Линейный ускоритель заряженных частиц

 

Использование: в радиационной химии, активационном анализе, ядерной физике, фундаментальных исследованиях физики высоких энергий и др. Сущность изобретения: линейный ускоритель заряженных частиц состоит из источника 1 высокочастотной (ВЧ) мощности, соединенного с первым плечом циркулятора 2. К второму плечу циркулятора 2 последовательно подключены выключатель 3 ВЧ-мощности и первое плечо циркулятора 4. К второму плечу циркулятора 4 подключен вход линии 5 задержки, к выходу которой последовательно подключены второй выключатель 6 ВЧ-мощности и первое плечо направленного ответвителя 7. Свободные плечи циркуляторов 2 и 4 подсоединены к смежным плечам моста 8, третье плечо которого соединено с вторым плечом направленного ответвителя 7. Третье плечо направленного ответвителя 7 соединено с входом ускоряющей секции 9. Свободные плечи моста 8 и направленного ответвителя 7 подсоединены к поглощающим нагрузкам 10 и 11. Работой источника 1 ВЧ-мощности и выключателей 3 и 6 управляет устройство 12 управления. В устройстве достигается сложение мощности ВЧ-генератора 1 и мощности ВЧ-волны, поступающей из линии 5 задержки. 1 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к сильноточным ускорителям заряженных частиц с малой длительностью импульса тока, предназначенным для использования в радиационной химии, активационном анализе, фундаментальных исследованиях физики высоких энергий и др. Целью изобретения является увеличение энергии ускоряемых частиц пучка на выходе линейного ускорителя за счет увеличения импульсной мощности СВЧ-волны на входе ускоряющей секции. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого ускорителя. Ускоритель состоит из источника 1 высокочастотной мощности, соединенного с первым плечом циркулятора 2. К второму плечу циркулятора 2 последовательно подключены выключатель 3 высокочастотной мощности и первое плечо циркулятора 4. К второму плечу циркулятора 4 подключен вход линии 5 задержки, к выходу которой последовательно подключены второй выключатель 6 ВЧ-мощности и первое плечо направленного ответвителя 7. Свободные плечи циркуляторов 2 и 4 подсоединены к смежным плечам моста 8. Третье плечо моста 8 соединено с вторым плечом направленного ответвителя 7. Третье плечо направленного ответвителя 7 соединено с входом ускоряющей секции 9, а свободные плечи моста 8 и направленного ответвителя 7 подсоединены к поглощающим нагрузкам 10 и 11. Работой источника высокочастотной мощности и выключателей 3 и 6 управляет устройство 12 управления. Цикл работы ускорителя состоит из периода накопления энергии источника 1 высокочастотной мощности в линии 5 задержки и периода использования запасенной энергии. В течение периода накопления выключатель 3 находится в открытом состоянии, а выключатель 6 в закрытом. При этом ВЧ-мощность источника 1 поступает через циркулятор 2, выключатель 3 и циркулятор 4 на вход линии задержки. С выхода линии задержки ВЧ-волна, отражаясь от закрытого выключателя 6, поступает на выход линии 5 задержки и, проходя вторично вдоль нее, поступает через циркулятор 4 на плечо ВЧ-моста 8. В этот момент времени из устройства 12 управления поступает управляющий сигнал, который переводит выключатель 3 в закрытое, а выключатель 6 в открытое состояние. При этом на плечи моста 8 поступает высокочастотная волна от источника и обратная волна из линии 5 задержки. Равенство мощности падающих волн на смежные плечи моста 8 обеспечивает сложение мощности генератора и обратной волны линии задержки на втором плече направленного ответвителя 7. ВЧ-мощность прямой волны линии задержки поступает на первое плечо направленного ответвителя 7 через открытый выключатель 6. При условии выбора переходного ослабления направленного ответвителя 1,66 дБ суммарная мощность, поступающая из линии задержки и источника ВЧ-мощности, поступит на вход ускоряющей секции 9. При этом, выбрав длительность задержки СВЧ сигнала в линии задержки втрое меньше длительности импульса источника ВЧ-мощности, можно увеличить в 3 раза мощность на входе ускоряющей секции при трехкратном сокращении импульса СВЧ-мощности. Это позволит в 3 раза увеличить энергию ускоряемых частиц и сохранить высокий КПД системы СВЧ-питания ЛУЭ.

Формула изобретения

Линейный ускоритель заряженных частиц, состоящий из источника высокочастотной мощности, ускоряющей секции и устройства управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения энергии ускоряемых частиц, в него введены два трехплечих циркулятора, два выключателя высокочастотной мощности, линия задержки, высокочастотный мост, направленный ответвитель и две согласованные нагрузки, при этом к источнику высокочастотной мощности последовательно подключены первый циркулятор, выключатель высокочастотной мощности, второй циркулятор, линия задержки, второй выключатель высокочастотной мощности и первое плечо направленного ответвителя, свободные плечи первого и второго циркуляторов подсоединены к смежным плечам высокочастотного моста, третье плечо которого соединено с вторым плечом направленного ответвителя, четвертые плечи высокочастотного моста и направленного ответвителя подсоединены к согласованным нагрузкам, а третье плечо направленного ответвителя соединено с входом ускоряющей секции.

РИСУНКИ

Рисунок 1