УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 2007 года по МПК H05H9/00 

Изобретение относится к электронной и ускорительной технике, в частности к импульсным высокочастотным (ВЧ) ускорителям заряженных частиц, например электронов или ионов, может быть использовано в качестве резонаторного ускоряющего устройства для сверхэнергетичного ускорителя заряженных частиц, например циклического типа.

Известен высокочастотный импульсный резонаторный ускоритель электронов [1]. Ускоритель электронов содержит полуволновый коаксиальный резонатор, высокочастотную генераторную лампу на основе триода, элемент связи лампы с резонатором, инжектор электронов и устройство для вывода электронов из вакуума в атмосферу. Резонатор состоит из двух половин, частично входящих друг в друга и размещенных внутри вакуумированного резонаторного бака. Генераторная лампа размещена в вакуумированном анодном баке, который установлен с внешней стороны резонаторного бака, причем ось лампы смещена относительно оси резонатора. Полости резонаторного и анодного баков образуют единый вакуумный объем. Элемент связи генераторной лампы с резонатором выполнен в виде петли, размещенной в резонаторе. Резонатор содержит первый и второй полые внутренние проводники, расположенные соосно и отделенные друг от друга ускоряющим высокочастотным зазором. В полости первого внутреннего проводника со стороны его свободного торца размещен инжектор электронов, катод которого обращен в сторону торца второго внутреннего проводника. Основание второго внутреннего проводника соединено с удаленной от лампы торцевой стенкой резонатора и обращено в сторону устройства для вывода электронов, с помощью которого ускоренный поток электронов разворачивается магнитным полем и выпускается через фольговое окно в атмосферу. Рабочая частота генераторной лампы около 100 МГц. Максимальная энергия ускоренных электронов 2 МэВ. Средняя мощность электронного потока до 20 кВт. КПД ˜20%.

Выполнение полуволнового коаксиального резонатора из двух половин, отделенных друг от друга зазорами, приводит к увеличению высокочастотных потерь, снижению добротности резонатора и снижению КПД ускорителя электронов. Наличие малых зазоров между половинами резонатора и между резонатором и резонаторным баком ограничивает электрическую прочность из-за возможности пробоев, что приводит к снижению надежности и долговечности конструкции.

Размещение лампы с внешней стороны резонатора, а также смещение лампы от оси резонатора уменьшает величину связи лампы с резонатором и снижает КПД.

Ускоритель электронов имеет увеличенные поперечные и продольные размеры и значительную массу. Для его работы требуются громоздкие и электроемкие источники питания.

Наличие в ускорителе электронов двухконтурной системы связи снижает устойчивость работы генераторной лампы и увеличивает возможность паразитного самовозбуждения генераторной лампы на частоте контура связи.

Ускоритель электронов содержит ряд элементов с пониженной прочностью (например, поддерживающие резонатор опоры), что снижает вибропрочность и ударопрочность всей конструкции.

Прототипом изобретения является резонаторный ускоритель заряженных частиц [2]. Ускоритель заряженных частиц содержит четвертьволновый коаксиальный резонатор, генератор высокочастотной мощности на основе импульсного триода и элемент связи генератора с резонатором, при этом полый внутренний проводник резонатора и коаксиально окружающий его внешний проводник резонатора размещены в вакуумированной резонаторной камере. Генератор высокочастотной мощности расположен в вакуумированном анодном баке, установленном с внешней стороны резонаторной камеры, при этом ось генератора смещена относительно оси резонатора. Элемент связи анодного контура генератора и резонатора выполнен в виде петли. В торцевой части удаленного от генератора конца внутреннего проводника резонатора размещен источник электронов. Катод источника электронов обращен в сторону полого цилиндрического выступа торцевой стенки резонатора. Выступ расположен соосно внутреннему проводнику резонатора и отделен от него высокочастотным зазором, обеспечивающим ускорение электронов вдоль оси резонатора. В конструкции ускорителя заряженных частиц предусмотрена также возможность ускорения ионов. Для этого на удаленном от генератора торце внутреннего проводника резонатора перпендикулярно оси резонатора установлена центральная цилиндрическая пролетная труба, а с внешним проводником резонатора жестко скреплены две боковые пролетные трубы для ввода и вывода ионов, расположенные соосно центральной пролетной трубе и отделенные от нее высокочастотными зазорами, обеспечивающими ускорение ионов в направлении, перпендикулярном оси резонатора. В такой конструкции электроны и ионы могут ускоряться одновременно. Диаметр вакуумированной резонаторной камеры составляет 930 мм, частота возбуждения резонатора 30 МГц, энергия электронов может варьироваться в пределах 0,2-1,3 МэВ, КПД ˜20%.

