Входное устройство линейного ускорителя заряженных частиц

 

t I ыя т ио-те °

Фяйди

С A" Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советснмк

Соцмвпиетмчеенми

Реепубпмк

lii> 7335()1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)- анвлено 13.11.78 (21) 2684106/18-25 с присоединением заявки J4 (23) П р нори тет

Опубликовано 30. 01.83. Бюллетень Рй 4

Дата опубликования описания 03.02.83 (51)М, Кл, Н 05 Н 7/06

feeyaIIpnIIeIIIII lI1 комитет

IIO ДЕЛаи юобретеиий н открытий (53) УДК 621 ° 384

° 6(088.8) (72) Авторы изобретения

И.С. Щедрин и А.В. Анютин

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт (7l) Заявитель (54) ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ

ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к ускорительной технике и может использоваться при разработке СВЧ-инжекторов и группирователей линейных ускорителей заряженных частиц.

Известен группирователь-ускоритель электронов t 1 j, содержащий два модулирующих резонатора с параметрами группировки 3-4 и 1,5"2,0 соответственно и пролетную трубку.

Известен линейный ускоритель с предгруппирователем (2). Предгруппирователь состоит из двух резонаторов с различными рабочими частотами.

Известна система инжекции P3), обеспечивающая минимальный разброс энергий электронов, выходящих из ускорителя. Система инжекции состоит из пушки, группирующего резонатора, ускоряющего резонатора и ускоряющего волновода.

К недостаткам описанных устройств относятся необходимость предварительного ускорения перед группировкой, наличие двух СВЧ "резонаторов с подводящими трактами, необходимость обеспечения дрейфовых промежутков для преобразования модуляции элект5 ронного пучка flo скорости в модуляцию по плотности, а также применение фокусирующих систем и, как следствие, дополнительные затраты СВЧ-энергии, увеличение габаритов и конструктивное усложнение установок. Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для инжекции электронов и ввода высокочастотной энергии (4 ), Bbllloll ненное в виде резонаторного трансформатора типа волны (TTB), вход которого соединен с генератором

ВЧ-энергии, выход - с ускоряющей

2о секцией через щель связи на передней торцевой стенке на некотором рас-. стоянии от оси, а на задней торцевой стенке в запредельном круглом волноводе установлен эмиттер. На перед73350

3 ней стенке на оси резонатора ТТВ в пролетной трубке отверстие затянуто сеткой для увеличения напряженности электрического поля.

Недостатки известного устройства заключаются в расположении эмиттера в запредельном круглом волноводе, наличии пролетной трубки, что увеличивает габариты, требует дополнительной фокусирующей системы, так в как эмиттированный пучок электронов является расходящимся.

Цель изобретения - увеличение захвата частиц в режиме ускорения, уменьшение ширины энергетического спектра пучка,и сокращение габаритов устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном входном устройстве линейного ускорителя заряженных частиц катодный узел выполнен в виде цилиндрического резонатора, соосного с трансформатором типа волны и имеющего связь с внешним коаксиальным резонатором через кольцевую проточку со стороны ускоряющей секции, а коаксиальный резонатор имеет кольцевую проточку в торцевой стенке на расстоянии среднего радиуса от оси системы. Кроме того, ТТВ может

30 быть выполнен в виде двух цилиндрических резонаторов с общим отверстием связи на оси системы, На фиг. схематично изображено входное устройство линейного ускорителя заряженных частиц в виде ТТВ-ин- З жектора, состоящего из двух резона.торов; на фиг. 2 — ТТВ-инжектор, состоящий из трех резонаторов.

Входное устройство (фиг. 1) содерЩ жит катодный узел 1 с эмиттером 2, внешний коаксиальный резонатор 3, цилиндрический резонатор 4 катодно" го узла, ускоряющую секцию 5, волновод 6 прямоугольного сечения с от" верстием связи 7 и две проточки 8, 45 продольную и радиальную.

Во входном устройстве, приведенном на фиг. 2, имеется дополнительный цилиндрический резонатор 9, че" рез который осуществляется ввод

ВЧ-энергии от автогенератора.

