Резонансная ускоряющая система

 

1. РЕЗОНАНСНАЯ УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМА, содержащая открытый резонатору выполк гнный в виде двух соосно раЕположенвых отражателей, которые .изолированы друг от друга и имеют форму усеченных конусов, обращённых друг к другу большими основаниями, д также подключенную к отражателям систему СВЧ-питания, содержащую два генератора с различными рабочими частотами, о тли ч а ю щ а я с я т€М, ч-Го, С целью повьппения темпа ускорейиЛ заряженных частиц, в устройство введены электромагнитные линзы с анизотропной проводимостью, которые вьтолнены в виде Тел вращения и расположены на обращенной к оси поверхности отражателей , при этом каадый из двух ге«€раторов выполнен с возможностью модуляции рабочей частоты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) 1И) (ю 4 Н 05 Н. 9/02

ГОСУДАРСТВЦ1НЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 3323405/18-21 (22) 30. 07. 81 (46) 23.08.86. Бюл. В 31 (72) А.И. Дзергач и . В. В, Куэ ьмин (53) 621. 384. 6 {088.8) . (56) Ускорители. Под ред. Б.Н.Яблокова, И;:. Госатомиздат, И,, 1968, с ° 524 531, Авторское свидетельство СССР

В 713393, кл. Н 01 J 25/02, 1978. . {54)(57)1. РЕЗОНАНСНАЯ УСКОРЯЮЩАЯ .CHCTENA, содержащая открытый резона-, тор, .выполненный в виде двух соосно расположенных отражателей, которые .: изолированы друг от друга и имеют форму усеченных конусов, обращенных друг к другу большими основаниями, а .также подключенную к отражателям систему

СВЧ-питания, содержащую два генератора с различными рабочими частотами, отличающаяся тем, что, с! целью повышения темпа ускорения заряженных частиц, в устройство введены электромагнитные линзы с анизотропиой проводимостью, которые выполнены в ниде тел вращения и расположены иа обращенной к оси поверхности отражателей, при этом каждый из двух гене» раторов выполнен с возможностью модуляции рабочей частоты.

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ в я с я теи, что электромагнитные линзы выполнены с переменныи по их толщине показателем преломления.

3. Система по п.1, о т л и ч а ющ в я с я тем, что отражатели выполнены аниэотропно-проводящими, причем проводимость их максимальна вдоль их образующих;

4. Система по п.1, о т л и ч в ющ в я с я тем, что в него введен дополнительный отражатель, который выполнен в виде тела вращения и расположен соосно с первыми двумя внутри них и в центре промежутка между ними.

При работе известной системы в .от- крытом резонаторе возбуждается стоя30 чвя волна., имеющая бопьшое число вариаций в плоскости, перпендикулярной оси отражателей. Это позволяет созда.вать в рвсцоложенной вблизи оси уст- ройства обЛасти ° взаимодействия с пуч- З1 ком заряженных частиц напряженность высокочастотного. электромагнитного поля, значительно превьппающую напряаенность поля нв поверхности.отражатвлей; .что обеспечивает эффективное40 взаимодействие поля стоячей волны с заряженными частицами.

Изобретение относится к ускоритель ной;технике и иожет быть использовано для коллективного ускорения ионов.

Известна ускоряющая резонансная .система, содержащая объемный резона- 5 тор и расположенные внутри него трубки дрейфа, В результате возбуждения стоячей волны в объемном резонаторе в зазорах между трубками дрейфа создается переменное во времения электрическое цоле, которое ускоряет ионы., Недостатком иэвестйой системы является ограничение напряженности ускоряющего поля, определяемое поверхностными явлениями пробоя, что, в свою очередь,. приводит к ограничению шеличины темпа ускорения.

Известна резонансная ускоряющая система, содержащая открытый резонатор, выйолненный в виде двух соосно 20 расположенных отражателей, которые изолированы друг от друга и; имеют форму усеченных конусов, обращенных друг к другу болыпиии основаниями, а такие подключенную к отражателям 2S систему СВЧ-питания, содержащую два генератора с раэличныии рабочими частотами.

Недостатком известного устройства применительно к ускорителям является недостаточно высокий темп ускорения, несмотря на .большой удерживаемый пространственный заряд частиц. Это обусловлено тем, что интенсивное высоко- . ,частотное поле открытого резонатора непригодно для эффективного длительного ускорения заряженных частиц, так как создаваемые полем резонатора высокочастотные потенциальные ямы (высокочастотные ловушки), в которых локализуются сгустки. зарядов, движут- ся равномерно, в не ускоренно., что приводит к быстрой потере синхронизмв поля и частиц при их ускорении.

Цель изобретения — повьппение темпа ускорения эаряженньм частиц.

Поставленная цель достигается тем, что в резонансной ускоряющей системе, содержащей открытый резонатор, выпол" ненный в ниде двух соосно расположенt ных отражателей, которые изолированы друг от друга и имеют форму усеченных конусов, обращенных друг к другу . болыпими основаниями, а также подключенную к отражателяи систему СВЧ-пи-тания, содержащую два генератора с .различными рабочими частатаии, введены электромагнитные линзы:с аниэотропной проводимостью., которые выполнены . в виде тел вращения и расположены на обращенной к оси поверхности отража-телей при этом хаждый из двух генераторов вьптолнен с воэможностью модуляции рабочей частоты.

Поставленная цель достигается также теи, что электромагнитные линзы выполнены с переменным ".o их.толщине .показателем.йреломления.

