Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Ускоряющие структуры линейных электронных ускорителей прикладного назначения 16
1.1. Основы расчёта укоряющих структур линейных электронных ускорителей 16
1.2. Линейный ускоритель электронов на энергию 30 МэВ. 28
1.2.1. Общие сведения 28
1.2.2. Расчет динамики. 29
1.2.3. Расчет геометрии ускоряющей структуры. 34
1.2.4. Настройка ускоряющих секций. 40
1.3. Линейный ускоритель электронов с регулировкой энергии . 46
1.3.1. Вводное. 46
1.3.2. Расчёт группирователя. 47
1.3.3. Дополнительная фокусировка пучка. 51
1.3.4. Регулировка энергии. 52
1.4. Гибридный линейный ускоритель электронов на энергию 10 МэВ 54
1.4.1. Вводное. 54
1.4.2. Выбор геометрии КДВ-м 55
1.4.3. Регулировка фазы между группирователем и ускоряющей секцией. 57
1.4.4. Расчёт динамики. 58
Выводы. 62
Глава 2. Генераторно – ускорительный модуль 64
2.1. Вводное. 64
2.2. Генераторная ячейка ГУМ с волноводным выводом мощности. 65
2.3. Компактный генераторно-ускорительный модуль. 70
2.4. Пример применения генераторного модуля 80
2.5. Генераторная ячейка.
2.5.1. Резонансный макет ячейки генератора и вывод мощности. 83
2.5.2. Выходной сигнал из генераторной ячейки 84
2.6. Совмещение генераторной ячейки с ускоряющей секцией 86
Выводы. 90
Глава 3. Микролинаки . 91
3.1. Диэлектрический микролинак. 91
3.1.1. Описание задачи. 91
3.1.2. Геометрия ускоряющей структуры. 92
3.1.3. Настройка ввода мощности в ускоряющую секцию . 99
3.1.4. Выбор диэлектрика и измерение его характеристик 108
3.2. Ускоряющая секция с большой групповой скоростью. 111
3.2.1. Описание ускорителя. 111
3.2.2. Выбор ускоряющей структуры. 113
3.2.3. Настройка ввода мощности. 122
Выводы. 126
Глава 4. Ускоряющая структура протонного линейного ускорителя с большим градиентом . 127
4.1. Описание задачи и ускорителя. 127
4.2. Ограничение для высоких градиентов, оптимизация структур. 128
4.3. Выбор геометрии структуры для фазовой скорости 0.43 . 129
4.3.1. Структура на стоячей волне 129
4.3.2. Структура на обратной бегущей волне 137
4.4. Тепловые и механические расчеты ячеек для фазовой скорости 0.43. 140
4.5. Оценка требований к ускоряющим секциям. 142
4.6. Ускоряющая структура на минус первой пространственной гармонике с относительной фазовой скоростью 0.3. 145
4.7. Оптимизация выбранной геометрии по параметрам пробоя и по механическим параметрам. 148
4.8. Настройка секции с постоянным градиентом. 152
Выводы. 153
Заключение 155
Список литературы 158
- Линейный ускоритель электронов с регулировкой энергии
- Компактный генераторно-ускорительный модуль.
- Настройка ввода мощности в ускоряющую секцию
- Выбор геометрии структуры для фазовой скорости 0.43
Линейный ускоритель электронов с регулировкой энергии
Далее выбирается геометрия ускоряющей ячейки позволяющая получить желаемое шунтовое сопротивление при наиболее высоком коэффициенте связи. Высокий коэффициент связи позволяет увеличить допуски на изготовление структуры, а также уменьшить зависимость её частоты от внешних факторов. Известная программа для таких первичных расчётов для аксиально симметричных структур - это Poisson SUPERFISH [8], которая решает статические уравнения Максвелла в интегральной форме в двумерном пространстве, учитывая граничные условия. После решения уравнений, SUPERFISH берёт производные от потенциала, получая поля и их градиенты, и рассчитывает запасённую энергию. Зная величину требуемой мощности и количество ячеек в структуре можно оценить требуемые градиенты для разрабатываемой УС.
Следующий этап связан с расчётом динамики в ЛУЭ, используя профили полей из программы SUPERFISH, полученные в предыдущем этапе. Основной задачей расчёта динамики является разработка группирователя, предназначенного для группирование инжектированного пучка из высоковольтной пушки по фазам. Фазовые скорости и амплитуды ускоряющих полей в ячейках группирователя выбираются для получения клистронного метода группировки [11,20], который основан на принципе скоростной модуляции частиц в резонаторе с последующей их группировкой в пролётном пространстве [21]. Принцип группировки в трёх ячейках описан далее.