Конструкция ускорителя заряженных частиц имеет значительные габариты и массу, низкий КПД и невысокую надежность, что обусловлено следующими причинами.

Значительные поперечные размеры ускорителя определяются в основном задаваемой рабочей частотой резонатора, а увеличенные продольные размеры ускорителя обусловлены размещением генератора за пределами резонатора. По этим причинам, а также из-за того, что резонатор размещен в громоздкой вакуумированной камере, ускоритель имеет значительную массу.

Размещение генератора с внешней стороны резонатора и смещение их осей друг относительно друга уменьшает величину связи генератора с резонатором и снижает КПД. Для обеспечения более эффективной работы такого ускорителя, имеющего низкий КПД, требуются громоздкие и электроемкие источники питания, что также увеличивает габариты и массу устройства в целом.

Ускоритель имеет двухконтурную систему связи, что может привести к паразитному самовозбуждению генератора на частоте контура связи и к неустойчивой работе генератора на рабочей частоте резонатора, что снижает надежность и стабильность работы ускорителя.

Задачей изобретения является создание компактной высокоэнергетичной с высоким КПД конструкции ускорителя заряженных частиц, обладающей повышенной надежностью, устойчивостью к пробоям, пригодной для промышленного производства и эксплуатации.

Предлагаемый ускоритель заряженных частиц обеспечивает формирование высокоэнергетичного потока заряженных частиц (электронов или ионов) с КПД не менее 30% на рабочей частоте ˜300 МГц, имеет уменьшенные (˜ в 4,5 раза) по сравнению с прототипом поперечные размеры, уменьшенную (˜ в 10 раз) длину. Ускоритель обладает повышенной надежностью, позволяет создать устойчивую к пробоям, технологичную отпаянную конструкцию, пригодную для изготовления на ее основе сверхэнергетичных ускорителей заряженных частиц.

Предлагается ускоритель заряженных частиц, содержащий четвертьволновый коаксиальный резонатор, генератор высокочастотной мощности и элемент связи генератора с резонатором, соосно размещенные в полости резонатора перпендикулярно его оси центральную пролетную трубу, установленную на удаленном от генератора торце внутреннего проводника резонатора, и жестко скрепленные с внешним проводником резонатора две боковые пролетные трубы для ввода и вывода заряженных частиц, расположенные с противоположных сторон от центральной пролетной трубы и отделенные от нее высокочастотными зазорами, при этом генератор высокочастотной мощности выполнен в виде высокочастотного тетрода, содержащего тетродную пушку и коаксиально окружающий ее радиальный анод, размещенные в полости резонатора между внутренним проводником и торцевой стенкой резонатора соосно резонатору, внутренний проводник соединен с радиальным анодом и жестко скреплен с внешним проводником резонатора с помощью размещенного между ними опорного диэлектрического изолятора, элемент связи генератора с резонатором выполнен в виде закрепленной на радиальном аноде полой проводящей торообразной насадки, коаксиально окружающей радиальный анод.

В предлагаемом ускорителе опорный изолятор может быть выполнен в виде расположенного соосно с резонатором полого усеченного конуса, большее основание которого обращено в сторону тетродной пушки.

В предлагаемом ускорителе с внешней стороны радиального анода могут быть размещены рубашки охлаждения.

