Ускоритель с устройством высокочастотного питания

Авторы патента:

H05H7/02 - схемы и системы для питания высокочастотной энергией (высокочастотные генераторы H03B)

Изобретение относится к системам высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, конкретно к системам высокочастотного питания резонансных ускорителей от магнетрона. Технический результат - возможность регулирования энергии пучка от импульса к импульсу за счет вывода второй ускоряющей секции из резонансного взаимодействия с пучком. Ускоритель с устройством высокочастотного питания содержит магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора, первую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную ко второму плечу циркулятора, вторую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную через фазовращатель к третьему плечу циркулятора, поглощающую нагрузку, подключенную к четвертому плечу циркулятора, между фазовращателем и второй ускоряющей секцией установлен импульсный управляемый газоразрядный коммутатор, причем электрическая длина от коммутатора до входа во вторую ускоряющую секцию составляет целое число длин полуволн. 1 ил.

Известно устройство, в котором для развязки магнетронного генератора и резонаторной секции применяется ферритовый циркулятор. В устройстве магнетрон подключен к первому плечу циркулятора, резонаторная ускоряющая секция - ко второму плечу циркулятора, к третьему и четвертому плечам циркулятора подключены поглощающие нагрузки [1].

Недостатком устройства является отсутствие возможности глубокой регулировки энергии ускоренного пучка.

Известно также устройство, в котором для развязки магнетронного генератора и резонаторной секции применяется ферритовый циркулятор. В устройстве магнетрон подключен к первому плечу циркулятора, первая резонаторная ускоряющая секция - ко второму плечу циркулятора, вторая резонаторная ускоряющая секция через фазовращаетель - к третьему плечу циркулятора, поглощающая нагрузка - к четвертому плечу циркулятора подключена [2]. Коэффициент связи первой ускоряющей секции с трактом подбирается таким образом, чтобы при нагрузке заданным током пучка величина отраженной от нее мощности составляла номинальное значение мощности питания второй секции. С помощью перестройки фазовращателя достигается изменение фазы влета частиц из первой секции во вторую и, как следствие, регулировка энергии ускоренного пучка.

Недостатком устройства является отсутствие возможности регулировки энергии пучка от импульса к импульсу.

При реализации предлагаемого изобретения решается задача регулировки энергии пучка от импульса к импульсу за счет вывода второй ускоряющей секции из резонансного взаимодействия с пучком.

Указанный технический результат достигается тем, что в ускорителе с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора, первую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную ко второму плечу циркулятора, вторую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную через фазовращатель к третьему плечу циркулятора, поглощающую нагрузку, подключенную к четвертому плечу циркулятора, между фазовращателем и второй ускоряющей секцией установлен импульсный управляемый газоразрядный коммутатор, причем электрическая длина от коммутатора до входа во вторую ускоряющую секцию составляет целое число длин полуволн.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Магнетрон 1 подключен к первому плечу циркулятора 2, первая резонаторная секция 3 - ко второму плечу циркулятора 2, к третьему плечу циркулятора 2 через фазовращатель 4 подключена вторая резонаторная секция 5, к четвертому плечу циркулятора 2 подключена поглощающая нагрузка 6. Между фазовращателем 4 и второй ускоряющей секцией 5 установлен импульсный управляемый газоразрядный коммутатор 7, причем электрическая длина от коммутатора до входа во вторую ускоряющую секцию составляет целое число длин полуволн;

- длина волны в передающем тракте; n - целое число.

Устройство работает следующим образом. А волна, отраженная от секции 5, поступает на вход секции 5 и возбуждает ее.

Резонаторные секции 3, 5 представляют собой ускоряющие структуры с высокой добротностью, например, бипериодические ускоряющие структуры. Коэффициент связи первой ускоряющей секции 3 с трактом подбирается таким образом, чтобы при нагрузке заданным током пучка величина отраженной от нее мощности составляла номинальное значение мощности питания второй секции 5. С помощью перестройки фазовращателя 4 достигаются изменение фазы влета частиц из первой секции 3 во вторую секцию 5 и, как следствие, регулировка энергии ускоренного пучка. Для обеспечения перестройки энергии пучка в импульсном режиме газоразрядный коммутатор 7 под воздействием импульсного управляющего сигнала может быть переведен в активное состояние. При этом разрядный промежуток закорачивается плазмой разряда и мощность на вход второй ускоряющей секции 5 не поступает, а отводится в поглощающую нагрузку 6. Кроме того, расположение коммутатора 7 на расстоянии n

/2 от входа в ускоряющую секцию 5 приводит к существенной расстройке ее резонансной частоты, ускоренный пучок не взаимодействует с секцией 5. Таким образом, достигается импульсная регулировка энергии пучка. Величина возможной регулировки определяется настройкой коэффициента связи с трактом первой секции 3 и может колебаться от единиц процентов до 3-5 раз.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить глубокую перестройку энергии пучка (до 5 раз) в импульсном режиме. Время перестройки энергии определяется характеристиками применяемого разрядника и составляет не более нескольких микросекунд. Перестройка энергии пучка на большую величину с высокой скоростью дает возможность применения предлагаемого устройства в установках радиационного контроля изделий со сложной внутренней структурой.