В первой ячейке [22] осуществляется модуляция электронов по скоростям. Значение максимального ускоряющего поля на оси выбрано небольшим в сравнении с напряженностью поля в регулярной части для максимального захвата и группировки инжектированных электронов. Во второй ячейке осуществляется дальнейшее ускорение модулированного электронного пучка электрическим полем. Длина ячейки выбрана для соответствия фазовой скорости попадающих в неё захваченных электронов и далее оптимизирована. В третьей ячейке происходит корректировка фазового и энергетического спектров пучка, а также попадание сгустка в максимум ускоряющего поля в последующих ячейках
Динамика электронов численно рассчитывается в известной программе PARMELA [7], которая использует профиль электромагнитных полей, полученных ранее в SUPERFISH. Также популярен код ASTRA [5]. Оба кода рассчитывают пространственный заряд используя преобразования Лоренца для перевода позиций частиц и профилей полей в систему отсчёта пучка. Далее применяются статичные силы для различных цилиндрических колец, предполагая, что заряд каждого кольца постоянен. Такой алгоритм требует наличия хотя бы 5 частиц в каждой ячейке цилиндрической сетки [23]. PARMELA широко используется для расчёта ЛУЭ и фотоинжекторов, а её результаты в хорошей мере совпадают с данными экспериментов [24,25,26].
После выбора оптимальных параметров группирователя и длины ускорителя, сводится баланс мощности. Входной ток и напряженности полей в регулярной ячейке и ячейках группирователя выбираются таким образом, чтобы мощность потерь в стенках и мощность ускоряемого пучка в сумме составляли входную мощность для этой секции вх = пучка + ст , (1-33) где Рвх соответствует выходной мощности в секцию, Рпучка - мощность пучка, полученная в PARMELA с заданными полями. Её величина зависит от амплитуд ускоряющих полей в ячейках, вводимых вручную.Рст - оценочная мощность потерь в стенках УС, оцениваемая либо в программе расчёта ЭДХ, либо по связи погонного эффективного шунтового сопротивления с ускоряющим напряжением U и длиной секции 1. Значение мощности потерь выводится из (1.7), а U можно получить из максимальной энергии электронов на выходе Рст = —. (1.34)
Следующим этапом является непосредственно 3О-моделирование ячеек по отдельности - оптимизация геометрии ускоряющих ячеек, ячеек связи и щелей связи для получения желаемых ЭДХ. Ограничениями при настройке геометрии ячеек являются параметры пробоя структуры, такие как: Максимальное электрическое поле на поверхности, характеризующее предел по ВЧ пробою; Максимальное магнитное поле на поверхности, характеризующее деформации при импульсном нагреве; Модифицированный вектор Пойнтинга, который связывает под одним критерием два предыдущих параметра; Максимальная деформация ускоряющей ячейки, ограниченная пределом упругости.
Эти факторы зависят от ускоряющего градиента, длины импульса, частоты посылок, а также непосредственно геометрии структуры. Они будут более подробно описаны в последующих главах. Оптимальное значение коэффициента связи ускоряющей секции с подводящим волноводом опт, при котором в режиме заданного тока 1о связь будет критической, рассчитывают по формуле [9] \2 л\ Р0 \ 4Р0 I v Наиболее известными программами для трёхмерного моделирования являются CST Microwave Studio [6] и Ansys HFSS [27], которые основаны на решении уравнений Максвелла в различных формах. Точность и надёжность этих методов проверена многочисленным количеством экспериментов.
Оптимизация ввода мощности в ускоритель на БВ отличается от выше описанного метода. В этом случае два волновода, входной и выходной, настраиваются по отдельности. Существует несколько методов настройки [15,28]. Первично настраивается выходной волновод. При его настройке критерием является соответствие сдвига фазы от ячейки к ячейке требуемому значению. После настройки выходного волновода, входной настраивается по критерию наименьшего отражения от структуры.
Компактный генераторно-ускорительный модуль.
Для ЛУЭ с различной энергией, в различном частотном диапазоне, с различными параметрами импульса, требуются соответствующие источники питания [46]. В некоторых случаях выбор ускоряющей структуры обусловлен именно выбором источника мощности из-за доступности/недоступности его на рынке, цены, размеров и т.д.