Поставленная цель достигается так-. пе теи, что отражатели выполнены ани3 1042598 4

<эотРопно-пРоводящими, причем проводи- и одинаковым для всех гармоник воляомость их максимальна вдоль их образу- вым числом rto ocu Z. Вследстви этого ющих; требуемые углы наклона к оси 2 парцм альных плоских волн различны: для бо

Поставленная цель достигается таклее коротких воля углы больше. В о1же тем, что в систему введен дополни-! крытых резонаторах прототипа с обычтельный отражатель, который выполнен ными отражателями этого условия дон виде тела вращения, и расположен со биться невозможно,.поэтому для обеспаосно с первыми двумя внутри них и .чения нормального падения парциальных в центрЕ промежутка между. ними.

10 волн на поверхности отражателей 2 к

На фиг.1 изображена предлагаемая поверхностям этих отражателей, обра" система, на. фиг.2 — спектр частот и щенным к оси вращения, примыкают согцикл модуляции частотно-модулированного генератора СВЧ-электромагнитных : ласУющие линзы 4 с показателем пРеломления отличным от единицы.. Линзы

Система содержит инжектор 1 . peso 1 могУт быть как многослойными и состоФ нансную систему в виде открытого ре- . Ять иэ оДнороДных слоев, TBK H оДнозонатора с отражателями 2, 3 и линза-. слойными с непрерывным иэмереяием,номи 4, возбуждающую систему 5 солено- казателя преломления. Отражатель 3

Ф ид 6, электроды 7 и источник 8 посто имеет также вид тела вращения, напри янного.или кваэистатического напряже мер бочкообРазного Резонатора и Ус

10 ния. траняет потери при частичном отражеСистема работает следующим образом. нии волн от йхода в.линзы 4 (см, .ход

Отражатели 2 и линзы 4 с осью вра лУчей на фиг. 1). Два частотно-модулищения 2 образуют открытый резонатор. Рованных генератора СВЧ«электромаг85

Основные параметры резонатора - шири- нитных волн, иэ которых состоит воэна этих отражателей 2 и линз 4, рав- . бодающая система 5, образуют частотная 2 Ь, расстояние R отражагелей 2 но-модулированный сигнал, разность до оси вращения, их средний радиус н мгновенных частот которого М<(t) средняя длина волны я связаны соот- (дг() модулируется по периодическо« ношением R > Ъ Ъ 9, которое обеспечиваЗО му закону, например по пилообразному о ет в центральной зоне резонатора на (см. Фиг.2) . Частота модуляции кратна оси 2 длиной 2Ь и диаметром - э,/2 . интервалу между резонансными частотавозникновение интенсивного поля с ам-, ми открытого резонатора, а девиация

Ф тплитудой Е E„- 2íÊ/%„ » Е„, сущест частоты пропорциональна приросту скошенно превышающей поле E „ „10 В/м 35 Рости УскоРения движущихся высокочасу поверхности отражателей 2, 3. Щирн- тотных ловушек, котоРые периодически на отражателей 2:и линз 4 соответству- ускоряются и замедляются. Пучок элекет первой -зоне френеля, Ь .<„ - < L, тронов и ионов от инжектора 1, нахогде L 3R — расстояние между поверх- .дящийся в продольном фокусирующем ностями отражателей 2. Это обеспечива40 магнитном поле соленоида 6, входит ет высокую добротность для основных в зону интенсивного высокочастотного иод ци нндрического типа Ео„„ и подав- поля с малой скоростьюф равной наление высших поперечныхмод. дниэотро- чальной скорости высокочастотных ло, пия проводимости всех отражателей c вушек, и распадается.на сгустки, ко преимущественной проводимостью по об. 45 торые захватываются этими высокОчасразукщим отражателей сделана для по- тотнымн ловушками и ускоряются ими давления волн типа ТЕ.. Для создания на отрезке длиной 2Ь по оси 2. Распад высокочастотных полей, которые на оси электронного пучка на сгустки в высоI вращения в центральной зона резона- кочастотных потеициаль«ых ямах вьгтара образуют высокочастотные. потея- 50. сокочастотных ловушках, приводит. к циальные ямы, .высокочастотные ловуш- : .появлению сильного продольного кулоки, движущиеся с монотонным нараста- ковского поля, которое обеспечивает вием.скорости, например постоянным, удержание и ускорение положительных ускоренкем, возбуждающая система 5, . ионов. Высокочастотная мощность для выполненная в виде двух частОтно-мо- И ускорения сгустков заимствуется от дулированных генераторов, возбуждает возбуждающей системы 5. С целью уменЬв Резонаторе множество цилиндрических <шения потребления высокочастотной волн тяпа Е „ с разными частотами - мощности от возбуждающей системы 5

1042598

Техред О.Гортвай . Корректор А.Обручар

Редактор С.Титова

I.Заказ 4646/2 . Тираж 765 . Подписное

ВНИЙПИ Государственного коми тета СССР по.делам изобретений и открытий

113035., Москва, Ж-35 ° Раушская наб,, д. 4/S

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.описанная .резонансная система может бйть помещена между электродами, которые подключены к источнику 8 статического или квазистатического нап. ряжения. Уменьшение потребляемой высокочастотной мощности до".тигается следующим:образом. Электронные сгуст ки, находящиеся в высокочастотных ловушках, при воздействии постоянного или квазистатического. внешнего электрического поля, совершают когерентные .колебания B высокочастотных ловушках по оси Е Совокупность сгустков дает две волны когерентного тормоэного излучения в направлении на отражатели 2. Таким образом, энергий от квазнстатического поля преобразуется посредством когерентных колебанйй сгустков в энергию высокочастот ного поля.

Первоначальное возбуждение резоиаксной системы от системы 5 возбужде-

1О ния не обязательно, так как. в резо" нансной системе под действием электронного пучка возможно самовозбуждение высокочастотного ноля, Таким образом предлагаемая система может работать в авторезонансном режиме.