Ống dẫn sóng kiểu disk-loaded dùng sóng chạy để tăng tốc cho electron tương đối tính. Nó bao gồm một chuỗi các hốc đồng nhất, liên tiếp và nối thông với nhau mà ta gọi là những cell. Giữa các hốc kề nhau được ngăn cách bỡi các đĩa bố trí cách đều nhau. Các đĩa này được khoét lỗ ở tâm và được làm từ vật liệu dẫn điện giống như thành ống dẫn sóng.
Giả sử ống dẫn sóng được thiết kế như là một hình trụ rỗng đồng nhất, không chia thành nhiều hốc riêng biệt thì sóng RF lan truyền bên trong sẽ không bị cản trở nên có vận tốc pha rất lớn. Khi đó quá trình dùng sóng RF để tăng tốc cho electron sẽ không đạt hiệu suất cao vì không thể có sự đồng bộ giữa chùm electron và sóng RF.
Vì vậy, kiểu thiết kế ống dẫn sóng disk-loaded với những đĩa được bố trí dọc theo ống có tác dụng làm giảm vận tốc pha của sóng RF đến một khoảng giá trị phù hợp để tạo sự chuyển động đồng bộ với chùm hạt nhằm có được một sự tăng tốc liên tục cho chùm electron.
Hình 2.3 Ống dẫn sóng kiểu disk-loaded [11] 1: Lỗ đưa chùm electron vào bên trong ống dẫn sóng
2: Ống đưa sóng RF từ nguồn phát sóng vào trong ống dẫn sóng
3: Bên trong ống dẫn sóng kiểu disk-loaded được chia thành nhiều hốc nhỏ đồng nhất 4: Đĩa ngăn cách hai hốc kề nhau, trên đĩa có lỗ rỗng ở giữa để electron được tăng tốc
bay xuyên qua 2
3
4 1
Các thông số của ống dẫn sóng như: b – bán kính của hốc tăng tốc, a – bán kính lỗ tại tâm các đĩa ngăn cách các hốc, d – chiều dài mỗi hốc… phải phù hợp với các thông số của sóng điện từ lan truyền như tần số, vận tốc của sóng RF, độ lớn của thành phần điện trường, thành phần từ trường… Ngoài ra, tùy thuộc vào công suất của máy gia tốc, năng lượng của chùm electron sau khi tăng tốc,… mà những thông số nói trên có giá trị khác nhau.
Hình 2.4 Các thông số quan trọng của ống dẫn sóng disk-loaded [11]
Sóng RF truyền trong ống dẫn sóng có thể là sóng liên tục hoặc truyền dưới dạng những xung gọi là macropulse. Mỗi xung là một sóng tổng hợp của nhiều sóng đơn lẻ có tần số chênh lệch nhau trong một giới hạn nhất định.
Hình 2.5 Sóng tổng hợp (sóng có biên độ lớn) từ hai sóng thành phần có tần số chênh lệch nhau [11]
Hình 2.6 Sóng RF truyền trong ống dẫn sóng dưới dạng bó. Vận tốc truyền của bó sóng được gọi là vận tốc nhóm vg [11]
Điện trường E bên trong ống dẫn sóng có thành phần chính hướng dọc theo trục z của ống trong khi từ trường B thì chủ yếu có hướng theo phương ngang như hình 2.7.
Hình 2.7 Điện trường và từ trường bên trong ống dẫn sóng [11]