Источники информации 1. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т.2. Высшая школа, 1972.

2. Каминский В.И. Ускоритель с устройством высокочастотного питания. - Авт. свид. СССР 963966, приоритет от 24 марта 1981 г.

Формула изобретения

Ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора, первую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную ко второму плечу циркулятора, вторую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную через фазовращатель к третьему плечу циркулятора, поглощающую нагрузку, подключенную к четвертому плечу циркулятора, отличающийся тем, что между фазовращателем и второй ускоряющей секцией установлен импульсный управляемый газоразрядный коммутатор, причем электрическая длина от коммутатора до входа во вторую ускоряющую секцию составляет целое число длин полуволн.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Ускоритель с устройством высокочастотного питания // 2171018

Изобретение относится к системам высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, конкретно - к системам высокочастотного питания резонансных ускорителей от магнетронов

Ускоритель с устройством высокочастотного питания // 2168291

Ускоритель с устройством высокочастотного питания // 2166241

Устройство управления мощностью микроволнового излучения линейного ускорителя // 2163060

Ускоритель заряженных частиц с устройством высокочастотного питания // 2154924

Ускоритель с устройством высокочастотного питания // 2149524

Линейный ускоритель электронов // 1828383

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к сильноточным ускорителям заряженных частиц с малой длительностью импульса тока, предназначенных для использования в радиационной химии, активационном анализе, фундаментальных исследованиях физики высоких энергий и др

Система высокочастотного питания ускорителя заряженных частиц // 1826147

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к системам высокочастотного питания ускорителей, входящих в состав установок со встречными пучками, предназначенных для фундаментальных исследований в области физики высоких энергий

Система высокочастотного питания ускорителя заряженных частиц // 1773223

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к линейным ускорителям заряженных частиц с малой длительностью импульса тока, предназначенных для использования в радиационной химии, активационном анализе, фундаментальных исследованиях физики высоких энергий и др

Устройство для ускорения заряженных частиц // 2236094

Изобретение относится к получению ускоренных пучков заряженных частиц высокой энергии, а именно к конструктивным элементам линейных ускорителей

Ускоритель с устройством высокочастотного питания // 2249927

Изобретение относится к системам высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, а именно к системам высокочастотного питания резонансных ускорителей от магнетронов

Линейный индукционный ускоритель // 2286034

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для генерации электронных или ионных пучков микросекундной длительности с высокой частотой следования импульсов

Источники излучения с множеством чередующихся уровней энергии // 2508617

Заявленное изобретение относится к источникам излучения с множеством уровней энергии. В заявленном способе для приведения частоты подаваемой к ускорителю РЧ энергии в соответствие с резонансной частотой ускорителя предусмотрено использование устройств автоматической подстройки частоты. В одном варианте, где генератором мощных радиочастотных импульсов является механически настраиваемый магнетрон, предусмотрена автоматическая подстройка частоты для приведения частоты мощных РЧ импульсов одного уровня энергии в соответствие с резонансной частотой ускорителя во время подачи этих мощных РЧ импульсов, а управление магнетроном выполняется так, чтобы частотный сдвиг в магнетроне при другом уровне энергии питания, по меньшей мере частично, соответствовал бы сдвигу резонансной частоты ускорителя во время подачи этих РЧ импульсов. В других вариантах, когда генератором мощных радиочастотных импульсов является клистрон или электрически настраиваемый магнетрон, для каждого уровня энергии РЧ импульсов предусмотрено отдельное устройство автоматической подстройки частоты. Техническим результатом является повышение эффективности исследования содержимого различных объектов без их вскрытия. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил.

Ускоритель и способ управления ускорителем // 2550819

Изобретение относится к ускорителю для ускорения заряженных частиц. Заявленный ускоритель содержит, по меньшей мере, два последовательно установленных по ходу луча высокочастотных резонатора, с помощью которых ускоряется импульсная последовательность, содержащая несколько пучков частиц. Также ускоритель содержит устройство управления для управления высокочастотными резонаторами. С помощью устройства управления соответствующие высокочастотные поля, создаваемые в высокочастотных резонаторах во время ускорения импульсной последовательности, регулируются независимо друг от друга таким образом, что при ускорении импульсной последовательности несколько пучков частиц импульсной последовательности получают разные ускорения. Кроме того, изобретение предусматривает регулирование создаваемых полей в высокочастотных резонаторах во время ускорения импульсной последовательности независимо друг от друга таким образом, что при ускорении импульсной последовательности несколько пучков импульсной последовательности частиц получают разные ускорения. Техническим результатом является повышение эффективности ускорения заряженных частиц разного рода до различных энергий с возможностью повышения гибкости управления работой ускорителя, а также возможность быстрого облучения большого диапазона глубин. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Коаксиальный волновод с вч передатчиком // 2579748

