Nguồn phát hạt có nhiệm vụ tạo ra chùm electron và đưa chúng vào ống dẫn sóng của máy gia tốc tuyến tính để thực hiện quá trình tăng tốc.
Chùm electron được phát ra nhờ vào sự phát xạ nhiệt electron từ catod bị nung nóng bởi dòng điện một chiều. Cũng có thể chùm electron được phát ra từ hiện tượng quang điện khi chiếu vào catod quang điện bằng ánh sáng laser.
Chùm electron được phát ra dưới dạng những xung, chiều dài của xung hạt có thể thay đổi từ vài nano giây đến hàng micro giây tùy thuộc vào ứng dụng nghiên cứu. Chùm electron cần phải có hướng chính xác với độ sai số cho phép chỉ vài mili radian nhằm hạn chế sự tác động không mong đợi từ sóng vô tuyến điện từ trong ống dẫn sóng. Trước khi đi vào ống, chùm electron bị nén thành những xung rất ngắn gọi là
micropulse. Bộ phận có nhiệm vụ nén chùm electron thành những xung hạt là một hốc chứa sóng RF hoặc là một phần nhỏ trong ống dẫn sóng kiểu disk-load và hoạt động với cùng tần số của sóng RF dùng để tăng tốc electron. Ban đầu chùm electron được tạo hầu như là liên tục nhưng sóng RF tác dụng lên từng electron có tác dụng khác nhau: có electron ở một vị trí nào đó được tăng tốc nhưng cũng có electron ở vị trí khác lại giảm tốc. Kết quả là electron giảm tốc ở phía trước kết hợp với electron tăng tốc ở sau thành những nhóm. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi mỗi nhóm trở thành một xung rất ngắn. Độ lệch pha của những electron trong mỗi xung phải dưới 50 để giảm thiểu sự phân tán về mặt năng lượng của chùm electron sau khi tăng tốc [10].
Hình 2.11 Nguồn phát electron bằng catod quang điện 1: ống dẫn hướng để chùm laser chiếu vào catod quang điện
2: catod quang điện có nhiệm vụ phóng ra dòng electron quang điện khi bị chiếu sáng bởi chùm laser
3: các hốc nơi xảy ra quá trình sóng RF tạo ra những xung electron từ dòng electron liên tục
1
2
Những xung electron được đưa vào ống dẫn sóng khi pha của chúng nằm trong khoảng từ 00 đến 900. Chúng ta biết rằng, trong quá trình tăng tốc thì vận tốc của xung electron liên tục tăng lên cho đến khi các electron đạt đến trạng thái siêu tương đối tính (vận tốc chùm hạt tiệm cận với vận tốc ánh sáng). Trong quá trình này thì pha của xung electron cũng tăng dần đến một giá trị hầu như không đổi gọi là pha tiệm cận. Trong thực tế, pha của chùm hạt và của thế tăng tốc được điều chỉnh cho tiệm cận với giá trị 900. Sự lựa chọn này sẽ tạo ra một thế tăng tốc lớn nhất và độ phân tán năng lượng giữa các electron trong xung là nhỏ nhất [10].
CHƯƠNG 3
TÍNH ĐỘ TĂNG NĂNG LƯỢNG CỦA ELECTRON TRONG MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH RF