Наиболее распространёнными источниками ВЧ мощности для ЛУЭ являются магнетрон [47], клистрон [48,49,50], клистрод или IOT [51] и твердотельный генератор [52,53]. IOT, совмещающий в своей конструкции клистрон и триод (рис.2.1). Электроны эмитируются с катода, а ВЧ напряжение, поданное на сетку, модулирует поток электронов с той же частотой, что делает IOT усилителям класса С [54].
Рабочая частота, достижимая в IOT, ограничена сверху пространством между катодом и сеткой. Электроны должны быть ускоренными на промежутке катод-сетка и пройти сетку до того момента, когда ВЧ поле поменяет своё направление. При минимальном технологическом расстоянии сетки до катода (также характеризуется пробоями и искрениями) максимально достижимая рабочая частота составляет 1.3 ГГц. Для частот, превышающих это пороговое значение, интересно следить за развитием авто и фото эмиссионных источников, потенциально позволяющих получать модулированные токи с большой плотностью на высокой частоте. В настоящий момент амплитуды токов в таких пушках малы, что не позволяет получить желаемые мощности порядка мегаватт на высокой частоте.
Традиционные схемы компактных ЛУЭ предполагают использование клистронов или магнетронов с импульсными источниками питания. Представляет интерес использование для этих целей многолучевые клистроды, которые позволяют получить выходные мощности порядка 1 МВт, что достаточно для питания компактного ЛУЭ на энергии порядка 1-2 МэВ. Рассмотрены различные ВЧ системы соединения ячейки IOT с выводящим волноводом на частоте 2856 МГц для повышения эффективности вывода мощности и улучшения компактности ячейки. Предложена геометрия генераторно ускорительного модуля (ГУМ). За неимением источников на такой частоте модуль можно откалибровать на требуемую частоту, как это показано в пункте исследования питания ускорителя на частоте 991 МГц либо использовать ячейку как выходную ячейку многолучевого клистрона.
На рис.2.2 представлена модель генератора с шестью оппозитными пролетными трубками. 6 пролётных трубок рассмотрено как максимальное позволяемое геометрией ячейки количество для повышения КПД. Генератор предназначен для работы на частоте 2856 МГц на волне типа E020. Генерирующие сгустки модулированы с на частоте резонатора. Частота модуляции, также как и собственная частота резонатора, равна 2856 МГц, импульсный ток пучка 5 А. Энергия инжекции – 100 КэВ. Геометрические размеры резонатора и пролетных трубок обозначены на рис.2.3, а их значения занесены в табл. 2.1. Рис.2.2. Макет резонатора генератора с шестью оппозитными пролетными трубками Рис.2.3. Геометрия пролетных трубок генераторной ячейки
Очевидно, что величина мощности, выведенной из резонатора, зависит от количества работающих инжекторов. Такая зависимость приведена на рис.2.4. Видно, что при настроенной геометрии и шести пучков с импульсным током 5А каждый можно получить до 2 МВт выходной мощности Рис.2.4. Зависимость выходной мощности от количества работающих инжекторов с током 5 А каждый
Рассмотрен вариант, когда импульсный ток пучков составляет 3 А каждый и возбуждает три вида резонаторов: 6 пучков возбуждают 6 каналов, 3 пучка возбуждают 3 канала из присутствующих 6ти и 3 пучка возбуждают резонатор с тремя каналами (табл. 2.2). Желаемая мощность для питания компактного трёхячеечного ЛУЭ, повторяющего геометрию группирователя гибридного ускорителя с ускоренным током 0.36 А и максимальной энергией электронов 1.7 МэВ, описанного в 1.4 – составит 0.8 МВт. Таким образом, появляется возможность раздельного питания группирователя на СВ и регулярной секции на БВ, что снимает проблемы переходного процесса. Видно, что в двух последний случаях разница минимальна, а при уменьшении количества пучков в 2 раза зависимость выходной мощности нелинейная.
Зависимость выходной мощности от количества трубок дрейфа Инжекторы/пролетные трубки 6/6 3/6 3/3 P, кВт (Выходная мощность) 1020 317 312 Ширина щели связи, мм 32.2 30.5 34.0 Также можно показать, что для увеличения выходной мощности из резонатора, нагруженного током, требуется настраивать его на пересваязь с выходным волноводом. Для структуры с тремя пролётными каналами, амплитуда тока в каждом из которых равна 3 А зависимость выходной мощности и коэффициента связи от ширины окна (для каждой ширины настраивалась частота макета) приведена на рис.2.5. Видно, что для суммарного тока в 9 А оптимальная пересвязь – 8.
