Ускоряющая система для ускорителя со стоячей волной Советский патент 1987 года по МПК H05H7/04 

Изобретение относится к ускорительной технике и может найти применение в тех областях науки и техники, где требуются малогабаритные мощные источники потоков заряженных частиц или ионизирующих излучений. Известны одно- и двухсекционные бипериодичёские ускоряющие системы, содержащие ускоряющие ячейки и ячей ки связи, работающие в режиме стоя.чей волны. Такие ускоряющие системы компактны, просты в обслуживании и обладают высоким темпом набора энер гии. Однако их возможности ограничены так как на них невозможно осуществить глубокую перестройку величины ускоряемого тока заряженных частиц ;при относительном сохранении других параметров ускоренного пучка. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является ускоряющая система для ускорителя со стоячей волной, содержащая ускоряющие ячейки и ячейки связи, расположенные через одну одна за другой и имеющие щели связи в общих стенках, причем к одной из ускоряющих ячеек подсоединен прямоугольньй подводящи волновод., Недостатком системы является уме шение энергии ускоряемых при регулировке тока ускорителя. Целью изобретения является повыш ние эффективности работы системы пр iглубокой регулировке величины ускор емого тока заряженных частиц. Указанная цель достигается тем, что в известной ускоряющей системе для ускорителя со стоячей волной, содержащей ускоряющие ячейки и ячей ки связи, расположенных через одну одна за другой и имеющих щели связи в общих стенках, причем к одной из ускоряющих ячеек подсоединен прямоугольный подводящий волновод эта ячейка выполнена в виде закороченного с двух сторон подвижными дроссельными поршнями прямоугольного во нрвода с рабочим видом колебаний 102 две соседние с ней ячейки свя выполнены в виде призматических рез наторов с рабочим видом колебаний Н , при этом ускоряющие ячейки имеют с каждой из ячеек связи по дв щели связи в широких стенках волновода, направленных вдоль волновода вблизи его узких стенок и расположенных по одну сторону от плоскости симметрии подводящего волновода, перпендикулярной оси системы. На фиг. 1 изображена ускоряющая система, общий вид на фиг. 2 - разрез на фиг. 1. Ускоряющая система содержит ускоряющие ячейки 1, ячейки 2 связи обычной формы, расположенные друг за другом, ячейки 3 связи, выполненные в виде призматически: с резонаторов, расположенные по обе стороны от ускоряющей ячейки 4, вьшолненной в виде закороченного с двух сторон подвижными дроссельными поршнями 5,6 волновода с окном 7 ввода ВЧ-мощности в систему, щели 8, 9 связи и прямоугольньш подводящий волновод 10, присоединенный к ячейке 4. , Ускоряющая система работает следующим . ВЧ-мощность, проходя через подводящий волновод 10, поступает через окно 7 ввода мощности в ускоряющую ячейку. 4, в которой на рабочей частоте возбуждается колебание вида . Щели 8 связи, призматические ячейки 3 связи с видом колебаний щели 9 связи, цилиндрические ячейки 2 связи и цилиндрические ускоряющие ячейки 1 с рабочим видом колебаний, аналогичным Е° , позволяют возбудить всю ускоряющую систему в режиме стоячей волны на - виде колебаний. При этом ВЧ-поле будет црисутствовать только в ускоряющих ячейках 1,4, а в ячейках 2,3 связи оно будет практически равно нулю. Максимальный набор энергии электронами для ускоряющей системы, ра- ботающей в режиме стоячей волны, можно определить по формуле (yl;™y-(), где - приведенная энер1Щ 1,ия, 1 1Т-- -- приведенный ток; &J, - коэффициент связи резонаторной секции с подводящим волноводом без Нагрузки ТОКОМ} (N+1) - количество резон торов в структур Pj, - мощность генерат ра; . R - шунтовое сопроти ление отдельной ячейки; Т - коэффициент пролетного времени; I - величина ускоряемого тока. Tak в системе для данной нагрузки током существует значение коэффициента связи при котором величина набора энергии в ускоряющей системе максимальна V-T6 о M(XK.t- (Т Отсюда.следует, что использование ускоряющих систем с постоянным значением foo в режимах с вариацией величины ускоряемого тока неэффективно, так как при этом происходит потеря части ВЧ-мощности на отражения, которые к тому же затрудняют работу ВЧ-генератора. В данной же системе перемещение дроссельных поршней 5,6, произведенное таким образом, что ра бочая частота ячейки 4, соответствую щая виду колебаний, остается пос тоянной (что достигается за счет неравномерного перемещения поршней 5, 6, так как величина возмущения элект ромагнитных полей, вносимая окном 7 в.вода и щелью 9 связи при разных положениях поршней будет разной), позволяет в широких пределах (от максимальной .величины, определяемой в кон кретном случае значением максимального ускоряемого тока, до нуля) менять величину коэффициента связи ускоряющей системы с волноводом, так как в этом случае меняется расположение окна 7 ввода мощности внутри призматической ускоряющей ячейки 4 и, следовательно, меняются условия возбуждения ВЧ-полей в системе. При этом размеры окна рассчитаны ;ИЗ условия обеспечения оптимального РО для максимального ускоряемого тока. Этот коэффициент соответствует

