Ó³ Ÿ , º 7(205) Ä1403 ˆ ˆŠ ˆ ˆŠ Š ˆ. ˆ É ÉÊÉ ±² μ Ë ±, μ μ μ, μ Ö ² ±É μé Ì Î ± É ÉÊÉ, É ²

Transcript

1 Ó³ Ÿ , º 7(205) Ä1403 ˆ ˆŠ ˆ ˆŠ Š ˆ ˆ ˆ Š ˆŸˆ. ˆ. ² ²Ò± a,.. Œ ϱ a, Œ.. μ a,1, ƒ.. Ê ±μ a, ƒ.. ±μ a,.ˆ.ƒ Î,.. Š É,.. μ, ƒ.. ÊÎ,.Š. μé ³±,.. ² μ μ ±,. ƒê a Ñ Ò É ÉÊÉ Ö ÒÌ ² μ, Ê ˆ É ÉÊÉ ±² μ Ë ±, μ μ μ, μ Ö ² ±É μé Ì Î ± É ÉÊÉ, É ² ˆŸˆ ÊÉ Ö μéò μ μ Õ μéμé ËμÉμ ±Éμ ²Ö Ê ÊÐ Ì Ô² ±É μ - μ É μ ÒÌ ±μ²² μ ² μ μ μ ÒÌ Ô² ±É μ Ì. É ÉÓ É Ö μ μ É ËμÉμ Êϱ Ô Õ 30 ±Ô, μ Ò ÕÉ Ö ±μ Í Í Ö μ Î μ μ (μ ²ÊÎ ³μ μ ÉÒ²Ó μ Éμ μ Ò) ËμÉμ± Éμ ² μ Ö É ± Ì ± Éμ μ, μ μ ³Ò É ±μ²² μ Í ˆ ( É ², ²μ ± Ö). Ò É Ö μ ÉμÖ μé μ μ Õ ËμÉμ ±Éμ Ô - Õ Ô² ±É μ μ μ 400 ±Ô Ê ± ²Ó Ò³ 10- ² Ò³ μ³. Photoinjector prototype for future electronäpositron colliders and free electron lasers is being constructed at JINR. 30 kev bench setup, ªtransmissiveª photocathode conception and such cathodes investigations in collaboration with IEE SAS are described. Progress report on construction of the photoinjector with the electron energy of up to 400 kev with unique 10-ps laser driver is given. PACS: Bx; i ˆ ÊÐ É ÊÕÐ ² Ê ³Ò Ê É μ ± ²Ö ² μ μ ² É Ë ± Î É Í, ²Ö Í ²ÊÎ Ö Ò μ±μ ³μÐ μ É Ò μ±μ Ö ±μ É ² Ì μ μ ÒÌ Ô² ±É μ Ì, É ± ²Ö Ê Ì ³ É ÊÕÉ ÉμÎ ±μ É ÒÌ Ô² ±É μ - ÒÌ Êαμ μ Ê É± ³, μ ² ÕÐ ³ ³ ²Ò³ Ô³ ÉÉ μ³ μ²óï ³ Ö μ³. ± ³ ÉμÎ ± ³ Ò ËμÉμ ±Í μ Ò É ³Ò. ² μ Ö ËμÉμ ±Éμ Ê ³μ μ μ²êî ÉÓ Ô² ±É μ Ò Êα, μë ² μ Ò μ ³ ÍÊ μ μ ±μ ÒÌ ±μ- μé± Ì Ê É±μ, Ì μ μ ÒÌ Ê ±μ ÖÕÐ ³ - μ² ³. μ ³ Ò ËμÉμ - ±Éμ Ò ±²ÕÎ ÕÉ Ö μ μ ÒÌ É É ³: -ËμÉμ ±Éμ ËμÉμ ±Éμ Ö³μ μ É Ö. μ ² ³ Í Õ ± Î É ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ Ê É±μ ³ ²Ò³ ² ± ³Ò³ Ö μ³ μ Î É Ô² ±É μ Ö Êϱ ËμÉμ± Éμ μ³. Î ³ ²μ μ Ô³ ÉÉ ÔÉ Ì Êϱ Ì Ê ² Î ² ± ³μ μ Ö μ Ê ÒÌ Î É Ê É ³ Ö Ò μ±μ μ²óé μ μ Ö Ö (100Ä500 ± ) ²Ö 1 nozdrin@jinr.ru

