэВ предназначен для получения позитронов (ожидаемый коэффициент конверсии 3-6%), а 510 МэВ-ный ускоритель ускоряет как позитронные сгустки, полученные в конверсионной системе, так и электронные сгустки, сформированные в ВЧ фотопушке. Линейные ускорители состоят из набора ускоряющих модулей. Основными элементами модуля являются: клистрон 5045 10-см диапазона, модулятор клистрона, система умножения СВЧ мощности, волноводная система и ускоряющие секции на бегущей волне.

ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ РАБОТ.

В течение 1996-97 годов продолжались работы по проектированию, изготовлению, монтажу, настройке и испытаниям элементов форинжектора. Основные усилия были направлены на монтаж и запуск в эксплуатацию прототипа форинжектора, а также созданию специализированного участка высоковакуумной технологии для изготовления ускоряющих секций и других ВЧ элементов форинжектора в ЭП ИЯФ.

Прототип форинжектора был создан для испытаний основных элементов ускорителей на высоких уровнях СВЧ мощности и определению основных параметров ускоряющей секции. Более подробно прототип и его испытания описаны в докладе на данной конференции . Здесь же отметим, что схема прототипа аналогична первоначальной части 300 МэВ-ного ускорителя (см. Рис.2), а в качестве прототипа секции использовалась ускоряющая структура с постоянным импедансом на бегущей волне (bu=1, рабочий вид колебаний O=2¶/3, частота 2797 МГц) длиной 2.5 м. СВЧ мощность для секции обеспечивалась ВЧ модулем на базе клистрона КИУ-12 и системой умножения мощности. После тренировки и подбора оптимальных режимов работы (фокусирующей системы и системы синхронизации) были получены следующие параметры прототипа:

Энергия электронов
44 МэВ
Число электронов в импульсе
1.2 x 1010
Частота повторения
50 Гц
Энергетический разброс
±0.5%
Рабочая частота
2797 МГц
Средний темп ускорения в ускоряющей секции
17 МэВ/м

Рис. 2. Схема прототипа форинжектора.

В ЭП ИЯФ создан участок высоковакуумной технологии для изготовления ускоряющих секций и других ВЧ элементов форинжектора. Он включает помещение для чистой сборки, зал вакуумных печей, систему ультразвуковой мойки с использованием деионизованной воды, п омещения для форвакуумных насосов, предварительной мойки и "холодных" СВЧ измерений.

Изготовлена и установлена чистая комната с системой очистки и кондиционирования воздуха. В настоящее время ведется наладка и запуск оборудования, а к середине ноября 1997 планируется изготовление первых трех секций форинжектора полностью по чистой тех нологии.

Успешное испытание прототипа ускоряющей секции, завершение работ по созданию участка чистой технологии и готовность к серийному производству основных узлов форинжектора позволяют к концу текущего года приступить к изготовлению, монтажу и настройке и ис пытаниям первоочередной части 300 МэВ-ного ускорителя форинжектора. Она включает (см. Рис. 3) термоэлектронную пушку, систему продольной компрессии электронного сгустка, три ускоряющих секции, питающиеся от одного клистронного поста через систему умножения мощности, а также соответствующие элементы фокусирующей системы, волноводного тракта, системы диагностики пучка и управления.

Рис. 3. Первоочередная часть форинжектора.

СОСТОЯНИЕ ДРУГИХ РАБОТ ПО ФОРИНЖЕКТОРУ.

Завершаются работы по наладке 200 кВ термопушки. Ведутся работы по производству, монтажу и настройке системы задающих ВЧ генераторов и синхронизации. Система состоит из генератора-синтезатора, работающего на 32-й субгармонике (89.25 МГц) базовой частоты форинжектора 2856 МГц, импульсных ВЧ усилителей для питания 2-х четверть волновых резонаторов субгармонического группирователя (178.5 МГц, 16-ая субгар моника) с мощностью до 20 кВт каждый и 4-х импульсных усилителей на частоте 2856 МГц с мощностью до 500 Вт каждый для возбуждения 4-х клистронов 5045. Первый из усилителей на 2856 МГц уже испытан и готов к работе. Оба субгармонических резонатора прошли холодную настройку, вакуумные испытания и подготовлены к монтажу на рабочее место. Все элементы волноводного тракта и системы умножения мощности, необход имые для подключения первых трех секций изготовлены, начат их монтаж. Клистронный пост для питания первых трех ускоряющих секций испытан ранее [7-8] и готов к работе. Все необходимые элементы фокусирующей системы изготовлены и прошли проверку при испытании прототипа. Во время этих испытаний прошли настройку и проверку также элементы систем диагностики и управления.

В клистронной галерее завершаются пусконаладочные работы на втором модуляторе для клистронов 5045. Особенностью этого модулятора является использование в нем схемы импульсного заряда формирующей линии, а сама фомирующая линия выполнена с воздушной изол яцией на конденсаторах типа К75-54. Завершаются работы по монтажу и подготовке к наладке третьего модулятора.

Завершается производство волноводного тракта форинжектора, систем умножения мощности (первая из 4-х подготовлена к СВЧ испытаниям на проектном уровне входной мощности 60 МВт и будет использована для питания начальной части 300 МэВ-ного ускорителя), иде т производство большой партии квадрупольных линз, 60о поворотных магнитов форинжектора.

Ведутся работы по макетированию согласующего устройства конверсионной системы и разрабатывается конструкция конверсионной мишени.

На прототипе СВЧ фотопушки с GaAs фотокатодом после успешных вакуумных и СВЧ испытаний [8] проведены полномасштабные испытания катодного узла с GaAs фотокатодом в ускоряющем поле СВЧ резонатора. Состояние работ по СВЧ фотопушке и рез ультаты этих испытаний представлены в докладах на данной конференции.

Литература.

  1. N.S. Dikansky et al., "Status of the VEPP-5 Complex". Proc. 1994 Fourth European Part. Acc. Conf., London, June 27, p 482.
  2. A.V. Novokhatski et al., "Electron-positron Preinjector Complex at Novosibirsk". Proc. 1994 Int. Workshop SOURCES'94, Schwerin, Germany, Sept.29-Oct.4.
  3. М.С. Авилов, А.В. Александров и др. "Форинжектор для электрон-позитронных фабрик". XIV Совещание по ускорителям заряженных частиц, 1996, Протвино, Россия.
  4. N.S. Dikansky et al., "Modulator for Klystron 5045". Proc. 1995 Part. Acc. Conf. on High-Energy Acc., Dallas, Texas, USA, May 1-5.
  5. M.S. Avilov, A.V. Novokhatski, "A Single Bunch Compression in the Exponential Field". Proc. 1994 Fourth European Part. Acc. Conf., London, June 27, p971.
  6. A.V. Aleksandrov et al., "A Prototype of RF Photogun for injector of VEPP-5". Presented at EPAC96, June 10-14, Sitges, Barcelona.
  7. A.V. Aleksandrov et al. Electron-positron preinjector of VEPP-5 complex. Proc. 1996 Linear Acc. Conf. Geneva, Switzerland. pp. 821-823.
  8. М.С. Авилов, А.В. Александров и др. "Форинжектор Ускорительно-Накопительного Комплекса ВЭПП-5. Состояние Работ." XV Совещание по ускорителям заряженных частиц, 1996, Протвино, Россия.