Ускоряющая структура с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой Советский патент 1989 года по МПК H01H9/04 

-.1 ,

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к области линейных ускорителей, и может использоваться при создании новых и реконструкции действующих линейных ускорителей интенсивных пучков ускоренных частиц.

Одной из основных тенденций в технике линейных ускорителей при получении интенсивных пучковионов является использование ускоряющих структур с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой.

Известна ускоряющая структура с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой в виде четьфехпроводной линии с двойным Н-рез6натором..

Эта ускоряющая структура эффективна при ускорении импульсных пучков частиц, однако теплосъем с их

узлов оказьшается в известной мере затруднительным.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является ускоряющая структура с пространственнооднородной квадрупольной фокусиров00кой в виде четьфехкамерного резона;тора, содержащая герметичный корпус

s резонатора, ускоряюще-фокусирующие электроды с профилированными кромками, укрепленные с помощью механизмов юстировки на юстировочных балках .

Непременным условием нормальной работы ускоряющей структуры является равенство магнитных полей во всех камерах резонатора. На практике это равенство удается обеспечить с точ-г ностью не лучше, чем 5-7%. Поэтому токи, которые протекают по разным сторонам электродов, всегда несколь3ко отличаются друг от друга и,как следствие, отличается и тепловьщеление на этих сторонах, что приводи к искривлению электродов в поперечном направлении. При больших тепловых нагрузках изгибы электрода достигают значений в сотни микрон,что приводит к перекосам полей в резона торе и потерям частиц пучка в процессе ускорения. Целью изобретения является умень шение потерь частиц в процессе ускорения за счет уменьшения искажения распределения полей. Поставленная цель достигается тем, что в ускоряющей структуре с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой в виде четырек камерного резонатора, содержащей ге метичный корпус резонатора, ускорякнце-фокусирующие электродам с профил рованной кромкой, укрепленные с помощью механизмов юстировки на юстировочных балках, электроды выполне ны в виде последовательно расположе ных секций, при этом два юстировочных механизма крепления каждой секции располо ены симметрично относительно середины секции, а расстояние 1 между ними удовлетворяет выражению 1/3 1/L 1/2, где L - дли на секции . Такая конструкция ускоряющей структуры позволяет даже в условиях больших тепловых нагрузок поддерживать положение этих точек неизменными, а выбор расстояния между указанными сечениями в соответствии с указанным выражением обеспечивает важнейшее свойство данной конструкции, а именно:- при любых тепловых нагрузках изгиб секции в поперечном направлении происходит так, что средняя часть секции вдавливается внутрь одной из камер, а оба конца секции - внутрь соседней камеры, ; поэтому изменения объемов этих сосе ,них секций оказываются примерно ,одинаковыми, и даже при значительных тепловых изгибах не происходит лерекосов фокусирующего поля, котор могут приводить к .потерям частиц. Если расстояние между сечениями не удовлетворяет указанным соотноше 94 ниям, то объемы, вытесненные искривленным электродом в соседних камерах, оказьюаются различными и собственная частота одной камеры становится выше, а у соседней ниже рабочей и возникает азимутальная несимметрия фокусирующего поля. В случаях, когда 1 1/2 или 1 1/3, перекосы достигают значений более 15-20%, что может привести к потере более половины ускоряемого пучка. На фиг,1 представлена ускоряющая структура с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез. Ускорякщая структура содержит герметичный корпус 1, в котором раз- мещены секции электрода 2, Каждая : секция закреплена на двух юстировочных механизмах 3 на одной из юстировочных балок 4, Устройство содержит камеры 5 и 6. Юстировочные механизмы размещены симметрично относительно середины секции и расстояние между ними 1 выбрано из условия 1/3 1/L 1/2, где L - . длина секции, I Ускоряющая структура работает следующим образом. При введении ВЧ-энергии по электродам секции протекают ВЧ-токи большой плотности, выделяя интенсивные потоки тепла. При этом потоки ;тепла с обеих сторон электрода оказываются разлцчНЬши и возникает гра диент температуры, который приводит к изгибу электрода 2, В своем новом положении часть электрод } 2 смещена в область камеры 5, а остальная часть смещена в .область камеры б. При выбpaннo f соотношении между длиной электрода 2 и iрасстоянием.меаду точками закрепления вытесненные объёмы оказываются :примерно одинаковыми, поэтому сим;метрия поля не будет нарушена.. Конструкция ускоряющей структуры позволяет создавать ионные ускорители с пучками большой интенсивности, когда ВЧ-потери в стенках дости:гают десятки киловатт на погонный метр.

УСКОРЯЮЩАЯ СТРУКТУРА С СТРАНСТВЕННО-ОДНОРОДНОЙ КВАДРУПОЛЬНОЙ ФОКУСИРОВКОЙ в вида четырехкамерного резонатора, содержащая . герметичный корпус резонатора, ускоряюще-фокусирующие электроды с профилированной кромкой, укрепленные с помощью механизмов юстировки на юстироврчных балках, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения потерь частиц в процессе ускорения за счет уменьЩения искажения распределения полей, электроды вьшолнены в виде последовательно расположенных секций, при этом два юстировочных механизма крепления каждой секции расположены симметрично относительно середины секции, а расстояние 1 между ними удовлетворяет выражению 1/3 l/L . 1/2, где L - длина секции. а S