Ускоритель с устройством высокочастотного питания
Изобретение относится к системам высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, а именно к системам высокочастотного питания резонансных ускорителей от магнетронов. Техническим результатом является регулировка энергии пучка от импульса к импульсу за счет использования двух ускоряющих секций, каждая из которых настроена на обеспечение оптимальных условий ускорения частиц до заданной энергии. В ускорителе с устройством высокочастотного питания, содержащем ферритовый циркулятор, магнетрон, подключенный к первому плечу ферритового циркулятора, первую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную ко второму плечу ферритового циркулятора, поглощающую нагрузку, подключенную к третьему плечу ферритового циркулятора, к четвертому плечу ферритового циркулятора подключена вторая резонаторная ускоряющая секция, причем ферритовый циркулятор снабжен электромагнитом, который питается от импульсного источника тока переменной полярности. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к системам высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, конкретно к системам высокочастотного питания резонаторных ускорителей от магнетронов.
Известен ускоритель, в котором развязка магнетрона и резонаторных секций осуществляется с помощью волноводного моста. Группировка частиц осуществляется в группирователе с питанием от магнетрона через направленный ответлитель. Для регулировки энергии частиц в волноводном тракте на входе группирователя установлен фазовращатель. Фазовращатель представляет собой отрезок волновода с фторопластовыми пластинами, которые могут перемещаться в поперечном сечении волновода, обеспечивая изменение электрической длины фазовращателя. Перестройка фазовращателя обеспечивает изменение фазы влета сгустков из группирователя в ускоряющую секцию и тем самым перестройку энергии пучка на выходе ускорителя. Недостатком устройства является отсутствие возможности регулировки энергии пучка от импульса к импульсу. Кроме того, при регулировке энергии частиц ухудшается качество пучка - увеличивается ширина энергетического спектра, снижается ток пучка (ВИКУЛОВ В.Ф. и др. Малогабаритный линейный ускоритель электронов со стоячей волной и мостовой схемой питания. Ускорители, вып.19, М.: Атомиздат. 1980, с.5-11).
Известно устройство, в котором для развязки магнетрона и резонаторной секции применяется ферритовый циркулятор. В устройстве магнетрон подключен к первому плечу ферритового циркулятора, резонаторная ускоряющая секция - ко второму плечу ферритового циркулятора, к третьему и четвертому плечам ферритового циркулятора подключены поглощающие нагрузки (ЛЕБЕДЕВ И.В. Техника и приборы СВЧ, т.2. М.: Высшая школа. 1972, с.96).
Недостатком устройства является отсутствие возможности глубокой регулировки энергии ускоренного пучка.
При реализации предлагаемого изобретения решается задача регулировки энергии пучка от импульса к импульсу за счет использования двух резонаторных секций, каждая из которых настроена на обеспечение оптимальных условий ускорения частиц до заданной энергии.
Указанный технический эффект достигается тем, что в ускорителе с устройством высокочастотного питания, содержащем ферритовый циркулятор, магнетрон, подключенный к первому плечу ферритового циркулятора, первую резонаторную секцию, подключенную ко второму плечу ферритового циркулятора, поглощающую нагрузку, подключенную к третьему плечу ферритового циркулятора, к четвертому плечу ферритового циркулятора подключена вторая резонаторная секция, причем ферритовый циркулятор снабжен электромагнитом, которой питается от импульсного источника тока переменнной полярности.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
Магнетрон 1 подключен к первому плечу ферритового циркулятора 2, первая резонаторная секция 3 - ко второму плечу ферритового циркулятора 2, к третьему плечу ферритового циркулятора 2 подключена поглощающая нагрузка 4. К четвертому плечу ферритового циркулятора 2 подключена вторая резонаторная секция 5. Ферритовый циркулятор 2 снабжен электромагнитом 6, который питается от импульсного источника тока переменной полярности 7.
Устройство работает следующим образом. Электромагнитная волна поступает от магнетрона 1 в первое плечо ферритового циркулятора 2 и затем - в первую резонаторную секцию 3. Отраженная от резонаторной секции волна через циркулятор 2 отводится в поглощающую нагрузку 4, что обеспечивает развязку магнетрона 1 и резонаторной секции 3. Частицы ускоряются в резонаторной секции 3 до номинальной энергии, на которую она рассчитана. При импульсной перестройке полярности тока в источнике тока переменной полярности 7 полярность магнитного поля в электромагните 6 изменяется на противоположную. Это приводит к изменению направления передачи электромагнитной волны в ферритовом циркуляторе 2 на противоположное. При этом волна от магнетрона 1 поступает в резонаторную секцию 5 и обеспечивается ускорение частиц в ней до номинальной энергии, на которую рассчитана эта секция. Таким образом обеспечивается перестройка энергии частиц от импульса к импульсу. Величина выходной энергии частиц определяется характеристиками резонаторных секций 3 и 5, при этом импульсная перестройка энергии пучка может достигать от единиц до десятков раз.
Предлагаемое устройство позволяет обеспечить глубокую перестройку энергии пучка (до нескольких десятков раз) в импульсном режиме. Время перестройки энергии определяется характеристиками применяемого импульсного источника тока переменной полярности 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.
Ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий ферритовый циркулятор, магнетрон, подключенный к первому плечу ферритового циркулятора, первую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную ко второму плечу ферритового циркулятора, поглощающую нагрузку, подключенную к третьему плечу ферритового циркулятора, отличающийся тем, что к четвертому плечу ферритового циркулятора подключена вторая резонаторная ускоряющая секция, причем ферритовый циркулятор снабжен электромагнитом, который питается от импульсного источника тока переменной полярности.