2 μéμé ËμÉμ ±Éμ ˆŸˆ 1399 ±μ³ Í ² μ É É μ μ Ö. ²μ μ É μ Î Ö Ò μ±μ μ²óé μ μ μ ʳ ²ÖÕÉ ² ± É ²Ó μ É ËμÉμ ±Éμ μ Ö³μ μ É Ö ²Ê Éμ μ, ÎÉμ É ±μ μ É ÉμÎ ± Ì ±É ÊÕÉ Ö ³ ³ ²Ó Ò³ É ³ μ Ò³ Éμ±μ³, μ ± ÕÐ ³ ² É μ² μ Ô³. Œ μ ² μ É ²Ó ± Ê Ò μ É ² Î É ²Ó ÒÌ Ê Ìμ μ É ±μ μ É ËμÉμ ±Éμ μ μ μ² ÕÉ ² μ Ö - μé± Í ²ÓÕ μ É ³ Í ³ É μ μ ± μ ÒÌ Ï. ˆŸˆ ²μ ±μ Í Í Ö μ Î μ μ ËμÉμ± Éμ, μ Í ³μ μ ²Ö ² - μ μ Êα. ²Ö ² μ Ö É ± Ì ± Éμ μ Ò² μ É ËμÉμ Êϱ Ô Ô² ±É μ μ μ 30 ±Ô ² É ²Ó μ ÉÓÕ ³ ʲÓ, ³μ É μé μ²ó Ê ³μ μ - μ μ ², 15 ² 75. ÉμÖÐ ³Ö μ É Ö É ËμÉμ ±Éμ Ô Õ Ô² ±É μ μ μ 400 ±Ô Ê ± ²Ó Ò³ ² Ò³ μ³ ±μ ±Ê μ μ μ, μé Ò³ ±μ²² μ Í ˆ. 1. Š ˆŸ ƒ Š Šμ Í Í Ö μ Î μ μ ËμÉμ± Éμ Å É ²μ μ ˆŸˆ ±μ Í Í μ²μ μ ËμÉμ± Éμ [1, 2]. μ²ò ËμÉμ± Éμ É ²Ö É μ μ Ï Ê Éμ²Ð μ ±μ²ó±μ ³ ²² ³ É μ Í ² Î ± ³ ² ±μ Î ± ³ μé É ³ Í É. ƒ μ³ É- Ö É ±μ μ ± Éμ μ μ²ö É Ê ² Î ÉÓ ± Éμ Ò ÒÌμ Î É μ Ì μ É μ μ ËμÉμÔË- Ë ±É, μ Ê ²μ ² μ μ μ ³ ²Ó μ ± μ Ì μ É ³ É ² ±μ³ μ Éμ Ô² ±É Î - ±μ μ μ²ö μ² Ò ËμÉμ (É ± Ò ³Ò ±Éμ ²Ó Ò ËμÉμÔ² ±É Î ± ÔËË ±É, [3, 10.4]). μí Ô± ³ É ²Ó ÒÌ ² μ μ²ò ËμÉμ± Éμ Ò² ³ μ - Î Ò Å É±Ê ³ É ²² Î ±μ μ μ²μ± ³ É μ³ 30 ³±³ ³ μ³ ÖÎ ± ³±³. ± Ö É± ²Ê É μ ²μ ±μ ²Ö μ Ö ² μî ÒÌ ± Éμ μ - ² Î ÒÌ ËμÉμ³ É ²μ Å ± ± ³ É ²²μ, É ± μ²ê μ μ ±μ. ²³ μ μ μ Ò Ê ² - μ Ò ( ) ² ± μ ² Ó ± ± ³ Éμ μ³ ±É μ μ ³ É μ μ μ Ò² Ö ³ Ï Ê ² μ ³ μ Ar H 2 (D 2 ), É ± μ ³ μ μ Ë Ò CH 4 + D 2 (H 2 )+Ar. μ± μ ² Ö μμé μï Ö Ë Éμ μ ²³ μ Ë - ² ± Ì ± Éμ Ò ÒÌμ ± Éμ μ. ² Ô³ μ ÒÌ μ É ² Î ÒÌ μ Íμ ² μ± ²³ μ μ μ μ μ Ê ² μ- μ É ², ÎÉμ μí Ô² ±É μ μ Ô³ ²μ± ² Ê É Ö Í Ì É ² É - Ë