В предлагаемом ускорителе к первому четвертьволновому коаксиальному резонатору могут быть последовательно подсоединены один или несколько дополнительных четвертьволновых коаксиальных резонаторов, причем конструктивное выполнение каждого дополнительного резонатора, а также размещенных в его полости элементов ускорителя и их взаимное расположение подобно конструктивному выполнению и взаимному расположению соответствующих элементов первого резонатора, при этом пролетные трубы всех резонаторов ускорителя расположены соосно.

В предлагаемом ускорителе каждая пролетная труба на обращенном в сторону высокочастотного зазора торце может быть снабжена диафрагмой с центральным сквозным отверстием для пролета заряженных частиц.

В отличие от прототипа, имеющего рабочую частоту 30 МГц, предлагаемый ускоритель заряженных частиц работает на частоте 300 МГц, что позволяет значительно (˜ в 4,5 раза) сократить его поперечные размеры.

В предлагаемой конструкции отсутствуют отдельные баки или резонаторные камеры для размещения в них генератора и резонатора. Тетродная пушка и радиальный анод генератора высокочастотной мощности установлены непосредственно в вакуумированной полости резонатора, единый внешний проводник которого образует боковую стенку корпуса ускорителя, что ведет к сокращению продольных и поперечных габаритов ускорителя и уменьшению его массы.

Элемент связи (торообразная насадка) электрически соединен с анодом генератора и внутренним проводником резонатора. Необходимая величина емкости связи набирается в основном в емкостном зазоре между элементом связи и близлежащими стенками резонатора, образующими в совокупности протяженный конденсатор. Выполнение элемента связи в виде полой торообразной насадки, окружающей радиальный анод, позволяет получить достаточную длину суммарного емкостного зазора между соединенной с анодом насадкой и стенками резонатора, образованными внешним проводником и торцом резонатора, что обеспечивает необходимую величину емкости связи генератора с резонатором и, следовательно, высокий КПД. Такая конструкция позволяет получить заданную ширину ВЧ зазоров между внутренними и внешними проводящими элементами резонатора для обеспечения необходимой электрической прочности.

Использованный в качестве генератора ВЧ тетрод имеет в отличие от триода дополнительную (экранную) сетку, которая защищает катод от пробоев, что увеличивает его долговечность. Радиальная конструкция ВЧ тетрода позволяет иметь увеличенную площадь катода, следовательно, с него можно снимать увеличенный ток и обеспечить более высокую мощность генератора и ускорителя в целом. Соосное размещение тетродной пушки, радиального анода и резонатора также увеличивает емкостную связь генератора с резонатором, что повышает эффективность передачи высокочастотной энергии от генератора к резонатору и КПД ускорителя заряженных частиц.

Размещенный в полости резонатора опорный диэлектрический изолятор выполняет одновременно несколько функций:

- обеспечивает подачу на анод потенциала, отличного от потенциала внешнего проводника резонатора,

- является элементом крепления внутреннего проводника резонатора и анода с насадкой к внешнему проводнику резонатора,

- является элементом емкостной связи генератора с резонатором,

- является окном связи между основной вакуумированной полостью резонатора, включающей внутренний проводник резонатора и пролетные трубы, и дополнительной вакуумированной полостью резонатора, включающей генератор с элементом связи.

Конусная форма диэлектрического изолятора увеличивает его механическую жесткость и позволяет, во-первых, удалить внутренний проводник резонатора от внешнего проводника на достаточное расстояние, обеспечивающее требуемую электрическую прочность, во-вторых, предотвратить возможность возникновения скользящего электрического разряда по поверхности изолятора, что характерно для изоляторов, выполненных, например, в виде шайбы или цилиндра.

Радиальный анод ВЧ тетрода соединен с внутренним проводником резонатора, что позволяет получить высокую теплопроводность этого узла, на котором происходит основное выделение тепла в ускорителе, и обеспечить эффективное охлаждение его с помощью жидкости, подаваемой в рубашки охлаждения, которые размещены с внешней стороны радиального анода. Это дает возможность использовать в ускорителе более мощный ВЧ тетрод.