.такому положению дроссельных поршней,55ственно увеличить эффективность ускогда центра окна 7 расположен при-коряющих систем со стоячей волной

мерно на расстоянии 0,25 общей длиныпри испольровании их в различных торезонатора (ячейки 4) от ближайшегоковык режимах. Это существенно улучдроссельного поршня. При перемещении щает эксплуатационные характеристики Поршней 5, 6 изменяется и величина коэффициента связи ускоряющей системы с волноводным трактом, причем в случае,когда расстояние между центром окна 7 и ближайшим дроссельным поршнем стремится к величине 0,5 от общей длины ячейки 4, величина коэффициента связи стремится к нулю. Достаточно обеспечить.перемещение .дроссельных поршней, при котором величина коэффициента связи меняется .от максимального значения до единицы, при этом во всех режимах при ; варьировании величины ускоряемого тока удет происходить набор ускоряемыми частицами максимально возможной энергии. Количество, форма и расположение щелей 8 связи позволяет во всех токовых режимах сохранить примерно постоянным соотношение ускоряющих полей в ускоряющей ячейке 4 и соседних с ней ускоряющих ячейках 1, что бывает важно для динамики ускоряемого пучка электронов. Опытное макетирование показало .работоспособность такой ускоряющей систзмь. Было получено изменение ко|Эффициента связи резонаторной секции . с подводящим волноводом от максималь;ного значения до нуля. По сравнению с прототипом и базовым объектом, в котором максимально возможный прирост энергии получается толькр для одного значения ускоряемого тока, здесь существенно повьш1ается эффективность процесса ускорения .и для других токо|вьгх режимов. При прочих равных условиях, если применять эту систему в базовом объекте и прототипе в случае нулевой нагрузки током, энергия на: выходе установки возрастает на15%, если же увеличить значение тока ускоряемых заряженных частиц по сравнению с прототипом и базовым объектом, то это увеличение достигнет нескольких десятков и даже сотен процентов. Такую систему удобно применить в случае рециркуляции пучка, когда нужно обеспечить оптимальный процесс ускорения в двух режимах, оТличаюш51хся примерно в два раза по значению ускоряемых токов. Таким образом, простой, компактный и надежньй механизм позволяет суще511011686

ускорителей такого типа и расширяет прототипом, являющимся в то же время сферу их применения по сравнению с

базовым объектом.

УСКОРЯНадЛЯ СИСТЕМА ДЛЯ УСКОРИТЕЛЯ СО СТОЯЧЕЙ ВОЛНОЙ, содержащая ускоряющие ячейки и ячейки связи, расположенные через одну одна за другой, имеющие щели связи в общих стенках, причем к одной из ускоряющих ячеек подсоединен прямоугольный подводящий волновод, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы системы, при глубокой регулировке величины ускоряемого тока заряженных частиц, ячейка, к которой подсоединен прямоугольный подводящий волновод,выполнена в виде закороченного с двух сторон подвижными дроссельными поршнями прямоугольного волновода, с рабочим видом колебаний , две соседние с ней ячейки связи выполнены в виде призмаi тических резонаторов с рабочим видом колебаний Н , при этом ускоряющие (Л ячейки имеют с каждой из ячеек связи по две щели связи в широких стенках волновода, направленных вдоль волновода вблизи его узких стенок и расположенных по одну сторону от плоскости симметрии подводящего волновода, перпендикулярной оси системы.

Фие.1

tftHz.Z