Микроволновые ондуляторы: путь к эффективному компактному рентгеновскому ЛСЭ

Наибольшие перспективы в создании мощных коротковолновых источников когерентного излучения в настоящее время связаны с рентгеновскими ЛСЭ (X-FEL). Однако основными проблемами современных ЛСЭ остаются колоссальные размеры установок, низкий КПД и высокие требования к качеству рабочих пучков.В качестве подхода, ориентированного на решение указанных проблем, в рамках проекта предлагается цикл теоретических и экспериментальных исследований новых схем комптоновских ЛСЭ-скаттронов. Использование встречной частицам волны накачки (СВЧ-ондулятора) миллиметрового диапазона (вместо «традиционных» магнитостатических ондуляторов, период которых ограничен несколькими сантиметрами) дает возможность существенно снизить энергию электронного пучка, необходимую для работы в рентгеновском диапазоне, и, в итоге, снизить длину как ускорителя, так и пространства взаимодействия ЛСЭ, а также увеличить КПД генерации и редуцировать чувствительность к скоростному разбросу.Целью проекта является развитие концепции рентгеновского ЛСЭ-cкаттрона, разработка систем микроволновых ондуляторов и отработка ключевых компонентов этих систем в модельных экспериментах, в том числе:1. Развитие теории различных типов рентгеновских ЛСЭ, основанных на рассеянии микроволновой волны накачки на плотном электронном сгустке. Исследование возможностей повышения эффективности ЛСЭ за счет использования новых режимов работы с секционированными и профилированными СВЧ ондуляторами.2. Разработка и создание микроволновых ондуляторов для ЛСЭ, включая предложенную авторами их новую разновидность - так называемые «летящие» ондуляторы, в том числе, с профилированными параметрами и др.3. Разработка и создание нового типа пространственно-развитых релятивистских мазеров суб-гигаваттного уровня мощности, работающих от миллиметрового вплоть до субмиллиметрового диапазона и предназначенных для запитки микроволновых ондуляторов. Демонстрация работоспособности микроволновых ондуляторов и их запитка мощными СВЧ импульсами, полученными в макетах созданных генераторов.Перспективой разработанных систем микроволновой накачки является их использование на плазменно-пучковом ускорителе в ИПФ РАН. Таким образом, успешное выполнение данного проекта призвано сделать существенные шаги и обеспечить в перспективе создание уникального для российской и мировой науки компактного рентгеновского ЛСЭ.