Введение в конструкцию ускорителя заряженных частиц дополнительных четвертьволновых коаксиальных резонаторов позволяет последовательно наращивать энергию ускоренных частиц и получать на выходе ускорителя высокоэнергетичные потоки заряженных частиц.

Обращенные друг к другу торцы центральной и боковых пролетных труб снабжены диафрагмами для того, чтобы силовые линии электрической компоненты ВЧ поля в зазорах между торцами пролетных труб были преимущественно параллельны оси труб и не имели существенных радиальных составляющих, оказывающих отрицательное влияние на взаимодействие ВЧ поля с потоком заряженных частиц. В этом случае существенно снижается или исключается радиальная расфокусировка потока заряженных частиц.

Наличие в конструкции ускорителя заряженных частиц двух ВЧ зазоров означает, что четвертьволновый резонатор в этом случае действует подобно полуволновому резонатору, но при этом он имеет почти в два раза меньшие продольные размеры.

Генератор высокочастотной мощности (ВЧ тетрод) охвачен цепью обратной связи и представляет собой автогенератор. При этом четвертьволновый коаксиальный резонатор является одновременно анодным резонатором ВЧ тетрода и ускоряющим резонатором ускорителя заряженных частиц.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена конструкция однорезонаторного ускорителя заряженных частиц.

На фиг.2 изображена конструкция трехрезонаторного ускорителя заряженных частиц.

Ускоритель заряженных частиц, показанный на фиг.1, содержит следующие элементы:

1 - четвертьволновый коаксиальный резонатор,

2 - внешний проводник коаксиального резонатора,

3 - внутренний проводник коаксиального резонатора,

4, 5 - торцевые стенки коаксиального резонатора,

6 - центральная пролетная труба,

7 - отверстие в центральной пролетной трубе,

8, 9 - боковые пролетные трубы для ввода и вывода заряженных частиц соответственно,

10 - диафрагмы пролетных труб 6, 8, 9,

11, 12 - фланцы боковых пролетных труб 8, 9 соответственно,

13 - источник заряженных частиц,

14 - электронная или ионная пушка,

15 - устройство для приема заряженных частиц,

16 - мишень,

17, 18 - фланцы источника заряженных частиц и устройства для приема заряженных частиц соответственно,

19, 20 - ускоряющие высокочастотные зазоры,

21 - катодная ножка ВЧ тетрода,

22 - подогреватель катода ВЧ тетрода,

23 - катод ВЧ тетрода,

24 - управляющая сетка ВЧ тетрода,

25 - экранная сетка ВЧ тетрода,

26 - радиальный анод ВЧ тетрода,

27 - изолятор вывода анода ВЧ тетрода,

28 - торообразная насадка,

29 - отверстия в торообразной насадке,

30 - рубашки охлаждения,

31 - трубки для ввода/вывода охлаждающей жидкости,

32 - опорный диэлектрический изолятор,

33, 34 - фланцы внешнего проводника 2 коаксиального резонатора.

Катодная ножка 21 ВЧ тетрода встроена в торцевую стенку 5 резонатора 1. На размещенной в вакуумной полости резонатора части катодной ножки закреплены электрически изолированные друг от друга с помощью диэлектрических изоляторов концентрично установленные подогреватель 22, катод 23, управляющая 24 и экранная 25 сетки ВЧ тетрода. При этом экранная сетка 25 электрически соединена с торцевой стенкой 5. В качестве катода инжектора может быть использован автокатод. Выступающая за пределы резонатора в атмосферу часть катодной ножки снабжена концентрично расположенными выводами подогревателя, катода и сеток ВЧ тетрода, что удобно для подсоединения к ним коаксиальных разъемов внешних устройств, в том числе разъемов источников питания и цепи обратной связи.

Система охлаждения анода тетрода включает рубашки охлаждения 30 и трубки для ввода/вывода охлаждающей жидкости 31, которые используют одновременно и как вывод анода. При этом торообразная насадка 28 охватывает рубашки охлаждения 30. Для выравнивания давления внутри и снаружи насадки 28 в ней выполнены сквозные отверстия 29.