É/ ²³ / ±Êʳ ± Éμ μ ÔËË ±É μ ÉÓÕ Ê ²Ö É μμé μï Ë sp 2 ( Ë É) sp 3 ( ²³ ). ± ³ μ μ³, ³ ÕÐ Ö ÉμÖÐ ³Ö Ô± ³ É ²Ó Ò ³ É - ² [4Ä7], μ É ÕÐ ÉμÔ³ Õ Ô² ±É μ μ ±Êʳ ³ ± μ É Ê±ÉÊ μ - ÒÌ μ² ± É ²² Î ± Ì ²³ μ μ μ ÒÌ ² μ±, μ É ²Ö É μ ³μ μ ÉÓ μ Ö Ì Í μ μ Éμ ±μ μ É ²Ó μ μ ËμÉμ± Éμ, ÔËË ±É μ μé ÕÐ μ Ï μ±μ ±É ²Ó μ μ ² É É ÊÕÐ μ ʲÓÉ ±Êʳ ÒÌ Ê ²μ. Š Éμ Ò μ μ GaAs μ μ²öõé μ²êî ÉÓ Ô² ±É μ Ò μ É ÓÕ μ²ö Í μ- ² 80 %, ²Ê Î μ É ±μ ± Éμ, ± ³ Ê, ² Ê É Ö μ²ó μ ÉÓ ÉμÎ ± μ²ö μ ÒÌ Ô² ±É μ μ ILC. ÉμÎ Ò ± Éμ (. 1) GaAs- ² É ± Éμ²Ð μ 0,4 ³³ Ò² μéμ ² ³ Éμ μ³ É ² Ö ² ³ CCl 2 F 2 [8]. ˆ ² μ ± Éμ- μ μ ÒÌμ É ±μ μ ± Éμ μ μ² ²μ μ Ê ÉÓ μ ³μ μ É μ Î ÕÐ Éμ μ Ò É Ì μ²μ.

3 1400 ² ²Ò±. ˆ Š Éμ Ò Ê ² Êϱ μ Î Ò³ ËμÉμ± Éμ μ³ Ëμ μ μ μ ( ³±³) ²² Ö ² Ê É Ö μ μ Î ÒÌ ËμÉμ± Éμ μ μ ²μ ± Ì ± Í Ë μ²ó μ ³ ³ Éμ μ ±Êʳ μ Éμ ±μ ² μî μ É Ì μ²μ. 2. Šˆ ²Ö ² μ Ö ³ É μ É ³μ- ËμÉμ± Éμ μ (± ± μ²òì μ Î ÒÌ, É ± É Í μ ÒÌ ) Ò² μ É ËμÉμ Êϱ [9]. μ Ò³ Ô² ³ É ³ É (. 2) Ö ²ÖÕÉ Ö ËμÉμ Êϱ Ö³μ μ É Ö, Ëμ±Ê ÊÕÐ ³ É ±μ ±É ÊÕ- Ð ³ μ ³μɱ ³, μ É Î ± Ö É ³ Nd:YAG ÒÌ ² LOTIS TII ² μ μ² Ò 266 ³: LS-2134 (τ imp =15, E =15³ ) LS-2151 (τ imp =75, E =3³ ). μî ±Êʳ ± ³ É Å ÌÊ 10 8 Éμ. 2014Ä2015. μ É Î ±ÊÕ É ³Ê Ò² μ ² Ò ²μ± μ ²Õ - Ö (²Õ³ Í É Ò Ô±, Ò μ±μîê É É ²Ó Ö μ± ³ Prosilica GC1380 ) É Í Ö ³ Ö Ô³ ÉÉ μ²ó μ ³ ³ μ μ μ μ²μî ÒÌ É ±Éμ μ. Š Éμ - μ Ö Êϱ Ò²μ Ê ² Î μ 12 μ 30 ±. ÊÉ Ö μéò μ μ Õ É É Í ³ Ö Ô³ ÉÉ Ð ² Ò³ ³ Éμ μ³, ±μéμ Ö ²Ó Ï ³ Ê É É ËμÉμ ±Éμ.. 2. Ð É ËμÉμ Êϱ

