Bunching phenomena during electron injection into the betatron

Abstract

Under favourable conditions electrons injected into the betatron give rise to high-frequency oscillations. An experimental investigation of the properties of the oscillations is presented, in which new experimental material is added to an earlier paper [1] and the hypothesis regarding the nature of the oscillations is corrected.

The oscillations are due to azimuthal bunching of the injected or captured electrons. The bunching is caused by a regenerative amplification of space-charge density fluctuations. The amplification is produced by the “negative mass instability” mechanism theoretically investigated by Nielsen, Sessler and Symon [2] and Kolomenskij and Lebedev [3].

Bunching of the injected electrons is the primary cause of the capture of electrons injected into a static or slowly varying magnetic field. Bunching of the captured electrons represents a limitation in the magnitude of the capturable charge.

Abstract

При подходящих условиях электроны, инжектируемые в бетатрон, вызывают высокочастотные колебания. В работе экспериментально изучаются свойства колебаний, причем предшествующая работа [1] дополнена новым экспериментальным материалом и вносится поправка в прежнее объяснение сущности этих колебаний.

Указанные колебания возникают в результате азимутального группирования инжектируемых или захватываемых электронов. Группирование обусловлено регенеративным усилением флуктуации плотности пространственного заряда. Усиление получается в результате азимутальной неустойчивости, которая теоретически анализирована в работах [2] и [3].

Группирование инжектируемых электронов является первичной причиной захвата электронов, инжектированных в постоянное или медленно изменяющееся магнитное поле. Группирование захваченных электронов представляет собой ограничение окончательной величины захваченного заряда.