Катодная ножка 21 ВЧ тетрода вакуумно-плотно закреплена (например, путем сварки или пайки) в торцевой стенке 5. Внутренний проводник 3 резонатора 1 и радиальный анод 26 с торообразной насадкой 28 жестко скреплены друг с другом и образуют единый узел, который с помощь опорного диэлектрического изолятора 32 жестко закреплен во внешнем проводнике 2 резонатора 1.

Центральная пролетная труба 6 жестко прикреплена (например, путем сварки или пайки) к удаленному от ВЧ тетрода торцу внутреннего проводника 3 резонатора 1. Для выравнивания давления внутри и снаружи внутреннего проводника 3 резонатора 1 в центральной пролетной трубе 6 выполнено сквозное отверстие 7. Боковые пролетные трубы вакуумно-плотно соединены (например, путем сварки или пайки) с внешним проводником 2 резонатора 1. Обращенные в сторону высокочастотных зазоров 19, 20 торцы пролетных труб 6, 8, 9 снабжены диафрагмами 10.

Источник заряженных частиц 13 содержит электронную или ионную пушку 14 (в случае ускорения электронов или ионов соответственно). Устройство для приема заряженных частиц 15 содержит мишень 16 в виде пластины или диска исследуемого материала. Фланец 17 источника заряженных частиц 13 и фланец 18 устройства для приема заряженных частиц 15 вакуумно-плотно соединены с фланцами 11 и 12 боковых пролетных труб 8 и 9 соответственно (например, путем сварки или пайки или с помощью стягивающих болтов).

В случае необходимости вывода потока заряженных частиц (электронов или ионов) из резонатора в атмосферу вместо устройства для приема заряженных частиц могут быть использованы вакуумно-плотно соединенные с резонатором фольговое окно или выходная труба, содержащая систему дифференциальной откачки.

Диэлектрический изолятор 32 и элементы, соединяющие его с внутренним 3 и внешним 2 проводниками резонатора 1, разделяют объем резонатора на основную вакуумированную полость (в которой размещены внутренний проводник 3 резонатора и пролетные трубы 6, 8, 9) и дополнительную вакуумированную полость (в которой размещены ВЧ тетрод с торообразной насадкой 28). Вакуум в каждой полости может поддерживаться с помощью отдельного насоса, например с помощью миниатюрного встроенного насоса. Это позволяет сохранять вакуум в дополнительной полости и, таким образом, предотвратить отравление катода ВЧ тетрода при разгерметизации основной полости резонатора, например в случае необходимости замены источника заряженных частиц 13 или устройства для приема заряженных частиц 15. С помощью фланцев 33, 34 обеспечивается вакуумно-плотное соединение (например, путем сварки или пайки или с помощью стягивающих болтов) конструктивных узлов резонатора, образующих основную и дополнительную вакуумированные полости. При этом генератор возбуждает весь объем резонатора 1.

В случае необходимости основная и дополнительная полости резонатора могут быть соединены друг с другом через сквозные отверстия в элементах, соединяющих диэлектрический изолятор с внутренним и внешним проводниками резонатора. В этом случае полости резонатора образуют единый вакуумный объем резонатора, требуемая величина вакуума в котором может поддерживаться, например, с помощью миниатюрного встроенного насоса.

Такая конструкция обеспечивает высокую механическую прочность и виброустойчивость ускорителя заряженных частиц.

