This is a brief review of continuous wave electron accelerators for science and applications, including superconducting accelerators. As well, the results of calculations are presented for an accelerating system of a new continuous wave electron accelerator (being developed at the Skobel’tsyn Institute of Nuclear Physics of Lomonosov Moscow State University within the given project) with a beam energy of 1 MeV and a maximum beam power of 175 kW.

We present a brief overview of continuous-wave accelerators for both nuclear physics research and applied purposes, including superconducting accelerating systems. We also propose results of calculations for a new 1 MeV 175 kW continuous-wave linac developing at SINP MSU.

The report presents the results of development of applied linear electron accelerators with an energy of up to 10 MeV, performed by the Laboratory of Electron Accelerators MSU. We describe linear accelerators for mobile, stationary and train cargo inspection systems with interlaced energies and pulse repetition rate up to 2 kHz, accelerators for radiography, a sterilization accelerator with beam parameters that are adjustable over a wide range, and an accelerator for a radiotherapy complex. INTRODUCTION Laboratory of Electron Accelerators MSU Ltd. (LEA MSU) was established on the base of Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics Lomonosov Moscow State University (SINP MSU) in 2013. Within five years we have designed six different types of linear accelerators for security, industry and medicine and supplied customers with more than 20 units. The customer of accelerators for security systems is the co-founder of the LEA MSU Scantronic Systems LLC, which developed a number of cargo inspection systems, including stationary, train and mobile [1]. LEA MSU closely cooperates with the JSC “SPE” Toriy” [2] enterprise that produces the powerful vacuum RF devices. We use in our accelerators the multi-beam klystrons, accelerating structures and electron guns manufactured by “Toriy” and carry out joint deliveries of accelerators. Our accelerators operate in S-band (2856 MHz) and C-band (5712 MHz). Examples of klystrons and sealed accelerating systems are shown in Figs. 1-2. The accelerators designed by LEA MSU are equipped with a control system based on specialized controllers each controller is responsible for a separate accelerator system [3]. The control system allows remote monitoring of the accelerator operation while saving the accelerator regime and beam parameters on the server. The control system allows changing the parameters of the accelerated beam within wide limits in accordance with the requirements of the technological process. An important part of the RF system of our accelerators is a fast digital AFC system, permitting to reach stable beam energy and dose rate for a time of less than 1 s after start. Figure 1: S-band (left) KIU-168 and C-band KIU-271 klystrons [2]. Figure 2: S-band (upper) and C-band accelerating systems. Preliminary information about LEA MSU accelerators was given in [4-5].

The article presents the results of the development of electron accelerators, performed at the Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University, as well as in the recently created Laboratory of Electron Accelerators MSU (LEA MSU). The report focuses on the new linear electron accelerators for radiography, cargo inspection, medicine, as well as industrial accelerators with high beam power and energy from up to 10 MeV, which are developed by LEA MSU and manufactured jointly with JSC "RPE "Toriy". Over the past year, more than 20 accelerators of six different types have been delivered to customers.

The Department of Accelerator Physics and Radiation Medicine of Moscow State University’s Faculty of Physics conducts experiments on the radiation processing of food products and the development of a new technology for the combined sterilization of bone implants, based on the joint action of different sterilizing factors (radiation and sterilization) in a gaseous medium. Radiation processing of potato tubers and bone implants is performed using accelerated electron beams with energies of 1 MeV. The results from experimental investigations along these lines are presented.

We present the results of the commissioning of the pulsed linear electron accelerator with beam energy of 10 MeV, developed with the participation of scientists and engineers of the SINP MSU, LEA MSU Ltd. and JSC "RPE "Toriy". The source of RF power for accelerator is a multibeam klystron KIU-147A operating at 2856 MHz with pulse output power 6 MW and an average power of 25 kW. As a result of commissioning we received at the output of accelerator scanning system an electron beam with an energy of 10 MeV and an average power of more than 15 kW. Capture ratio and electronic efficiency of 1.24 m long accelerating structure are greater than 60% and 75%, respectively.

Status of 1 MeV 25 kW continuous wave (CW) linear electron accelerator for radiation technologies which is under construction at SINP MSU is described. Driven by 50 kW CW klystron on-axis coupled standing wave accelerating structure was optimized, manufactured and tuned. The results of accelerating structure measurements and tuning are presented. RF system, high voltage, vacuum and control systems of the accelerator are described.

