Рекуператор энергии пучка заряженных частиц

 

Изобретение относится к устройствам электрического торможения немоноэнергетического потока заряженных частиц и может быть использовано в электронных приборах с рекуперацией энергии. Цель изобретения - повышение КПД рекуператора - достигается путем повышения первеанса и уменьшения потока вторичных заряженных частиц и равномерного распределения тепловой нагрузки по поверхности рекуператора. Пучок заряженных частиц через отверстие коллектора вторичных заряженных частиц попадают в устройство круговой развертки 2, где пучок отклоняется и входит в зону торможения, разворачиваясь по конической поверхности 5, и оседает на системе электродов 3. Повышение первеанса системы достигается за счет придания пучку трубчатой формы в области торможения. Использование в рекуператоре совокупности устройства круговой развертки и коллектора вторичных заряженных частиц позволяет получить не только равномерное распределение тепловой нагрузки на электроды, но и уменьшение потока вторичных заряженных частиц из рекуператора за счет отклонения вторичных заряженных частиц устройством круговой развертки на коллектор вторичных заряженных частиц. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

% 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4320120/24-21 (22) 26.10.87 (46) 15.05.90. Бюл. Е 18 .(71) Институт высоких температур

АН СССР (72) Е.А ° Абрамян, Б.А.Альтеркоп, А.lO.Сокулин и И.Н.Туякбаев (53) 621.384.6(088.8) (56) Атомная энергия. Т. 44, в. 5, 1978, с. 397-403 °

Абрамян Е.А. Промышленные ускорители электронов. М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 170-171.

Патент США V 4277721, кл. Н 01 J 23/02, 1981. (54) РЕКУПЕРАТОР ЭНЕРГИИ ПУЧКА ЗАРЯ ЖЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к устройствам электрическогq торможения немоноэнергетического потока заряженных частиц и может быть использовано в электронных приборах с рекуперацией энергии. Цель изобретения - повышение КПД рекуператора - достигается путем повышения переноса и уменьшеÄÄSUÄÄ1564740 А 1 (51) 5 H 05 Н 7/00

2 нил потока вторичных заряженных частиц и равномерного распределения тепловой нагрузки по поверхности рекуператора. Пучок заряженных частиц через отверстие коллектора вторичных заряженных частиц попадает в устройство 2 круговой развертки, где пучок отклоняется и входит в зону торможения, разворачиваясь по конической поверхности 5, и оседает на системе электродов 3. Повышение первеанса системы достигается за счет придания пучку трубчатой формы в области торможения. Использование в рекуператоре совокупности устройства круговой развертки и коллектора вторичных заряженных частиц позволяет получить не только равномерное распределение тепловой нагрузки на электроды, но и уменьшение потока вторичных заряженных частиц из рекуператора за счет отклонения вторичных заряженных частиц устройством круговой развертки на коллектор вторичных заряженных частиц. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

740

2 т рур,рд лент Р иэпп. а/К

3 1 56>>

Изобретение относится к устройствам электрического торможения немоноэнергетического потока заряженных частиц, в частности электронов и мо1 5 жет быть использовано в электронных приборах, в которых для повышения

КПД предусмотрена рекуперация энергии заряженных частиц.

Целью изобретения является повы- 20 шение КПД рекуператора энергии пучка заряженных частиц за счет повышения первеанса и уменьшения потока вторичных заряженных частиц и равномерного распределения тепловой нагрузки по поверхности электродов рекуператора.

На чертеже изображен предлагаемый рекуператор.

Рекуператор энергии пучка заряжен- 20 ных частиц содержит последовательно расположенные коллектор 1 вторичных заряженных частиц, выполненный в виде диафрагмы с центральным отверстием из материала с .низким коэффициен- 25 том вторичной эмиссии, например алюминия или титана, устройство 2 круговой развертки пучка, выполненное в виде статора асинхронного электродвигателя или резонатора круговой развертки, представляющего собой цилиндр с осевыми отверстиями в .торцах и двумя радиальными взаимоперпендилярными вводами мощности, осесимметричную систему конусообразных электродов 3 и последний электрод"отражатель ч, выполненный в Форме иглы, расположенный на оси рекуператора за системой электродов 3 внутри объема, ограниченного поверхностью 5.

Рекурератор энергии пучка заряжен40 ных частиц работает следующим обра" зом.

Пучок заряженных частиц через отверстие коллектора 1 вторичных заряженных частиц попадает в устройст45 во 2 круговой развертки, где под дей- ствием вращающегося магнитного поля отклоняется, входит в зону торможения, разворачиваясь по конической поверхности, 5, и оседает на системе электродов 3.

В предлагаемом устройстве повышение первванса достигается приданием пучку трубчатой формы в области торможения. Предельный ток для рекуператора равен

2!Э З t2 . = 1

ТРУБ е где а — толщина кольца, м, R — радиус коллектора, м, н, е - масса (кг) и заряд (Кл) электрона; с — скорость света, м/с, релятивистский фактор.

