npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562922010195npe-14Research ArticleФизика газового разряда и плазмыGas Discharge and Plasma PhysicsФОТОЭМИССИЯ ПИКОСЕКУНДНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СГУСТКОВ С БОЛЬШИМ ЗАРЯДОМ В ВЧ ПУШКАХPhotoemission of Picosecond Electron Bunches with Large Charge in RF GunsКрасильниковМ.KrasilnikovМ.ПолозовС. М.PolozovS. М.РащиковВ. И.RashchikovV. I.DESY, Hamburg, D-22607 GermanyГерманияDESY, Hamburg, D-22607 GermanyGermanyНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, Москва, 115409 РоссияРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), Moscow, 115409 RussiaRussian Federation2022141020231317378Copyright © Красильников М., Полозов С.М., Ращиков В.И., 20232023Красильников М., Полозов С.М., Ращиков В.И.Krasilnikov М., Polozov S.М., Rashchikov V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/14

Рассматривается эмиссия коротких электронных сгустков с большим зарядом в высокочастотных пушках. При пикосекундных длительностях лазерного импульса и наличии сильного электрического поля на катоде, картина сильно отличается от традиционного механизма эмиссии, ограниченной пространственным зарядом вылетающих частиц. В этом случае необходимо учитывать влияние положительного заряда, динамически возникающего на поверхности катоде, связанного с разностью скоростей фотоэлектронов, покидающих полупроводниковую плeнку фотокатода, и скоростью электронов, поступающих в область эмиссии. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными, полученными на установке для тестирования фотоинжекторов в PITZ (DESY, Zeuthen, Германия), показало хорошее согласие.

Emission of short electron bunches with high charge in RF guns is considered. The emission mechanism in the case of picosecond laser pulses and the presence of a strong electric field at the cathode is quite different from the traditional one limited by the space charge of emitted particles. In this case, it is necessary to take into account the influence of positive charge dynamically formed on the cathode surface related to the difference of velocities of photoelectrons leaving the semiconductor film of the photocathode and velocities of electrons entering the emission region. The comparison of the numerical results and experimental data obtained at the facility for testing photoinjectors at PITZ (DESY, Zeuthen, Germany) demonstrated good agreement.

фотоэмиссииВЧ пушкамоделированиеускорители заряженных частицинтен- сивные пучкипространственный зарядphotoemissionRF gunsimulationcharged particle acceleratorshigh intensity beamsspace chargeReferences<em>Chen Y. et al.</em> // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2018. V. 889. P. 129.<em>Chen Y. et al.</em> // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2018. V. 889. P. 129.<em>Qiang J.</em> // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2010. V. 614. P. 1.<em>Qiang J.</em> // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2010. V. 614. P. 1.<em>Rashchikov V.I.</em> // Vopr. At. Nauki Tekh., Ser.: Yad. Fiz. Issled. 1990. V. 10. No. 18. P. 50.<em>Rashchikov V.I.</em> // Vopr. At. Nauki Tekh., Ser.: Yad. Fiz. Issled. 1990. V. 10. No. 18. P. 50.<em>Polozov S.M., Rashchikov V.I.</em> // Cyb. Physics. 2018. V. 7. No. 4. P. 228.<em>Polozov S.M., Rashchikov V.I.</em> // Cyb. Physics. 2018. V. 7. No. 4. P. 228.<em>Rashchikov V.I., Didenko A.N.</em> // Proc. IEEE Particle Accelerator Conference. 1991. P. 3111.<em>Rashchikov V.I., Didenko A.N.</em> // Proc. IEEE Particle Accelerator Conference. 1991. P. 3111.<em>Didenko A.N., Rashchikov V.I., Fortov V.E.</em> // Tech. Phys. 2011. V. 56. No. 10. P. 1535.<em>Didenko A.N., Rashchikov V.I., Fortov V.E.</em> // Tech. Phys. 2011. V. 56. No. 10. P. 1535.<em>Rashchikov V.I., Shikanov A.E.</em> // IEEE Trans. Plasma Sci. 2019. V. 47. No. 2. P. 1279.<em>Rashchikov V.I., Shikanov A.E.</em> // IEEE Trans. Plasma Sci. 2019. V. 47. No. 2. P. 1279.<em>Krasilnikov M. et al.</em> // Phys. Rev. ST Accel. Beams. 2012. V. 15. P. 100701.<em>Krasilnikov M. et al.</em> // Phys. Rev. ST Accel. Beams. 2012. V. 15. P. 100701.<em>Krasilnikov M., Chen Y., Stephan F.</em> // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1238. P. 012064.<em>Krasilnikov M., Chen Y., Stephan F.</em> // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1238. P. 012064.<em>Li X.-K. et al.</em> // Proc. 39th Free Electron Laser Conf. FEL2019. 2019. WEP052.<em>Li X.-K. et al.</em> // Proc. 39th Free Electron Laser Conf. FEL2019. 2019. WEP052.<em>Polozov S.M., Rashchikov V.I.</em> // Cybern. Phys. 2020. V. 9. No. 2. P. 103.<em>Polozov S.M., Rashchikov V.I.</em> // Cybern. Phys. 2020. V. 9. No. 2. P. 103.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.