УСКОРИТЕЛЬНЫЙ БЛОК ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ Советский патент 1995 года по МПК H05H9/00 

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц и может быть использовано для получения сильноточных импульсных пучков электронов.

Известен ускорительный блок линейного индукционного ускорителя, содержащий в общем металлическом корпусе несколько индукторов, закрепленных с помощью торцовых фланцев корпуса и стяжных металлических шпилек.

Недостатком такого ускорительного блока является малая амплитуда ускоряемого пучка электронов из-за неэффективного использования магнитных материалов при коротких импульсах ускоряющего напряжения.

Известен ускорительный блок линейного индукционного ускорителя, содержащий фокусирующую систему из разделительных соленоидов, расположенных по окружности, и ускоряющую систему из индукторов в общем металлическом корпусе с двумя торцовыми фланцами с осевыми отверстиями.

Недостатком этого ускорительного блока линейного индукционного ускорителя является низкая эффективность ускорения пучка заpяженных частиц из-за того, что толстые стенки фланцев увеличивают неоднородность фокусирующего продольного магнитного поля на торцах блока, возбуждают коллективные колебания пучка, увеличивают потери частиц и, как следствие, снижают электропрочность ускорительной трубки.

Целью изобретения является повышение эффективности ускорения пучка заряженных частиц за счет повышения однородности магнитного поля.

Указанная цель достигается тем, что в ускорительном блоке линейного индукционного ускорителя, содержащем фокусирующую систему из раздельных соленоидов, расположенных по окружности, и ускоряющую систему из индукторов в общем металлическом корпусе с двумя торцовыми фланцами с осевыми отверстиями, в последних установлены диэлектрические кольца, скрепленные стяжными шпильками, выполненными из изоляционного материала.

На чертеже показан предложенный ускорительный блок ЛИУ, причем для упрощения изображены в нем только два индуктора.

Корпус ускорительного блока ЛИУ образован металлическими обечайкой 1 и торцовыми фланцами 2, 3. В корпусе размещены два одинаковых индуктора 4, 5 с жидкой изоляцией в их формирующих линиях. Область ускорения блока отделена от этой изоляции трубчатыми изоляторами 6, 7 индукторов. В области ускорения размещены равномерно по окружности относительно оси блока раздельные соленоиды 8, намотанные поверх ускорительных трубок и образующие фокусирующую систему в виде раздельных ускорительных трактов. В осевые отверстия фланцев 2, 3 установлены и прикреплены к фланцам диэлектрические кольца соответственно 9, 10, например стеклопластиковые. Соленоиды 8 вместе с трубками закреплены по торцам блока в кольцах 9, 10. Между соленоидами 8 расположены стяжные шпильки 11 из изоляционного материала, например капрона, связанные резьбовыми соединениями с кольцами 9, 10. Посредством сжимающего усилия шпилек 11, воздействующего через кольца 9, 10 на фланцы 2, 3, сдеформированы уплотняющие прокладки, например резиновые, размещенные вокруг области ускорения в гнездах деталей индукторов (для упрощения чертежа прокладки не показаны), а смежные индукторы контактируют и электрически соединены между собой вокруг области ускорения. Фланцы 2, 3 изготовлены из тонких металлических листов, так как они не передают теперь к центру усилия от размещенных по периферии блока металлических шпилек 11 и соединены с обечайкой 1 более простыми и менее напpяженными крепежными деталями, например винтами.

Работает ускорительный блок ЛИУ следующим образом. Вакуумная система создает разрежение в области ускорения блока и в полостях ускорительных трубок внутри каждого соленоида 8. Подготавливаются индукторы 4, 5 к работе. Пропускается через все соленоиды 8 ток, создающий растущее во времени продольное магнитное поле в каждой ускорительной трубке. По достижении рабочей величины магнитного поля включаются индукторы 4, 5, генерирующие в ускорительных трубках ускоряющее поле в виде импульсов чередующейся полярности. Ускорение обычно производят в течение длительности первого или второго импульса, для чего в соответствующие моменты времени инжектируются в раздельные тракты пучки заряженных частиц. Так как фланцы 2, 3 выполнены тонкими и непосредственно не примыкают к каждому соленоиду 8 на краях ускорительного блока, то они возбуждаемыми в них вихревыми токами меньше ослабляют продольное магнитное поле в ускорительных трубках, делая поле более однородным. Это меньше возмущает траектории заряженных частиц пучков в трубках, в связи с чем меньше частиц выбрасывается на стенки, что повышает эффективность проводки пучка, повышает электропрочность ускорительных трубок в каждом раздельном тракте, позволяет увеличить общий ускоряемый ток на выходе ускорительного блока ЛИУ.

Таким образом, предложенное техническое решение ускорительного блока ЛИУ по сравнению с прототипом упрощает ускорительный блок ЛИУ и повышает эффективность проводки пучка в блоке. Дополнительно уменьшается длина блока, снижается его масса, упрощается технология изготовления и обслуживание при эксплуатации, повышается многоэнергетичность частиц, увеличивается амплитуда тока пучка.

УСКОРИТЕЛЬНЫЙ БЛОК ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ, содержащий фокусирующую систему из раздельных соленоидов, расположенных по окружности, и ускоряющую систему из индукторов в общем металлическом корпусе с двумя торцовыми фланцами с осевыми отверстиями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности ускорения пучка заряженных частиц за счет повышения однородности магнитного поля, в осевых отверстиях фланцев установлены диэлектрические кольца, скрепленные стяжными шпильками, выполненными из изоляционного материала.