Ускоритель заряженных частиц, показанный на фиг.2, дополнительно содержит следующие элементы:

35, 36 - первый и второй дополнительные четвертьволновые коаксиальные резонаторы,

37 - внутренний проводник первого дополнительного резонатора 35,

38 - внутренний проводник второго дополнительного резонатора 36,

39 - катодная ножка ВЧ тетрода первого дополнительного резонатора 35,

40 - катодная ножка ВЧ тетрода второго дополнительного резонатора 36,

41 - центральная пролетная труба первого дополнительного резонатора 35,

42 - центральная пролетная труба второго дополнительного резонатора 36,

43, 44 - боковые пролетные трубы первого дополнительного резонатора 35,

45, 46 - боковые пролетные трубы второго дополнительного резонатора 36,

47, 48 - ускоряющие высокочастотные зазоры первого дополнительного резонатора 35,

49, 50 - ускоряющие высокочастотные зазоры второго дополнительного резонатора 36,

51 - магнитная линза.

Такие многорезонаторные ускорители заряженных частиц (состоящие из двух или более одиночных ускорителей) могут быть использованы при создании мощных ускорителей с энергией до 1,5 ТэВ. При этом примерно в 30 раз могут быть уменьшены энергозатраты ускорителя и примерно в 100 раз могут быть уменьшены масса и стоимость оборудования и стройконструкций всего комплекса, содержащего такой мощный ускоритель.

Ускоритель заряженных частиц, изображенный на фиг.1, работает следующим образом.

На подогреватель 22 катода ВЧ тетрода подают ток накала катода, на управляющую сетку 24 и анод 26 подают соответствующие сеточное и анодное напряжения. Катод 23 ВЧ тетрода эмитирует электроны, которые проходят через управляющую 24 и экранную 25 сетки и попадают на радиальный анод 26. При этом возбуждается автогенератор и на ускоряющих ВЧ зазорах 19, 20, образованных торцами центральной 6 и боковых 8, 9 пролетных труб, возникают напряжения высокочастотных колебаний. После включения ВЧ тетрода подают напряжение питания на электронную (ионную) пушку 14 источника заряженных частиц 13. Из источника заряженных частиц 13 электроны (ионы) поступают через боковую пролетную трубу 8 в ВЧ зазор 19, ускоряются в нем ВЧ полем, а затем поступают в центральную пролетную трубу 6. За время пролета электронов (ионов) в трубе 6 полярность напряжения ВЧ поля в зазорах 19 и 20 изменяется, и к моменту выхода электронов (ионов) из пролетной трубы 6 на ВЧ зазоре 20 появляется ускоряющее напряжение. Ускоренные в ВЧ зазоре 20 электроны (ионы) поступают через боковую пролетную трубу 9 в устройство для приема заряженных частиц 15 и бомбардируют размещенную в нем мишень 16, например, с целью определения спектров излучения атомов материала мишени.

Ускоритель заряженных частиц, изображенный на фиг.2, работает следующим образом.

Так же как в ускорителе заряженных частиц, показанном на фиг.1, четвертьволновый коаксиальный резонатор 1 возбуждают встроенным ВЧ тетродом. Электроны (ионы) из источника заряженных частиц 13 поступают в первый четвертьволновый коаксиальный резонатор 1, последовательно ускоряются в ВЧ зазорах 19, 20 и проходят через соединенные вместе боковую пролетную трубу 9 первого четвертьволнового коаксиального резонатора 1 и боковую пролетную трубу 43 первого дополнительного четвертьволнового коаксиального резонатора 35. Затем они ускоряются в ВЧ зазоре 47 резонатора 35, проходят через его центральную пролетную трубу 41, ускоряются в ВЧ зазоре 48 резонатора 35. Далее электроны (ионы) через соединенные вместе боковую пролетную трубу 44 первого дополнительного четвертьволнового коаксиального резонатора 35 и боковую пролетную трубу 45 второго дополнительного четвертьволнового коаксиального резонатора 36 попадают в ВЧ зазор 49 резонатора 36, где они ускоряются. Затем электроны (ионы) проходят через центральную пролетную трубу 42 резонатора 36, ускоряются в ВЧ зазоре 50 и через боковую пролетную трубу 46 резонатора 36 попадают в устройство для приема заряженных частиц 15 и бомбардируют размещенную в нем мишень 16. Для обеспечения фокусировки электронов (ионов) в многорезонаторном ускорителе заряженных частиц в промежутках между соседними резонаторами размещают магнитные линзы 51. Если после прохождения электронами нескольких резонаторов они набирают энергию ˜6 МэВ, то дальнейшая фокусировка электронов не требуется.

