Ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов

 

Цель изобретения - повышение КПД ускорителя в диапазоне больших скоростей ионов. Ускоряющая структура содержит вакуумно-плотный кожух 1, узел возбуждения СВЧ-колебаний и П-образный корпус 2, на котором закреплены основные трубки дрейфа поочередно на боковых стенках с периодичностью βλ/2, а внутри указанного корпуса размещен дополнительный П-образный корпус 6 с присоединенными к его кромкам дополнительными трубками дрейфа 4, размещенными попарно между соответствующими парами основных трубок дрейфа так, что между всеми трубками дрейфа расстояния равны. Это позволяет решить задачу устранения снижения амплитуды напряженности электрического ВЧ-поля на оси в середине ускоряющих зазоров, образованных трубками дрейфа, закрепленными на корпусе Н-резонатора. В результате удается существенно повысить эффективное шунтовое сопротивление ускоряющей структуры типа Н-резонатора с трубками дрейфа. И заметно увеличить электронный КПД ускорителя. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (50 4 Н 05 Н 9 04

ВСЕСЭВЗНР

11АТЕ11Т:+3-;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г<

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4333490/24-21 (22) 05.10.87 (46) 15 .07 .89 . Бюл . Р 26 (72) M.Ë . Гусев, В.В, Кушин, А.Ю. Орешников, С.В. Плотников, Д.Н. Селезнев, С.Б. Угаров и И.В. Хоменко (53) 621.384.6(088.8) (56) Бомко В,А. и др. Разработка и изучение электромагнитных характеристик модификаций ускоряющей структуры линейного ускорителя тяжелых ионов. — Препринт ХФТИ 82-10. Харьков, 1982.

Шембель Б.К. и др. Ускоряющая система с параллельными соединениями зазоров. — Атомная энергия. Т.29, в. 2, 1970. (54) УСКОРЯЮЩАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО РЕЗОНАНСНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ

2 (57) Цель изобретения — повьппение

КПД ускорителя в диапазоне больших скоростей ионов. Ускоряющая структура содержит вакуумно-плотный кожух

1, узел возбуждения СВЧ-колебаний и П-образный корпус 2, на котором закреплены основные трубки дрейфа поочередно на боковых стенках с периодичностью $ )/2, а внутри указанного корпуса размещен дополнительный П-образный корпус 6 с присоединенными к его кромкам дополнительными трубками дрейфа 4, размещенными попарно между соответствующими парами основных трубок дрейфа так, что между всеми трубками дрейфа расстояния равны. Это позволяет решить задачу устранения снижения амплитуды напряженности электрического ВЧ-поля на оси в середине ускорякмцих зазоров, обраэованнык трубками дрейфа, 1494254

15

25

35

45

55 закрепленными на корпусе Н-резонатора. В результате удается существенно повысить эффективное шунтовое сопротивление ускоряющей структуры

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к линейным ускорителям ионов, и может использоваться при создании новых . и реконструкции действующих ускорителей.

Цель изобретения — повышение электронного КПД ускорителя в диапазоне больших скоростей ионов.

На фиг. 1 приведен схематический поперечный разрез структуры; на фиг. 2 — то же, план. ускоряющая структура (фиг. 1 и 2) содержит вакуумный кожух 1, основ ной 2 и дополнительный 3 П-образные корпуса Н-резонатора, на которых закреплены соответственно основные трубки дрейфа 4 на штангах и дополнительные трубки дрейфа 5 на Г-образных штангах 6, опоры 7 и 8, при помощи которых крепятся соответственно дополнительный и основной корпусы, узел 9 возбуждения. Кроме того, в боковых стенках и днище дополнительного корпуса 3 выполнены отверстия связи.

Ускоряющая структура работает следующим образом.

При введении ВЧ энергия через узел 9 ввода в зазорах между трубками дрейфа возникает ускоряющео нагфяжение, а в основном и дополнительном корпусах Н-резонатора возникает синфазный ВЧ ток, который создает магнитный поток, пронизывающий поверхности, заключенные между стенками и днищами основного и дополнительного корпусов, в одном направлении и замыкается через поверхность между внешними поверхностями основного корпуса и вакуумным кожухом. Таким образом на кромках

\ боковых стенок основного и дополнительного корпусов наводится синфазное напряжение, но различное по величине в местах крепления основных и промежуточных трубок дрейфа, Дополнительные трубки дрейфа оказываются под несколько меньшими потентипа Н-резонатора с трубками дрейфа и заметно увеличить электронный

КПД ускорителя. 2 ил. циалами, чем основные трубки. Обра эуется своеобразный высокочастотный делитель, который позволяет получить равномерное распределение поля на всем периоде ускорения (между основными трубками дрейфа) подобно тому, как это делается в секционированньм ускоряющих трубках на постоянном токе. Получаемое существенное улучшение однородности ВЧ поля в диапазоне

О относительно больших скоростей, например до 0, 2 позволяет значительноо повысить эффективное шунтовое сопротивление и расширить область применения Н-резонаторов. Использование такого Н-резонатора совместно, например, с фазопеременной фокусировкой позволяет в несколько раз повысить в рассматриваемом диапазоне шунтовое сопротивление и снизить ВЧ потери, а следовательно, повысить

КПД ускорителя.

По сравнению с известными Н-резонаторами в данном диапазоне скоростей ионов фактор пролетного времени увеличивается примерно в 3 раза, 1 а добротность оказывается лишь на

30-40Х ниже при сравнении их на частоте 150 МГц и при =0, 14. Таким образом, использование предлагаемой конструкции позволяет в 2-2,5 раза повысить эффективное шунтовое сопротивление Н-резонатора с трубками дрейфа.

Формула изобретения е

Ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, содержащая вакуумно-плотный кожух, узел возбуждения ВЧ колебаний и

Н-резонатор с основным корпусом Побразной формы, на боковых стенках которого поочередно на расстоянии

Рjl/2 закреплены основные трубки дрейфа на штангах, где f5 — относительная скорость ионов, - длина волны в резонаторе, М, снабженный средства6 1 ми для подстройки частоты и распределения ВЧ поля и юстировки трубок дрейфа, отличающаяся тем, что, с целью повышения электронного

КПД ускорителя в диапазоне больших скоростей ионов, внутри основного

П-образного корпуса коаксиально и соосно ему на опоре между днищами установлен дополнительный П-образный корпус с дополнительными трубками дрейфа, укрепленными поочередно на его боковых стеНках с помощью

Г-образных держателей так, что каждая пара дополнительных соседних трубок дрейфа размещена между соответствующей парой основных трубок дрейфа соосно с ними, расстояния между всеми трубками Н-резонатора выбраны равныья, в боковых стенках

494254 6 и днище дополнительного корпуса выполнены отверстия связн для синфазного возбуждения электрического и маг5 нитного полей обоих корпусов а площади поперечного сечения S и S 1 мл

1 образованные боковыми стенками и днищами соответственно основного и дополнительного корпусов Н-резонатора, выбраны согласно выражению где С„- емкость между соседними ос15 новными трубками дрейфа, С вЂ” емк зсть между соседними промежуточными трубками, заключенными между соответствующей парой основных труГ бок. иг. 2