Acceleration of electrons in plasma wakefields is one of the prime candidates for complementing or partially replacing conventional accelerator technology, due to its superior acceleration gradients. The plasma acceleration medium is often supplied independently of the acceleration process by e.g. electrical discharging an external current through a gas. Such discharge plasma sources are typically operated at several 10’s of Hz but have also been operated at up to kHz repetition rate. Here, we present the design of a high voltage pulse modulator capable of supplying 10 kV, 400 A peak current pulses at 1 kHz repetition rate into a dynamic plasma load. The pulse circuit is based on a low-loss silicon carbide switch and passive pulse-recirculation, which allows reduction of the power consumption by up to 50% and also monitoring of the energy deposition in the plasma load.
プラズマ航跡場における電子の加速は、その優れた加速勾配により、従来の加速器技術を補完し、または部分的に置き換えるための有力な候補の一つである。プラズマ加速媒質は、しばしば加速プロセスとは独立に、例えば外部電流をガス中に放電させることによって供給される。そのような放電プラズマ源は、通常、数十Hzで動作するが、最大kHzの繰り返し周波数でも動作されてきた。ここでは、動的プラズマ負荷に1 kHzの繰り返し周波数で10 kV、400 Aのピーク電流パルスを供給できる高電圧パルス変調器の設計を提示する。パルス回路は、低損失のシリコンカーバイドスイッチと受動的パルス再循環に基づいており、これにより消費電力を最大50%削減でき、またプラズマ負荷におけるエネルギー堆積のモニタリングも可能になる。