Предлагаемая конструкция высокоэнергетичного ускорителя заряженных частиц позволяет сократить его габариты и массу, значительно повысить КПД, а также повысить электрическую прочность и надежность. Конструкция технологична в изготовлении и эксплуатации.

Источники информации

1. Абрамян Е.А. «Промышленные ускорители электронов», М., Энергоиздат, 1986, с.112-113.

2. Абрамян Е.А., Альтеркоп Б.А., Кулешов Г.В. «Интенсивные электронные пучки», М., Энергоатомиздат, 1984, с.163-165.

Изобретение относится к электронной и ускорительной технике, в частности к импульсным высокочастотным (ВЧ) ускорителям заряженных частиц, например электронов или ионов, может быть использовано в качестве резонаторного ускоряющего устройства для сверхэнергетичного ускорителя заряженных частиц, например циклического типа. Ускоритель заряженных частиц содержит размещенные в полости четвертьволнового коаксиального резонатора тетродную пушку с радиальным анодом, на котором закреплена полая проводящая торообразная насадка и расположенные перпендикулярно оси резонатора и соосно друг другу центральную пролетную трубу и две боковые пролетные трубы для ввода и вывода заряженных частиц, расположенные с противоположных сторон от центральной пролетной трубы и отделенные от нее высокочастотными зазорами. Центральная пролетная труба установлена на удаленном от генератора торце внутреннего проводника резонатора, а две боковые пролетные трубы жестко скреплены с внешним проводником резонатора. Ускоритель заряженных частиц обеспечивает формирование высокоэнергетичного потока заряженных частиц (электронов или ионов) с КПД не менее 30% на рабочей частоте ˜300 МГц, имеет уменьшенные габариты и массу, повышенную электрическую прочность, надежность и долговечность. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ускоритель заряженных частиц, содержащий четвертьволновый коаксиальный резонатор, генератор высокочастотной мощности и элемент связи генератора с резонатором, соосно размещенные в полости резонатора перпендикулярно его оси центральную пролетную трубу, установленную на удаленном от генератора торце внутреннего проводника резонатора, и жестко скрепленные с внешним проводником резонатора две боковые пролетные трубы для ввода и вывода заряженных частиц, расположенные с противоположных сторон от центральной пролетной трубы и отделенные от нее высокочастотными зазорами, отличающийся тем, что генератор высокочастотной мощности выполнен в виде высокочастотного тетрода, содержащего тетродную пушку и коаксиально окружающий ее радиальный анод, размещенные в полости резонатора между внутренним проводником и торцевой стенкой резонатора соосно резонатору, внутренний проводник соединен с радиальным анодом и жестко скреплен с внешним проводником резонатора с помощью размещенного между ними опорного диэлектрического изолятора, элемент связи генератора с резонатором выполнен в виде закрепленной на радиальном аноде полой проводящей горообразной насадки, коаксиально окружающей радиальный анод.2. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что опорный изолятор выполнен в виде расположенного соосно с резонатором полого усеченного конуса, большее основание которого обращено в сторону тетродной пушки.3. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что с внешней стороны радиального анода размещены рубашки охлаждения.4. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что к первому четвертьволновому коаксиальному резонатору последовательно подсоединены один или несколько дополнительных четвертьволновых коаксиальных резонаторов, причем конструктивное выполнение каждого дополнительного резонатора, а также размещенных в его полости элементов ускорителя и их взаимное расположение подобно конструктивному выполнению и взаимному расположению соответствующих элементов первого резонатора, при этом пролетные трубы всех резонаторов ускорителя расположены соосно.5. Ускоритель по п.1 или 4, отличающийся тем, что каждая пролетная труба на обращенном в сторону высокочастотного зазора торце снабжена диафрагмой с центральным сквозным отверстием для пролета заряженных частиц.