Циклический ускоритель электронов

 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для циклического ускорения электронов а диапазоне от тепловых до релятивистских скоростей. Целью является увеличение энергии электронов . Циклический ускоритель заряженных частиц содержит резонатор, состоящий из двух электродов ) с ускоряющим промежутком 2 между ними, электромагнит 3 ведущего магнитного поля, источник возбуждения ВЧ-полй, инжектор 5 электронов, диэлектрические (или феррнтовые) вставки, мишень 7. Орбита электронного пучка обозна-t чена позицией 8. В ускорителе повыша етси энергия электронов за счет дополнительного ускорения электромагнитным полем, возбуждаемым в зазоре. 3 ил.

„„SU„,, t 584

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСКИЕ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (46) 23,05.93 Бюл. М 19 (2l) 3983445/63 (22) 05,) 2.85 ,(72) В.С.панасюк

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0 1МРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ъ l (56) Лебедев А ° Н. и др. Ускорители . заряженных частиц, т. ) . Основы физики и техники ускорителей. H.: Энергоатомиэдат, 1981, с 108-111. (54) ЦИКЛИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗЛЕКТРО НОВ .{57) Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для циклического ускорения электронов в диапазоне от тепловых до (51) 5 Н 05 Н 11/ОООН 05 Н 13/00

2 релятивистских скоростей, Целью является увеличение энергии электронов. Циклический ускоритель заряженных частиц содержит резонатор, состоящий из двух электродов 1 e ускоря1ощим промежутком 2 между ними, электромагнит 3 ведущего магнитного поля, источник возбуждения ВЧ-поля, инжектор 5 электронов, диэлектрнчес" кне (или ферритовые) вставки, маыень

7. Орбита электронного пучка обозна-, чена позицией 8. В ускорителе повьппа"

eòñï энергия электронов за счет допол. пительного ускорения электромагнитным полем, возбуждаемым в зазоре. Э mr. 158473

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь". эонано для циклического ускорения электронов в диапазоне от тепловых дб релятивистских скоростей, Целью является увеличен ге энергии элек тронов .

На фиг.1 показан ускоритель, разрез вдоль медивнной- плоскости! на фиг.2 - pamper A"À на фиг.1; на фиг,Зэлектрическая схема ускорителя и эпюры распределения потенциала вдоль ус" коряющего зазора.

Никлический ускоритель заряженных частиц содержит резонатор, состоящий иэ двух электродов с ускоряющим промежутком 2 между ними, электромагнит

3 ведущего магнитного поля, источник

4 нозбуждения ВЧ-поля, ннжекто1 5 электронон, диэлектрические (или ферритовые) вставки б, мишень 7. Позицией 8 обозначена орбита электронного . пучка, На фиг.З. приняты следующие обозна- pg чения; Л, Л, Л, Л < - генераторные

1 ° лампы — источники возбуждения ВЧ-поля; C(, С, С, С - конденсаторы емкостной связи электродов 1 резонатора с г :-нераторными лампами; С - экнива- ЗО лент распределенной емкостйой связи между ускоряющими .электродами; С, С вЂ” эквиваленты распределенной емкости между ускоряющими электродами и стенками ускорительной камеры; Uэпюры распределения потенциала вдоль ускоряющего зазора.

Ускоритель работает следующим образом.

При включении электромагнита 3 ве- „ дущего магнитного поля между полюсньгми наконечниками возбуждается магнитное поле, С помощью источника 4 ноэбужцения ВЧ-поля н электродах 1 резо". натора возбуждается ускоряющее ВЧ-по45 ле на протинофазйой частоте. Ускоре".. ние частиц начинается от инжектора 5 и происходит как в обычной дуантной . системе циклотрона или фаэотрона до тех пор, пока радиус орбиты 8 пучка не превзошел размера d пластин электродов перпендикулярно ускоряющему промежутку 2. На этом этапе цикла ус" корення н наборе энергии на оборот цучка полностью используется ускоряI ющий потенциал, что особенно важно s центральной области, где пространст-. венный зпрггп частиц ограничивает захват их н у<..кс рение. При дальнейшем

