В России появилась отечественная технология создания линейных ускорителей электронов и позитронов

Новосибирский ИЯФ СО РАН разработал российский клистрон для линейных ускорителей электронов и позитронов.

 © www.inp.nsk.su

Линейный ускоритель — одна из основных частей ускорительного комплекса СКИФ. Именно здесь формируется пучок электронов, который поступает сначала в бустер-синхротрон, а потом в накопитель — источник синхротронного излучения. Параметры отправляемого в бустер пучка частиц также формируются в линейном ускорителе. В нем необходимо получить энергию частиц 200 мегаэлектронвольт (МэВ), 55 сгустков электронов с периодом 5.6 наносекунд и с зарядом в каждом сгустке 0.3 нанокулон. Длина каждого сгустка должна быть около нескольких миллиметров.

В линейном ускорителе электроны быстро набирают скорость, близкую к скорости света, а их траектория корректируется магнитной системой. Уже сформированные в линейном ускорителе пучки с частотой 2856 Гц поступают в бустер-синхротрон и ускоряются до рабочей энергии 3000 МэВ, а затем — в накопительное кольцо СКИФ длиной почти полкилометра. Здесь происходит накопление необходимого для исследователей количества частиц, которые движутся по круговой орбите, формируемой магнитами, и излучают синхротронное излучение. Это излучение по специальным каналам подается пользователям центра: биологам, химикам, геологам, материаловедам и другим. С его помощью они проводят свои работы, например, определяют элементный состав вещества, изучают свойства новых материалов, исследуют быстропротекающие процессы, расшифровывают структуру белков и многое другое.

 © www.inp.nsk.su

Для ускорения пучка электронов в линейном ускорителе СКИФ до 200 МэВ необходимы мощные высокочастотные усилители — клистроны с выходной СВЧ мощностью более 50 мегаватт, создающие в структуре линейного ускорителя ускоряющее поле. Клистрон преобразовывает мощность непрерывного пучка в сверхвысокочастотную, то есть из непрерывного тока делает ток, который имеет частоту колебаний около 3 гигагерц. Клистрон — это преобразователь энергии электронов в энергию СВЧ колебаний. Небольшая СВЧ мощность, 500 Ватт, которая подается на вход клистрона, на выходе усиливается в сто тысяч раз.

«Клистроны с необходимыми нам параметрами производятся только в CPI (США), французской Thales и японской компанией Canon, у которой планировалось приобрести клистроны. Canon, следуя антироссийской политике санкционной блокады, отказал в поставке СВЧ-усилителей, разорвав подписанный контракт, и специалисты ИЯФ СО РАН были вынуждены в срочном порядке начать изготовление клистрона своими силами. Клистрон — довольно сложное устройство, мы работали над его созданием в фоновом режиме много лет, но поскольку раньше его можно было купить, и у нас не было строгой мотивации. Санкции заставили нас как следует взяться за это дело, и у нас получилось, и получилось неплохо. Клистрон работает надежно, и наше экспериментальное производство приступило к изготовлению первых серийных приборов. Таким образом, можно констатировать, что, совместно с ранее разработанными в ИЯФ СО РАН высоковольтными модуляторами, ускоряющими структурами, электронной пушкой, другим оборудованием, в Российской Федерации появилась полная отечественная технология создания линейных ускорителей электронов и позитронов, необходимых для источников синхротронного излучения, коллайдеров и других ускорительных проектов» — прокомментировал заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН, директор ЦКП «СКИФ».