Theoretical and experimental analysis of interactions between electromagnetic fields and relativistic electrons in vacuum chamber

Il laser ad elettroni liberi (FEL) ਠuna sorgente luminosa di quarta generazione che ha specifiche pi๠stringenti rispetto alle sorgenti luminose di terza generazione, tra le quali ricordiamo i sincrotroni. La cosiddetta emittanza e la traiettoria del fascio determinano la qualità  del fascio, e devono soddisfare severi requisiti nei FEL. Per esempio, nella sala ondulatori, la posizione del fascio deve essere misurata con risoluzione micrometrica. Il controllo della posizione del fascio puಠessere effettuato utilizzando i †œCavity Beam Position Monitor†� (Cavity BPM). Questa tesi descrive l'attività  di ricerca eseguita sui Cavity BPM. Precisamente, la progettazione, la simulazione elettromagnetica e l'ottimizzazione di un Cavity BPM sono state effettuate. Successivamente, 25 Cavity BPM sono stati fabbricati e installati nella sala ondulatori del progetto FERMI@Elettra. I segnali sono stati acquisiti e processati con un nuovo tipo di elettronica, e una serie di misure sono state effettuate. Il secondo dispositivo studiato in questo dottorato ਠl'acceleratore lineare di particelle. Tradizionali strutture acceleranti, dotate di un accoppiatore a singolo ingresso causano la degradazione delle proprietà  fascio elettronico, a causa dell' asimmetria del campo elettromagnetico. Un nuovo tipo di accoppiatore, con cortocircuito mobile, viene proposto, nel quale il campo elettrico ਠstato simmetrizzato. La progettazione, simulazione elettromagnetica e ottimizzazione del dispositivo sono state effettuate, e un prototipo della struttura accelerante ਠstato prodotto e sintonizzato. Il campo elettrico ਠstato misurato con il metodo bead-pull. Infine, in questa tesi sono descritti i deflettori RF ad alta energia, che sono degli strumenti di diagnostica in grado di misurare le proprietà  fascio elettronico, in particolare la lunghezza del banco di elettroni e lo spazio longitudinale di fase.