I 4 увеЛичении диаметра (радиуса) орбиты электроды I. резонатора начинают работать как дрейфовые трубки, В отличие от классических ускоряггг- щих структур подобного типа ускоритель с описанной ускоряющей структу рой позволяет довести пучок до реля» тивистского радиуса.!Лействительно " если 1 .- длину ускоряющего промежутка и 0 - диаметр релятивисткой орбиты (скорость частицы близка к скорости света) выразить в длинах волн 3 ускоряющего напряжения, т6 1 "4 нв условий создания резонанса для ускоряющего высокочастотного поля, а

Ь вЂ” иэ условия равенства длины ок4 и ружности релятивистской орбиты длине волны ускоряющего напряжения, Спедовательно, 1/D †.. Из этого видно, 3

I что на релятивистском радиусе ускоряющее напряжение составляет(вЫ 20 )

0,35 части от напряжения в центральНой области и остается постоянным для лучка, находящегося на релятивистской орбите (зпюра О на фиг,З). Напряжений наоборот будет еще меньше, учитывая эффект вылета частиц за пределы резонатора, когда его электроды i начнут работать как дрейфовые трубки. При этом набор энергии на оборот в каждом частном случае определяется отношением размера d ускоржощей структуры перпендикулярно ускоряющему промежутку 2 к ее размеру 1 вдоль промежутка, При выходе на релятннисткий радиус процесс ускорения соответствует классическому синхронному режиму г когда дополнительный набор энергии осущест нляют зв счет увеличения инцукции магнитного поля. В направлении вдоль щели резонатор является системой со строго распределенными параметрами (1 — ), в перпендикулярном " со

2 строго сосредоточенными (д < — ), Пос4 леднее обстоятельство дается ценой потери энергий иа оборот. Поэтому размер d нецелесообразно уменьшать зна h чительно по сравнению с-. —, C другой

4 стороны размер d близкий к этой se»личине, приведет систему к многонолнистости уже при строго распределенных параметрах, Рекомендуемое соотно шение имеет оптимум, который опреде5 1 5847 ляется еще в каждом частном случае конструктивными особенностями ускоря,йиц@й структуры совместно с вакуумной ускорительной камерой. Эксперименты показали что интервал значения d

В. (0,2-0,3)2 является оптимальным .для данного ускорителя, Превышение

Я 10 размера d свыше 0,3- может и реальной установке зв счет неточностей кон" 1структивного выполнения привести к возможности возбуждения моды в направлении, йерпендикулярном ускоряющему промежут» 15

Ь

ky. Снижение размера d нике 0,2 — обуславющввет неоправданное уменьшение набора энергии За оборот.

9 ускорителе повышается энергия ,электронов sa счет дополнительного ускорения электромагнитным полем, воз буждаемым s зазоре.

31 6 ° ,Формула изобретения

Циклический ускоритель электронов,. содержащий инжектор электронов, ваку.=- умную камеру, электромагнит для создания в облвсти ускорения нвраствюще rо вэимуталъно симметричного магнит4 ного поля, перпендикулярного ускоряющему электрическому полю (плоскости орбиты), о т л и ч а ю щ и и с s тем, что с целью увеличения энергии электронов, в камеру введен резонатор, состоящий из двух электродов, образующих ускоряющий sasop, каждый электрод представляет собой систему из двух параллельно расположенных прямоугольт ных пластин, гальввнически свяэвннык между собой, при этом электроды рвс . положены симметрично относительно центра вакуумной камеры и их размеры удовлетворяют следующим соотношениям: длина каждой пластины 1 Я/2, ширина ! =

d = (0,2-0,3) Л/2, где Л вЂ” длина резонансной волны ускоряющей структуры, в инжектор расположен в центре вакуумной ,камеры.

У иг.2

Редактор Г.Яадзарян

Составитель А, Шиканов

Техред А.Кравчук .Êîpðåêòîð Т,Палий

Заказ 1978 J Тир«и . Подписное

SHNHIIH Государственнбго комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иасква, Ж"35, Раушская наб., д, 4/5

«Ъ» » ° Ь »«««»

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101