Цилиндрический объемный резонатор
Оп ИСА
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 23.VI.1969 (№ 1341340/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 14.Х.1970. Бюллетень № 32
Дата опубликования описания 22.XII.1970
Кл. 2! g, 36
МПК Н 05h 7/00
УДK 621.384.634(088.8) Комитет оо делам изобретений н открытий ори Совете министров
СССР
Авторы изобретения
В. Г. Андреев и В. 8. Пашковский
Заявитель
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ОБЪЕМНЫЙ РЕЗОНАТОР
Изобретение относится к технике ускорителей заряженных частиц и электронных генераторов электромагHHTHbIx. колебаний и может быть использовано в качестве ускоряющей структуры в протонных линейных ускорителях на энергию выше 150 — 200 Лэв и в протонных кольцевых ускорителях на сверхвысокую энергию, а также в качестве замедляющей структуры в электронных генераторах электромагнитных колебаний.
Ускорение протонов в линейном ускорителе с энергией выше 150 — 200 Мэв при помощи цилиндрического объемного резонатора с трубками дрейфа становится неэффективным из-за сильного возрастания высокочастотных потерь.
Известны более эффективные ускоряющие структуры. К ним можно отнести ускоряющую структуру в виде цилиндрического объемного резонатора, нагруженного по оси проводящими шайбами с трубками дрейфа и возбуждаемого па л-волне (колебания типа
ТМ„„, где и — число проводящих шайб в резонаторе). В этом режиме электрические поля на оси в соседних зазорах равны по величине, но противоположны по знаку.
Эффективное шунтовое сопротивление такой ускоряющей структуры изменяется от 30 до
41 Лом/м в диапазоне энергии ускоряемых протонов от 200 до 1000 Лэв (при апертуре
4 сл íà f-,. =1000 Мгц). Коэффициент связи
К„, характеризующий удаление по частоте л-волны от О-волны, составляет при этом
2 2 -,. — 70
5 К„=- =38%. Ускоряющее поле в реА — о жиме л-волны даже при таком большом коэффициенте связи чувствительно к погрешностям изготовления и нагрузке пучком.
Показано, что чувствительность к расстройке и нагрузке пучком уменьшается прп переходе на стоячую -волну. Однако прп иере2
15 ходе на — -волну эффективное шихтовое со2 противление снижается примерно вдвое по сравнению с л-волной вследствие того, что в половине ячеек ускоряющей структуры интенсивность электромагнитного поля практически равна пулю. Для повышения эффективности использования высокочастотной мощности для ускорения протонов уменьшают длину xoJlQcTbix ячеек и увеличивают за счет этого длину ускоряющих ячеек.
Другой путь повышения величины эффективного шунтового сопротивления заключается в перемещении всех холостых ячеек из приосевой области на периферию. Однако
3Q полученные таким образом из диафрагмиро284197 ванного резонатора обе ускоряющие структуры имеют небольшой коэффициент связи
К„=З вЂ” 6 /О.
Таким образом, недостатком известных ускоряющих структур со знакопеременным ускоряющим полем является либо использование режима л-волны в структуре с большим коэффициентом связи К„=38О/О, либо использование режима — -волны, как менее чувствиг тельного к погрешностям изготовления, но в ускоряющей структуре с малой величиной связи между отдельными ячейками К„=З вЂ” б%.
Для дальнейшего уменьшения чувствительности ускоряющего поля к погрешностям изготовления и нагрузке пучком предлагается возбуждать в режиме — -волны, как наименее г чувствительном к погрешностям изготовления, знакопеременное ускоряющее поле в ускоряющей структуре с наибольшим коэффициентом связи, т. е. в объемном резонаторе с проводящими шайбами и трубками дрейфа
Kñâ =-38 /о
На фиг. 1 дана схема предлагаемого резонатора; на фиг. 2 — график экспериментальных дисперсионных зависимостей для предлагаемой ускоряющей структуры (кривая а) и для резонатора с проводящими шайбами и трубками дрейфа (кривая б) .
Предложено вводить проводящие диафрагмы 8 (см. фиг. 1) в середины промежутков между проводящими шайбами 1. Диаметр отверстия в диафрагмах должен быть несколько меньше диаметра проводящих шайб, но более диаметра, на котором расположены металлические штанги 2 для крепления проводящих шайб в резонаторе. При введении в резонатор с проводящими шайбами диафрагм общее число отдельных ячеек в резонаторе удваивается за счет дополнительных ячеек между торцами диафрагм, куда в режиме — -волны перемещаются поля с очень малой г интенсивностью из ячеек, расположенных в
5 приосевой области. Благодаря этому на осп предлагаемого резонатора возбуждается знакопеременное ускоряющее поле, свойственное полю в режиме л-волны в исходной ускоряющей структуре.
l0 В обоих ускоряющих структурах число проводящих шайб равно 4. Для предлагаемой структуры несколько увеличен диаметр прово. дящих шайб (с 97,2 ям до 99,5 .яи) и уменьшен диаметр резонатора (со 130 ял до
15 122 лип). Все остальные размеры обоих резонаторов одинаковы. Толщина диафрагм принята равной толщине проводящих шайб, а диаметр отверстия в диафрагмах равен 80 ил.
Видно, что частоты рабочих типов колебаний
20 в прсдлагаемой и исходной ускоряющей структуре примерно совпадают (fð,z — 3200—
3100 юг,.1), а величина коэффициейта связи в предлагаемом резонаторе составляет
К„=--50 /о, что на 12 /О превышает коэффн25 циент связи в резонаторе с проводящими шайбами и трубками дрейфа.
Предмет изобретения
Цилиндрический объемный резонатор, содержащий проводящие шайбы с трубками дрейфа, отличающийся тем, что, с целью возбуждения на оси резонатора электрического
35 поля в режиме стоячей — -волны и увеличе2 ния связи между отдельными ячейками резонатора, в середине промежутков между проводящими шайбами установлены проводящие
40 диафрагмы, диаметр отверстия в которых меньше диаметра проводящих шайб.
Уиг 1
2Ю аюп о Ю
Я 21(3 Д 5Я Ы 7Я .Г( д" д ю гТаК
Составитель И. Петров
Техред Т. П. Курилке Корректор Т. А. Джамаикулова
Редактор T. Рыбалова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 3698(6 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и о(крытпй прп Совсгс Министров СССР
Москва, (К-35, Раушская паб., д. 4(5