Устройство работает следующим образом.

ВЧ-энергии через волновод 6 и отверстие связи 7 поступает во внешний коаксиальный резонатор 3 (фиг. 1) и через радиальную проточку 8 - в цилиндрический резонатор 4 катодно"

1 4 го узла 1. На. катодный узы подается постоянное напряжение. При этом катодный узел и передняя стенка ТТВ образуют по постоянному напряжению двухэлектродную пушку системы Треневой, формирующую сходящийся электронный поток. совместное действие постоянного электрического поля и высокочастотного электромагнитного поля резонатора 4, работающего на колебаниях вида Е„„д, приводит не только к ускорению, но и к группировке электронов. Группировка происходит в области, близко расположенной к эмиттеру, и в дальнейшем электр-нные сгустки скользят относительно фа",û электромагнитного поля, ускоряясь постоянным напряжением до входа в ускоряющую секцию 5; где ускорение и дальнейшая группировка осуществляются только полем В4-волны. В торцевой стенке внешнего коаксиального резонатора на расстоянии среднего радиуса выполнена кольцевая проточка для обеспечения подачи отрицательного напряжения на катодный узел, которая представляет собой запредельный коаксиальный волновод и препятствует излучению ВЧ-энергии. Возможен ввод ВЧ-энергии через дополнительный цилиндрический резонатор 9, работающий на колебаниях вида Е о о (фиг. 2).

Таким образом, входное устройство позволяет совместить в одном узле входной TTB и инжектор с предварительной ВЧ-группировкой пучка.

Расчеты показывают, что коэффициент группировки равен 2,5 для 604 частиц. При этом энергетический спектр имеет ширину на входе в ускоряющую секцию 0,5-5i в зависимости от величины поданного постоянного напряжения на катодный узел; фазу влета, изменяющуюся в пределах 2, и сгустки с фазовым углом + 0,2Ж для 604 частиц. Это позволяет увеличить коэффициент захвата частиц в режи ме ускорения и значительно уменьшить ширину энергетического спектра пуч" ка и сократить габариты устройства.

Появляется возможность регулировать фазу влета в ускряющую секцию постоянным напряжением, подаваемым на катодный узел, что значительно упрощает ВЧ-тракт и габариты входного устройства.

Таким образом, входное устройство выполняет две функции: является

5 трансформатором типа волны и инжектором электронов. Входное устройство может найти широкое применение в ускорителях заряженных частиц, обеспечивающих моноэнергетичность пучка, большой захват, малый фазовой угол и т.д.

7335 формула изобретения

1. Входное устройство линейного ускорителя заряженных частиц, выполненное в виде резонаторного трансформатора типа волны, вход которого соединен с генератором высокочастотной энергии, выход — с ускоряющей секцией, а на задней торцевой стенке установлен эмиттер, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увели- 20 чения захвата частиц s режиме ускорения, уменьшения ширины энергетического спектра пучка и сокращения габаритов устройства, катодный узел

01 ь выполнен в виде цилиндрического резонатора, соосного с трансформатором типа волны и имеющего связь с внешним коаксиальным резонатором через кольцевую проточку со стороны ускоряющей секции, а коаксиальный резонатор имеет кольцевую проточку в торцевой стенке на расстоянии среднего радиуса от оси системы.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что трансформатор типа волны выполнен в виде двух цилиндрических резонаторов с общим отверстием связи на оси системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США и 3333142, Н 05 Н 7/00, опублик. 1967

2. Патент Франции N 2070322, Н 05 Н 7/00,.1969 °

3. Патент США и 2813996, Н 05 Н 7/00, 1957.

4. Патент США Н 3229711, Н 05 Н 7/00, 1966 (прототип).

733501 фиг Р

Редактор Е. Зубиетова ТехревА. Бабинец Корректор Н. Король

Заказ 10842/11 Тираж 843 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 0Я Москва Ж-Я Раушская наб. 8. 4/5 филиал flllll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4