Рассмотрен вариант повышения эффективности модуля при введении стержня на ось резонатора (рис.2.6), что вытесняет поле локального максимума волны Е020 на периферию и позволяет рассматривать такое устройство как коаксиальный резонатор с волной Е010.
Геометрия модуля с коаксиальным резонатором Пролётные трубки резонатора расположены на окружности радиуса Da/2 = Dc+(Da/2-Dc)/2, угол между соседними трубками дрейфа определяется выражением phi = 360/N, где N – количество трубок дрейфа в резонаторе. Частота модуляции 2856 МГц, рабочий ток пучка 5А. Выходная мощность в наибольшей степени зависит от диаметра резонатора, который определяет собственную частоту резонатора. На рис.2.7 представлены картины выходного сигнала при разных значениях диаметра резонатора. Коричневым обозначен сигнал, соответствующий диаметру, при котором частота структуры при нагрузке пучками соответствует частоте модуляции пучков. Частота нагруженной пучками структуры отличается от резонансной частоты ненастроенной структуры, поэтому она настраивается при критерии – максимальная амплитуда выходного сигнала.
Настройка ввода мощности в ускоряющую секцию
В качестве ускоряющей структуры выбрана нагруженная керамическим диэлектриком периодическая геометрия [60]. Использование периодической структуры, полностью представляющей собой диэлектрик [61,62] довольно привлекательно с точки зрения изготовления, однако связано с такими опасностями как мультипактор, оседание заряда на стенках диэлектрика, повреждение диэлектрика пучком и т.д. Также отношение шунтового сопротивления к добротности в такой структуре при малых фазовых скоростях значительно меньше в сравнении со стандартными медными ускорителями на основе КДВ с видом колебаний . Кроме того, для низких фазовых скоростей требуется материал с высокой диэлектрической проницаемостью (r 20), что, в свою очередь, приведёт к повышению коэффициента потерь и ещё большего уменьшения шунтового сопротивления.
Модификация металлического ускорителя, нагруженного диафрагмами, представляющая собой гибридную структуру, нагруженную диэлектриком и металлическими дисками [63]. Такая модификация позволяет получить низкое значение перенапряжённости электрического поля при существенном значении шунтового сопротивления и групповой скорости. Однако при всех перечисленных положительных моментах эта структура не позволяет полезно использовать энергию, запасённую в диэлектрике, чтобы обеспечить магнитную связь между ячейками.
Предложенная [60] геометрия также представляет из себя модификацию гибридной метало-диэлектрической структуры с высоким значением групповой скорости, не испытывающей проблем с оседанием заряда, потенциально лёгкой и дешёвой в изготовлении для ускорителей с небольшим током и градиентом. Ячейка смоделирована на базе ускоряющей структуры с шайбами и диафрагмами (УСШД) [17]. В УСШД поддерживающие штыри заменены диэлектрическими кольцами (рис.3.1в), а шайбы заменены металлическими дисками с трубками дрейфа (рис.3.1б). Это позволит исключить потребность в сварке многоячеечной структуры, а также упростит процесс сборки. То есть в разрезанную трубу вручную вставляются группирующие и ускоряющие ячейки, соединяющиеся между собой посредством металлического контакта. Далее трубка сваривается, при этом всегда остаётся возможность вскрыть внешнюю трубку и заменить выбранную ячейку.
Геометрия а) гибридной метало-диэлектрической ячейки с поддерживающими кольцами в сборе, б) металлического диска, в) диэлектрических колец, рассчитанной на частоту 9.4 ГГц и нормированную фазовую скорость =0.94. Длина ячейки 15 мм, диаметр пролётного канала 3.175 мм
Можно видеть (рис.3.2), что структура компенсирована за счёт использования энергии, запасённой в диэлектрике. Компенсированными называются структуры, в которых на рабочей частоте возбуждаются две моды с различной чётностью (ускоряющая мода и мода связи). Такие структуры совмещают в себе высокую эффективность и низкую чувствительность распределения ускоряющего поля к размерам ячеек и нагрузке током [64]. Примерами таких структур являются рассмотренные выше БУС, где есть чёткое различие между ускоряющей модой и модой связи, однако в рассматриваемой структуре нет чёткой границы между ними, поэтому будем называть эти моды чётной и нечётной соответственно. Резонансные частоты рабочей (чётной) моды и моды связи (нечётной) должны быть настроены на одинаковую рабочую резонансную частоту, соответствующую виду колебаний . Диэлектрические кольца – не единственный вариант изготовления данной структуры. Как пример, вместо колец могут использоваться продольные поддерживающие стержни (рис. 3.3). Выбрана геометрия с поддерживающими кольцами ввиду упрощения процесса сборки секции.