Изобретение относится к коаксиальному волноводу с центральным проводником и с гильзообразным проводником, который окружает центральный проводник, причем гильзообразный проводник имеет щель, и предусмотрен ВЧ передатчик для ввода ВЧ мощности в щель. Технический результат - возможность комбинации функций генерации радиочастотной энергии и передачи радиочастотной энергии потребителю в одном устройстве. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Вч генератор // 2597004

Изобретение относится к области ВЧ техники. ВЧ генератор содержит множество твердотельных переключателей, множество рупорных волноводов и цилиндрический полый проводник. Продольные оси рупорных волноводов и полого проводника ориентированы соответственно в z-направлении. Каждый из рупорных волноводов имеет первый продольный конец и второй продольный конец. Полый проводник имеет третий продольный конец. В каждом из рупорных волноводов размещенная в x-y-плоскости первая площадь поперечного сечения у первого продольного конца меньше, чем размещенная в x-y-плоскости вторая площадь поперечного сечения у второго продольного конца. Второй продольный конец каждого рупорного волновода размещен у третьего продольного конца полого проводника. Соответствующий твердотельный переключатель размещен у первого продольного конца каждого рупорного волновода, чтобы возбуждать электромагнитное колебание в соответствующем рупорном волноводе. Технический результат - снижение потерь мощности и занимаемой площади путем совмещения функций генерирования ВЧ мощности и направления ее одним и тем же устройством. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Вч устройство // 2598029

Изобретение относится к ВЧ-устройству (100), содержащему ВЧ-резонансное устройство (110) с электрически проводящей внешней стенкой (111), причем внешняя стенка (111) имеет щель (114), проходящую вдоль ее периметра, и устройство (130) ввода с ВЧ-генератором (131), размещенным на внешней стороне (113) внешней стенки (111) ВЧ-резонансного устройства (110) в зоне щели (114) для ввода ВЧ-излучения определенной частоты (fG) генератора через щель (114) внутрь ВЧ-резонансного устройства (110), и с экраном (134), экранирующим генератор (131) наружу и электрически перекрывающим щель (114) на внешней стороне (113) внешней стенки (111). Экран (134) выполнен как резонатор с более высоким импедансом для частоты (fG) генератора, чем резонансное устройство. Технический результат - повышение эффективности ввода ВЧ-излучения в ВЧ-резонатор. 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

Ускоритель частиц с переключающим устройством вблизи ускорительной секции // 2617440

Ускоритель частиц имеет по меньшей мере одну ускорительную секцию (1) и устройство (5) электропитания. Устройство (5) электропитания с ускорительной секцией (1) соединено через фидерную линию (6), так что на ускорительную секцию (1) электрическая энергия может подаваться через фидерную линию (6) в импульсной форме. Ускорительная секция (1) на основе поданной на нее электрической энергии генерирует электрическое поле (Е), посредством которого электрически заряженные элементарные частицы (4) ускоряются. Устройство (5) электропитания содержит источник (7) постоянного тока и переключающее устройство (8). Устройство (5) электропитания выполнено таким образом, что поставляемая от источника (7) постоянного тока электрическая энергия емкостным образом накапливается и при соответствующем управлении переключающим устройством (8) подается на ускорительную секцию (1). Переключающее устройство (8) размещено вблизи ускорительной секции (1), так что оно подвергается действию ионизирующего излучения, которое ускоритель частиц генерирует, по меньшей мере при функционировании. Источник (7) постоянного тока соединен с переключающим устройством (8) через первый кабель (11), длина которого превышает длину фидерной линии (6) больше чем в два раза. Технический результат - обеспечение возможности работы с более высокими импульсами мощности. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Вч устройство и ускоритель с таким вч устройством // 2625808

Изобретение относится к высокочастотному (ВЧ) устройству с ограниченным внешней стенкой ВЧ резонатором и с размещенным на внешней стенке устройством ввода, имеющим ВЧ генератор и экран. ВЧ устройство (100) содержит ВЧ резонансное устройство (110) с электрически проводящей внешней стенкой (111), причем внешняя стенка (111) имеет щель (114), проходящую вдоль ее периметра, и устройство (130) ввода с ВЧ генератором (131), размещенным на внешней стороне (113) внешней стенки (111) ВЧ резонансного устройства (110) в зоне щели (114) для ввода ВЧ излучения определенной частоты (fG) генератора через щель (114) внутрь ВЧ резонансного устройства (110), и с экраном (134), экранирующим генератор (131) наружу и электрически перекрывающим щель (114) на внешней стороне (113) внешней стенки (111). Экран (134) выполнен как резонатор с высоким импедансом для частоты (fG) генератора. Технический результат - повышение эффективности ввода ВЧ излучения в ВЧ резонатор. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.