行波电子直线加速器的加速原理简介

1.基本原理

行波电子直线加速器的加速管是一段盘荷波导［5-8］。外加的微波功率在盘荷波导内激励起高频振荡，它在轴上存在着轴向电场，这个电场以波的形式沿盘荷波导传播，如果相位关系合适，电子可在这个行波的加速下不断获得能

量［1-3］。

微波在盘荷结构这一类具有皱褶边界的波导内传播时，相速度可以小于光速。通过调节波导尺寸就可以控制微波在其中的相速度。从能量守恒观点来看，行波加速过程就是一种能量形式转换的过程，在这个过程中电磁场的能量转换成了电子的动能。

行波电场对电子能维持加速状态是有条件的。条件一旦破坏，场对电子不但不能起到加速作用，反而起到减速作用。这个条件就是必须保持行波速度与电子速度一致，因此也称同步条件。所谓的同步，就是指电子在行波电场作用下速度不断增加时，要求微波电场的传播速度也相应增加。场的速度增加情况必须和电子在场作用下增长规律相一致。(www.xing528.com)

2.加速电子速度变化规律

由于电子质量很小，当能量较低时其速度较大。但是当速度达到一定程度（能量大于2 MeV）时，电子的速度已与光速较为接近。以后能量再提升，其速度也不会有明显变化，只是在数值上越来越接近于光速，仅其相对论因子会迅速提升。这一特点在加速器领域是十分重要的，考虑电子直线加速器的工作原理和设计时要充分注意这一点。

基于这一特点，在盘荷结构中，当电子速度高于2 MeV 以上时，电子速度基本不会增加，则盘荷波导的相速度也可以不变（约等于光速），此时盘荷结构可以是均匀的。这一特点可以极大简化加速器的设计和加工。