В структуре с поддерживающими штырями, оптимизированной под максимальное шунтовое сопротивление, имеет место высокое значение электрического поля на краях трубок дрейфа, из-за чего значение перенапряжённости, определяемой как отношение максимального поля к ускоряющему полю, составляет 3.8.
Максимальное значение электрического поля на поверхности медной структуры в X частотном диапазоне ограничено ВЧ пробоем и составляет более 300 МВ/м для коротких импульсов [65, 66]. Для структуры со штырями это ограничивает ускоряющее поле значением 79 МВ/м, что более чем приемлемо для маломощных и низкоградиентных микролинаков. Также стоит отметить, что в такой структуре максимальное электрическое поле на поверхности диэлектрика намного меньше поля в структурах, полностью состоящих из диэлектрика, так как максимум поля возникает на медной поверхности.
В дисках предусмотрены 4 отверстия, чтобы увеличить магнитную связь между соседними ячейками. Также можно видеть, что, в отличие от УСШД, в разработанной геометрии рабочая волна Е01, а не Е02. Очередное важное преимущество структуры с диэлектриком – это существенное уменьшение поперечных размеров ускорителя ввиду большой диэлектрической проницаемости диэлектрика (r 10).
Геометрия гибридной метало-диэлектрической ячейки с поддерживающими штырями в сборе, б, в ) топография линий электрического поля в ячейке для чётной (б) и нечётной (в) мод на виде колебаний , настроенных на частоту 9.4 ГГц Собственная добротность оптимизированной структуры для фазовой скорости, близкой к скорости света, составляет Q0=4200, учитывая, что диэлектриком является оксид алюминия хорошего качества (tg 10-4). Это означает, что на стоячей волне время заполнения структуры 3=32Qн/ будет ограничено значением 200 нс, значит длина импульса тока при ВЧ импульсе 1мкс может быть 700 нс или менее. Для ускорителя с бегущей волной время заполнения =грL будет меньше, учитывая большую групповую скорость. Это означает, что могут быть получены большие ускоряющие градиенты, так как при укорочении импульса, предел электрического поля, ограниченный ВЧ пробоем, увеличивается.
Можно видеть (рис.3.4), что на рабочем виде колебаний в 180 градусов значение шунтового сопротивления превышает значения, полученные в медной структуре микролинака, нагруженного дисками [67]. На графике зависимости шунтового сопротивления от сдвига фазы на ячейку (рис.3.4б) видно, что происходит так называемое переключение мод. То есть эффективность взаимодействия моды с пучком меняется с моды, имеющей большую частоту на моду, имеющую меньшую частоту. Интересно, что, согласно дисперсионной характеристике (рис.3.4б), эффективная рабочая мода фактически соответствует виду колебаний /2 – центру дисперсионной характеристики, построенной в диапазоне от 0 до 360 градусов. То есть рассмотренный диапазон, шириной 2, для данной компенсированной структуры на самом деле можно рассматривать как диапазон для стандартной структуры. Таким образом можно заключить, что данная структура работает как бипериодическая.
Выбор геометрии структуры для фазовой скорости 0.43
Радиационная терапия – это отрасль в медицине, связанная с лечением раковых опухолей с помощью высокоэнергетичных пучков заряженных частиц, доставленных либо непосредственно в опухоль, либо в мишень. В настоящее время наиболее распространённый тип адронной терапии – это протонная терапия. Тем не менее, углеродная терапия [78] – наиболее обещающая и демонстрирует повышенную эффективность облучения, сокращая поражение здоровых тканей путём более точной локализации дозы непосредственно на опухоли. Существующие циклотроны и синхротроны для облучения как протонами, так и ионами углерода громоздки и дороги, используют большие магниты и не позволяют проводить быструю и эффективную регулировку энергии. Альтернативой циклическим машинам являются линейные ускорители. Одной из основных задач при разработке такого ускорителя является разработка новых высокоградиентных ускоряющих структур.