А. С. Алимов1,a, Б. С. Ишханов1, В. И. Шведунов1, В. Д. Зворыкин2, А. О. Левченко2, Н. Н. Устиновский2, Н. Н. Могиленец3 ... 1 НИИ ядерной физики имени Д. В. Скобельцина (НИИЯФ МГУ). Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2. ... 2 Физический институт имени П. И. Лебедева РАИ, отделение квантовой радиофизики. ... Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, д. 53. 3Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, кафедра радиационной физики, биофизики и экологии. 115409, Россия, Москва, Каширское ш., д. 31. E-mail: a alimov@depni.sinp.msu.ru ... Статья поступила 21.10.2009, подписана в печать 31.10.2009 ... Разработан источник тормозного излучения (hv ≤ 600 кэВ) на базе линейного ускорителя электронов непрерывного действия, обеспечивающий мощность поглощенной дозы тормозного излучения в испытываемых образцах ~30 Гр/с на площади ~2.5 см2. Проведены исследования радиационной стойкости кварцевых стекол и кристаллов, перспективных для изготовления окон эксимерных лазеров с электронно-пучковой накачкой. ... Ключевые слова: линейный ускоритель, тормозное излучение, эксимерный лазер. ... УДК: 621.384.6, 621.373.826. PACS: 29.20.Ej, 42.55.Lt. ... Введение ... Основными материалами, используемыми для изготовления окон мощных эксимерных лазеров с электронно-пучковым возбуждением, являются кварцевые стекла и кристаллы, прозрачные в УФ области спектра. Радиационная стойкость материалов этих окон в значительной степени определяет работоспособность и соответственно перспективы использования этих лазеров, например в качестве драйверов в лазерном термоядерном синтезе (ЛТС) [1-4]. Ионизирующими излучениями, воздействующими на окна электронно-пучковых эксимерных лазеров, являются рассеянные из пучка накачки электроны с энергиями 300-600 кэВ, и сопутствующее тормозное излучение, которые при поглощении в выходном окне лазера приводят к образованию центров окраски, меняющих оптические свойства окон и существенно снижающих эффективность лазера. В настоящей работе описан высокоинтенсивный источник тормозного излучения (hi/ 600 кэВ) для исследования радиационной стойкости оптических материалов, обеспечивающий поглощенную в образцах дозу более 1 МГр за время облучения ~10 ч. ... 1. Описание экспериментальной установки ... Источник тормозного излучения разработан на основе двухсекционного линейного ускорителя электронов непрерывного действия с максимальной энергией пучка 1.2 МэВ, максимальной мощностью пучка 60 кВт [5]. Блок-схема ускорителя приведена на рис. 1. В состав ускорителя входят электронная пушка 1, установленная без пространства дрейфа на входном фланце первой ускоряющей секции 4, вторая ускоряющая секция 5, два клистрона с максимальной выходной мощностью 50 кВт 2, 3, подводящие волноводы 6, 7 с вакуумными портами, через которые производится высоковакуумная откачка магниторазрядными насосами НОРД-100 8, 9. В пространстве дрейфа между секциями 10 расположе- ... Рис. 1. Блок-схема двухсекционного линейного ускорителя электронов ... ны соленоидальная фокусирующая линза, коллиматор и два корректора, сканирующие пучок в плоскости ху. Система вывода пучка включает магнит вертикальной (поперечной) развертки 11, магнит горизонтальной (продольной) развертки 12, камеру вывода пучка в атмосферу 13. Функционирование ускорителя обеспечивается системами: высокочастотного питания, высоковольтного питания, вакуумной, охлаждения, контроля и управления. После первой ускоряющей секции пучок имеет энергию 600 кэВ, после второй - на выходе ускорителя - энергию 1.2 МэВ. Средний ток пучка за счет изменения потенциалов фокусирующих электродов электронной пушки варьируется в пределах от 0 до 50 мА (максимальная мощность пучка 60 кВт). ... Для генерации тормозного излучения (hv 600 кэВ) использовался электронный пучок на выходе первой ускоряющей секции с энергией 600 кэВ без дополнительной пространственной развертки, что обеспечивало большую плотность электронного тока при меньшей площади облучаемой поверхности по сравнению с режимом сканирования пучка. Это позволило существенно увеличить интенсивность рентгеновского излучения из тормозной мишени и накапливать за достаточно короткое время облучения ~10 ч высокую поглощенную дозу рентгеновского излучения в оптических образцах ~ 1 МГр, сравнимую с той, которую могут получить окна KrF лазерных драйверов энергетической установки на основе ЛТС за два года непрерывной работы с частотой повторения импульсов ~5 Гц. ... В предложенной конструкции источника рентгеновского тормозного излучения использовалась тормозная мишень из вольфрама толщиной 0.3 мм, превышающей пробег электронов. Мишень размещалась в вакууме на выходе первой ускоряющей секции 10 (см. рис. 1). Схема такого рентгеновского конвертера показана на рис. 2. Поскольку большая часть поглощенной мощности электронного пучка в тормозной мишени идет на ее нагрев и может сопровождаться ухудшением вакуума и снижением эмиссии катода электронной пушки, с внутренней (вакуумной) стороны тормозной мишени предусмотрены дополнительная откачка с использованием компактного магниторазрядного насоса производительностью 5 л/мин и принудительное охлаждение тормозной мишени.

A bremsstrahlung X-ray source ( hv ≤ 600 keV) was developed on the basis of CW electron LINAC. It provides an absorbed dose rate of ∼30 Gy/s within an area of ∼2.5 cm 2 . The radiation stability of quartz glasses and crystals for excimer lasers windows was investigated.

Prototype of technological electron linac with beam energy 10 MeV has been designed and built in collaboration of SINP MSU and FSUE RPC “Toriy” [1]. We describe here methods and results of the beam parameters measurement and compare the results with calculations.

A technique has been developed for measuring and tuning one of the accelerating sections based on a biperiodic structure with on-axis coupling cells for a 1.5-GeV double-sided racetrack microtron before and after the section is brazed. The technology and results of tuning of the microwave power input coupler for the accelerating section are described.

A prototype of a commercial compact continuous-beam linear electron accelerator has been designed and constructed. With its energy of 600 keV and a beam with 30 kW maximum power, the accelerator can be used in various radiation technologies. Its compact size, easy operation, reliability, wide adjustment range for the main parameters, and possible local shielding allow it to be integrated into the majority of radiation technology processes.

Prototype of technological electron linac with beam energy 10 MeV has been designed and built in collaboration of SINP MSU and FSUE RPC "Toriy" (1). We describe here methods and results of the beam parameters measurement and compare the results with calculations.

In our report we describe MBK application in four types of new generation compact electron accelerators which could not be built with their parameters using other type klystrons