Устройство получения ультракоротких импульсов тока ускоренных ионов в линейном ускорителе

 

Использование: ускорительная техника, ускорители заряженных частиц. Сущность изобретения: для получения импульсов или серий импульсов ускоренного пучка ионов очень малой длительности, порядка десятков наносекунд, в схему ускорителя ионов между инжектором и резонансной ускоряющей системой введено устройство, позволяющее доускорять пучок ионов из инжектора до энергии, обеспечивающей их захват в резонансную систему. Энергия ионов на выходе инжектора меньше энергии захвата. Длительность импульса ускоряющего напряжения в дополнительном ускоряющем устройстве определяет длительность импульса тока ионов на выходе линейного ускорителя. 1 ил.

Изобретение относится к ускорителям заряженных частиц и может быть использовано в случаях, когда необходимо получать импульсы или серии импульсов ускоренного пучка ионов очень малой длительности (порядка десятков наносекунд).

Широко известны ускорители ионов различных конструкций, в том числе ускоритель протонов (1).

За прототип принят протонный ускоритель И-2 (2), содержащий инжектор с источником ионов и резонансные ускоряющие секции с трубками дрейфа на рбщую энергию 24 МэВ.

Недостатком данного прототипа является то, что в нем невозможно получить пучок ионов малой длительности.

Технической задачей изобретении является возможность формирования огибающей ускоренного тока пучка ионов ультракороткой длительности порядка десятков наносекунд.

Поставленная задача достигается тем, что в схему ускорителя ионов между инжектором и резонансной ускоряющей системой введено устройство, позволяющее доускорять пучок ионов из инжектора до энергии, обеспечивающей захват в резонансную систему. При этом энергия инжектора устанавливается ниже уровня захвата, а длительность импульса ускоряющего напряжения в дополнительном ускоряющем устройстве определяет длительность импульса тока ионов на выходе литейного ускорителя.

Конструктивным отличием данного устройства является то, что между инжектором и резонансной ускоряющей структурой в качестве доускоряющего устройства используются индукторы, применяемые в индукционных ускорителях. В качестве примера укажем, что ферритовые индукторы обеспечивают совместно с формирующей линией и коммутатором импульс ускоряющего напряжения 35 кэВ на один индуктор и длительность 20 нсек на полувысоте при заднем фронте 10-15 нсек.

Схема ускорителя с формирователем пучка показана на чертеже.

Ускоритель состоит из инжектора пучка ионов 1, секции из трех индукторов 2, дающей напряжение 100 кэВ, и резонансной ускоряющей структуры с трубками дрейфа 3.

Инжектор 1 имеет напряжение 600 кэВ, что не позволяет ускоряющей структуре с трубками дрейфа произвести захват в ускорение. С помощью доускоряющей секции 2, состоящей из трех индукторов и формирующих линий, питание которых обеспечивает импульс ускоряющего напряжения амплитудой 100 кэВ, что совместно с инжектором обеспечивает захват ионов в резонансной ускоряющей структуре с трубками дрейфа 3, так как соответствует середине сепаратриссы по энергии. При дальнейшем ускорении в резонансной системе с трубками дрейфа происходит сепарирование частиц, не попавших в сепаратриссу, от частиц, захваченных в ускорение, и на выходе структуры с трубками дрейфа будут только ускоренные частицы. Поэтому длительность тока пучка после структуры с трубками дрейфа будет соответствовать длительности импульса ускоряющего напряжения формирующей секции.

Формула изобретения

Устройство получения ультракоротких импульсов тока ионов ускоренных в линейном ускорителе, содержащее инжектор ионов и резонансную ускоряющую структуру, отличающееся тем, что между инжектором, энергия ионов на выходе которого меньше энергии захвата, и резонансной ускоряющей структурой установлено ускоряющее устройство, увеличивающее энергию ионов до энергии захвата с длительностью импульса ускоряющего напряжения, определяющей длительность импульса тока ионов на выходе линейного ускорителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1