Линейный ускоритель заряженных частиц Советский патент 1988 года по МПК H05H9/02 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке схем питания ВЧ-энергией ускоряющих секций линейных ускорителей заряженных частиц.

Известен линейный многосекционный ускоритель заряженных частиц с питанием высокочастотной энергией от одного автогенератора и распределением высокочастотной мощности между ускоряющими секциями в заданном отношении. В качестве делителя высокочастотной, мощности используется шестиполюсный трансформатор типа волны (ТТВ). Вход ТТВ подключен к высокочастотному генератору, а два выходы к входам группирующей и ускоряющей секций. Коэффициенты связи выходов шестиполюсного ТТВ должны быть подобраны так, чтобы мощность делилась между секциями в заданном соотношении .

Коэффициент связи входа ТТВ и его геометрические размеры подбираются из условий согласования. Настройка такого ТТВ является весьма сложной и трудоемкой задачей, так как трудно провести точньй электродинамический расчет. К тому же параллельные схемы высокочастотного питания, по одной из которых выполнен данный ускоритель, имеют один общий недостаток. Из-за небольших уровней мощности в ускоряющих секциях темп ускорения невысок, что приводит к увеличению длины ускоряющей системы при получении заданной энергии.

Наиболее близким к -изобретению техническим решением является линейный ускоритель заряженных частиц, содержащий высокочастотный генератор, п-1 фазовращателей, расположенные соосно инжектор и п ускоряющей секций, имеющих на входе и выходе трансформаторы типа волны, причем первая ускоряющая секция выполнена в виде периодической структуры, период которой увеличивается от входа секции к выходу, а последующие секции имеют постоянный период структуры.

Питание ускорителя осуществляется от одного автогенератора. Высокочастотная энергия, проходящая через первую секцию, выходной трансформатор типа волны и волноводный тракт с фазовращателем поступает на входной трансформатор типа волны ускоряющей секции. Для поглощения неиспользованной мощности на конце ускоряющей секции устанавливается поглощающая нагрузка.

Известно, что затухание высокочастотной мощности увеличивается при прочих равных условиях с уменьшением фазовой скорости волны, В первой секции - группирователе волноводного

типа относительная фазовая скорость волны изменяется, как правило, от значений ,4-0,5 в начале секции до на ее конце. Значения коэффициентов затухания для волноводов с

малыми фазовыми скоростями в несколько раз (3-4) превышают эти значения для волноводов ,0. Таким образом, из-за относительно больших потерь в группирующей секции, последоQ вательное высокочастотное питание со стороны группирователя, т.е. секции с меньшим значением /j., приводит к неэффективному использованию мощности генератора. Небольшой уровень

5 мощности в ускоряющей секции приводит к потере темпа ускорения, снижению энергии и КПД ускорителя.

Целью изобретения является повышение КПД и темпа ускорения частиц.

0 Поставленная цель достигается тем, что в известном линейном ускорителе заряженных частиц, содержащем высокочастотный генератор, п-1 фазовращателей, расположенные соосно инжектор

5 и п ускоряющих секций, имеющих на входе и выходе трансформаторы типа волны, причем первая ускоряющая секция выполнена в виде периодической структуры, период которой увеличива0 ется от входа секции к выходу, а последующие секции имеют постоянный период структуры, выход высокочастотного генератора подключен к входному трансформатору типа волны п-й ускоря5 ющей секции, выходной трансформатор типа волны которой подключен к входному трансформатору типа волны (п-1)-й ускоряющей секций через первый фазовращатель, а выходы и входы остальных секций соединены соответственно через 2,3... (п-1)-й фазовращатели.

На фиг.1 схематично изображена конструкция линейного ускорителя заряженных частиц с группирующей и ускоряющей секциями; на фиг.2 - ускоритель, содержащий п секций.

Линейный ускоритель содержит высокочастотный генератор 1 через волно-

ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий высокочастотньй генератор, п-1 фазовращателей, расположенные соосно инжектор и п ускоряющих секций, имеющих на входе и выходе трансформаторы типа волны, причем первая ускоряющая секция выполнена в виде периодической структуры, период которой увеличивается от входа секции к выходу, а последующие секции имеют постоянный период структуры, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и темпа ускорения частиц, выход высокочастотного генератора подключен к входному трансформатору типа волны п-й ускоряющей секции, выходной трансформатор типа волны которой подключен к входному трансформатору типа волны (п-1)-й ускоряющей секции через первьй фазовращатель, а выходы и входы остальных секций соединены соответст(Л венно через 2,3...(п-1)-й фазовращатели. со СП со со фuг.f