4 μéμé ËμÉμ ±Éμ ˆŸˆ ˆ Š É ³ É ËμÉμ Êϱ Ö ²Ö É Ö μ ³Ò É ËμÉμ ±Éμ Ö³μ μ É Ö Ô Õ Ô² ±É μ μ μ 400 ±Ô. ± Î É μ μ ² ³ Ê É μ²ó μ ÉÓ Ö μ Ö μ ³ É μ ˆ É ³ [10, 11] ³ É ³, ʱ Ò³ É ² Í. μ Ò ³ É Ò ² μ μ ² μ² Ò, ³ ³ É ² É ²Ó μ ÉÓ ³ ± μ ³ ʲÓ, Î 260Ä266 8Ä12 Ö ³ ± μ ³ ʲÓ, ³± 1,85 ² É ²Ó μ ÉÓ ³ ± μ ³ ʲÓ, ³± 800 ²μ ³ ± μ ³ Ê²Ó μ ³ ± μ ³ Ê²Ó 8000 ÉμÉ μ Éμ Ö ³ ± μ ³ Ê²Ó μ, ƒí 10 ˆ ³ Î ÉμÉÒ μ Éμ Ö ² ÒÌ ³ ± μ ³ Ê²Ó μ ÕÐ ³ Éμ μ± ²μ, ÎÉμ μ ˲ʱÉÊ ÊÕÉ μî Ó Ê ±μ³ É ² Å μ±μ²μ 10 ƒí ( μ ±É- μ Î 50Ä100 ƒí) Å É ÕÉ Ö Ï μ±μ³ μ Î ÉμÉ: ±1,3 ±ƒí. ÖÖ Î ÉμÉ μ Éμ Ö ³ Ê²Ó μ μ ² μ²êî μ μ μ μ ³ Ö É Ö - Î É ²Ó μ Éμ²Ó±μ ²ÊÎ ³ Ö É ³ ÉÊ Ò μ± Ê ÕÐ Ò. ± ²Ó μ ÉÓ ±²ÕÎ É Ö Éμ³, ÎÉμ μ μ ² É É Î Ò³ ²Ö ² - μ μ μ μ É μ Ö ² Î ³ ³ É μ, ± Ò ±μéμ ÒÌ Ö ²Ö É Ö ±μ Ò³. ±μ μ É ³ ²Ó μ Ì μî É μ μ²ö É Ö ÉÓ μ Ò μ±μ ±μ ±Ê Éμ μ μ μ É É ³Ò Í ²μ³ Ò ± ² ÒÌ μ ²Ö Ê ±μ É ²Ó μ É Ì ±. Ð ² μ μ É ² μé ÕÐ ² ²Ö É ËμÉμ ±Éμ

5 1402 ² ²Ò±. ˆ Ò μ±μ μ²ó Ò ÉμÎ ±. 5. ³ É ËμÉμ ±Éμ ± Î É ÉμÎ ± Ò μ±μ μ Ö Ö Ê É μ²ó μ ÉÓ Ö Ò μ±μ μ²óé Ò ÉμÎ ± Glassman PS/OS400N3.5GE9 (. 4). ³ É, μ μéμ ² Ö ± Ê É - μ ± Ê ±μ ÖÕÐ É Ê±ÉÊ Ò, É ². 5. Š ˆ μ ² μ ÒÌ 2014Ä2015. μé Ô Ö Ô² ±É μ μ É ËμÉμ Êϱ Ê ² Î ² Ó μ 30 ±Ô, É ³Ê μ É ± Ò² μ ² Ò É Í Ö ³ Ö Ô³ É- É μ μ ³ μ μ μ μ²μî ÒÌ É ±Éμ μ μ³μ Éμ. ² Ê É Ö μ ² Ð μ μ É Í ³ Ö Ô³ ÉÉ μ²ó μ ³ Ð ² μ μ ³ Éμ. ÊÉ Ö μéò μ μ Õ É ËμÉμ ±Éμ Ô Õ Ô² ±É μ μ μ 400 ±Ô, Ò ËμÉμÔ² ±É μ Ò É μ ÕÉ Ö ±μ Í 2016 Ä Î ² ˆ Š ˆ 1. Nozdrin M. A. et al. Hollow Photocathode Conception for e-gun // Proc. of the XXII Russ. Part. Accel. Conf. (RUPAC2010), Protvino, Russia, Sept. 27 Ä Oct. 1, 2010 / Ed. by M. Kuzin, V. R. Schaa P. 59Ä Nozdrin M. A. et al. Hollow Photocathode Prototype for e-gun // Proc. of the 10th Eur. Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerators (DIPAC2011), Hamburg, Germany, May 16Ä18, 2011 / Ed. by M. Marx et al P. 242Ä244.