Повышение первеанса предлагаемой системы по сравнению, например, с известной системой, где для повышения первеанса используется квадрупольная линза, преобразуюцая в фокусе пучок электронов в ленточный, предельный ток для которого с достаточной точностью описывается следуюцим выражением

mc (3 — 1) .L

2/Э 9/2 лент е 2Г(в — а/4) где Ь и а - соответственно ширина и толщина пучка м, можно оценить из выражения где Р„ „, Р„- первеансы предлагаемого и известного устройств.

Поскольку обычно R >) а, то очевидно, что первеанс предлагаемой системы значительно превышает первеанс известной системы.

Кроме того, известная система предназначена только для рекуперации энергии моноэнергетического пучка.

Использование известной системы для рекуперации энергии немоноэнергетического пучка электронов невозможно, так как для широких немоноэнергетических пучков появляется зависимость степени отбора энергии электронов от их положения в пучке, что приводит к понижению эффективности рекуперации °

Использование в рекуператоре в совокупности устройства круговой развертки и коллектора вторичных заряженных частиц позволяет получить не только равномерное распределение тепловой нагрузки на электроды и уменьшение потока вторичных заряженных частиц с отражателя, но и уменьшение потока вторичных заряженных частиц из рекуператора за счет отклонения вторичных заряженных частиц устройством круговой развертки на коллектор вторичных заряженных частиц

15647

В осесимметричных рекуператорах, использующих для сортировки заряженных частиц принцип фонтанирования, на приосевые заряженные частицы первичного потока не действует радиальное электростатическое поле, и поэтому они, затормозившись, отражаются и ускоряются в обратном направлении.

Этого можно избежать, отклонив пучок от оси устройства, однако отклонение приведет к локальному перегреву и деФормации электродов. Развертка пучка на входе в рекуператор позволяет равномерно распределить тепловую нагрузку по поверхности электродов рекуператора, а отклонение потока вторичных заряженных частиц от оси системы устройством круговой развертки и осаждение их на коллектор вторичных 2р заряженных частиц уменьшает выход вторичных заряженных частиц из рекуператора, что приводит к повышению

КПЛ рекуперации и позволяет увеличить мощность рекуперируемого пучка.

Скорость развертки пучка можно подобрать так, что распределение тепловой нагрузки по поверхности электродов 3 рекуператора будет равномерным. 30

Так как пучок заряженных частиц тормозится и разделяется по скорости вне конической, поверхности 5, то поток вторичных заряженных частиц с отражателя 4 отсутствует. Ввиду конечного поперечного размера пучка часть заряженных частиц может отразиться от поверхности электродов 3, обращенной к входному отверстию, и, ускорившись, вылететь из рекуператора. 40

Такие, заряженные частицы в магнитном поле устройства 2 круговой развертки отклоняются и попадают на коллектор

1 вторичных заряженных частиц, поверхность которого имеет низкий коэфФициент вторичной эмиссии, например

0,1-0,3. Расстояние между устройством

2 круговой развертки и коллектором

1 вторичных заряженных частиц должно быть достаточным для отклонения пото- 0 ка вторичных заряженных частиц от отверстия коллектора вторичных заряженных частиц 1 и определяется выражением

40 6

Л

I, = К- — — () Б 0 где М,(),Vi — масса, кг, заряд, Кл, и максимальная скорость вторичных заряженных частиц;

Б — толщина устройства круговой развертки, м;

 — индукция магнитного поля в нем, Тл;

R — радиус отверстия коллектора 1 вторичных заряженных частиц, м.

Предлагаемое устройство возволяет увеличить КПД рекуперации по сравнению с прототипом за счет повышения первеанса и уменьшить уровень шумов, например, в СВЧ-приборах за счет уменьшения потока вторичных заряженных частиц. Кроме того, может быть увеличена мощность пучка в 2-4 раза за счет равномерного распределения тепловой нагрузки по электродам реку" ператора.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Рекуператор энергии пучка заряженных частиц, содержаший осесимметричную систему конусообразных электродов и последний электрод-отражатель, расположенный на оси рекуператора, и выполненный в форме иглы, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен устройством круговой развертки пучка, установленным перед системой конусообразных электродов.

2. Рекуператор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что он снабжен коллектором вторичных заряженных частиц, выполненным в виде диафрагмы с центральным отверстием из материала с низким коэффициентом вторичной эмиссии, расположенным перед устройством круговой развертки.

Ф

3. Рекуператор по пп. 1 и 2, о т ли ча ющи и с я тем, чтоустройство круговой развертки выполнено в виде резонатора круговой развертки.

4. Рекуператор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что устройство круговой развертки выполнено в виде статора асинхронного электродвигателя.