Такой ускоритель разрабатывается в Аргоннской национальной лаборатории [79] совместно с компанией RadiaBeam Technologies [80]. Ускоряющая секция на энергии 450 МэВ/нуклон для 12С6+ и на 250 МэВ для протонов состоит из следующих структур: RFQ на энергии до 3МэВ на нуклон для 12С6+ [81], Структура Альвареца на энергии до 45 МэВ/нуклон и высокоградиентная (50 МВ/м) ускоряющая структура в S-частотном диапазона на диапазон энергий 45-450 МэВ/нуклон. Разработке геометрии высокоградиентной ускоряющей структуры посвящена данная глава диссертации. Рассмотрено два варианта секций – на стоячей и на бегущей волне. Выбранные геометрии оптимизированы для удовлетворения критериев отсутствия ВЧ пробоя [82], а также сформулированы требования к ВЧ мощности для ускоряющих секций.
Максимальное значение ускоряющего градиента для различных геометрий ограничено максимальным значением электромагнитных полей на поверхности структуры. Общепризнанным критерием ВЧ пробоя в структуре является критерий Килпатрика, предложенный в 1950-х [83]. Этот критерий характеризует максимальную величину электрического ВЧ поля на поверхности, при которой происходит ВЧ пробой. /(МГц) = 1.6АЕ2е , (4.1) где f - рабочая частота, а Е - электрическое поля на поверхности в МВ/м, ограниченное пробоем. Эта формула основана на экспериментальных исследованиях, проведённых Килпатриком. Важно заметить, что со времени первичного исследования, вакуумные системы пережили много модификаций, то есть лимит по максимальному полю повысился, но его зависимость от частоты остаётся прежней и максимальное поле можно выразить через поправочный коэффициент b: Es=bE. Сейчас максимальное известное значение электрического поля на поверхности, полученное в структурах с носиками [18] в S-частотном диапазоне, составляет 192 МВ/м при длительности импульса 500-800 нс [84].
Второй известный критерий - это импульсный нагрев [85], который накладывает ограничение на максимальное магнитное поле на поверхности структуры. Если магнитное поле превышает пороговое значение, оно является причиной температурного стресса, превышающего эластический предел. Это, в свою очередь, приводит к микротрещинам и огрубению поверхности ускоряющей структуры, циклической «усталости материала» и его необратимыми деформациями [86]. Изменение температуры при импульсном нагреве можно рассчитать по формуле
АТ= т- (42) 128 где AT- изменение температуры при импульсном нагреве [К], Нмакс -максимальное магнитное поле на поверхности [МА/м], tHMn - полная длина импульса, включая переходные режимы [мкс], о - электрическая проводимость материала [См], 8 - скин слой [м], р - плотность материала [кг/м3], с - удельная теплоемкость материала [Дж/кгК], к -термальная проводимость материала [Вт/м2]. Для меди ЛГмакс = 50 К.
Третьим, пока экспериментально не доказанным в S частотном диапазоне [87,88] параметром, является модифицированный вектор Пойнтинга [89]. Теоретически он совмещает оба критерия как по максимальному электрическому, так и по максимальному магнитному полям. Значение критерия определяется по формуле Sc = Re{S} + , (4.3) С I 6 где {5} = -[ЕхЯ] - это среднее значение вектора Пойнтинга. Для длительности импульса 1.5 мкс и S-частотного диапазона предел составляет Sc 2.8 МВт/мм2 для частоты пробоев 10"6 пробоев за импульс/метр. Геометрии структур, описанных ниже, настраивались, чтобы держать все три критерия на максимальные поверхностные поля ниже критических значений.
Выбор геометрии ускоряющей структуры начат с широко исследованной [15,16,18,20] бипериодической ускоряющей структуры (БУС) (рис.4.1). Ячейки связи в БУС могут быть выполнены в качестве резонаторов на периферии УС, так и в качестве ячеек, соосных ускоряющим. В первом случае магнитная связь осуществляется за счёт отверстий на периферии ускоряющих ячеек, соединяющие их с ячейками связи, во втором - с помощью дополнительный внутренних щелей связи. В рассматриваемой геометрии отверстия магнитной связи приняты радиальной формы для увеличения коэффициента связи, а в пролётных каналах добавлены носики для увеличения эффективного шунтового сопротивления (табл.4.1) [18]. Однако для такой геометрии БУС с коэффициентом связи 23 % при требуемом ускоряющем градиенте в 50 МВ/м поле на поверхности 270 МВ/м превышает лимит в 192 МВ/м.