6 μéμé ËμÉμ ±Éμ ˆŸˆ μ μ Î.., μ μ².. Î ± μ μ Ò Ô² ±É μ ±Êʳ μ É Ì ±. Œ.: Ò Ï. ϱ., Huran J. et al. Photocathode Based on Deuterated Diamond Like Carbon Films Prepared by Reactive Magnetron Sputtering and PECVD Technology // Proc. of the Ninth Intern. Conf. on Advanced Semiconductor Devices & Microsystems (ASDAM2012), Smolenice, Slovakia, Nov. 11Ä15, P. 263Ä Huran J. et al. Structural and Physical Characteristics of PECVD Nanocrystalline Silicon Carbide Thin Films // Phys. Procedia V. 32. P. 303Ä Balalykin N. I. et al. Detailed Investigation of the DLC Films in the Transmissive Photocathode DC Gun Application // 2nd Intern. Conf. on Emission Electronics (ICEE2014), Saint-Petersburg, Russia, June 30 Ä July 4, P. 1Ä5. DOI: /Emission Huran J. et al. Transmission Photocathodes Based on Stainless Steel Mesh Coated with Deuterated Diamond Like Carbon Films // Nucl. Instr. Meth. A V P. 14Ä Huran J. et al. GaAs Mesh Type Transmission Photocathode Prepared by Inductively Coupled Plasma CCl 2F 2 Etching of GaAs Substrate // Proc. of the 1st Intern. Conf. on Advances in Electronic and Photonic Technologies P. 233Ä Balalykin N. I. Researching the Characteristics of Photo- and Thermoemission Cathodes // Phys. Part. Nucl. Lett V. 5, No. 7. P. 605Ä Balalykin N. et al. JINR Powerful Laser Driver Applied for FEL Photoinjector // Proc. of the 5th Intern. Part. Accel. Conf. (IPAC2014), Dresden, Germany, June 15Ä20, 2014 / Ed. by C. Petit-Jean- Genaz et al P. 2906Ä Gacheva E. I. et al. Laser Driver for a Photoinjector of an Electron Linear Accelerator // IEEE J. Quant. Electronics V. 50, No. 7. P. 522Ä529.