Ускоряющая система Советский патент 1986 года по МПК H05H9/00 H05H9/04 

4

СО 00

Изобретение относится к ускорительной технике, а точнее к ускорителям ионов, и наиболее эффективно может быть использовано для получення больших замедлений, порядка 100 и более.

Известна ускоряющая система, описанная в авт.св. № 705972, вьшолненная в виде цилиндрического резонатора, нагруженного спиралью, закрепленной в корпусе резонатора в точках, отстоящих одна от другой на , содержащей пролетные трубки, расстояние меткду которыми кратно |Ь 7 9 /2, где р - относительная фазовая скорость, Л - длина волны генератора. В ускоряющую систему введены два продольных электрода пара.ллельно .оси, закрепленные на спирали в точках, отстоящих одна от другой на Л , причем точки креплений одного электрода сдвинуты относительно точек крепления другого электрода на спирали на Л /2 так, что точки креплений электрода на спирали сдвинуты относительно точек креплений спирали в корпусе резонатора на Д /4, а пролетные трубки установлены на продольных I электродах.

Недостатком этой системы следует считать сложность ее настройки на требуемую резонансную частоту. Кроме этого, существенным недостатком является то, что максимальная йапряженйость магнитного поля сосредоточена в одном месте, там, где середины полуволновых вибраторов крепятся в корпусе резонатора, что приводит к увеличению поте.рь рзонатора.

Цель изобретения - уменьшение высокочастотных потерь в системе и упрощение настройки ее на рабочую частоту.

Это достигается тем, что в ускоряющей системепо авт.св. № 705972

/ каждьй полуволновый вибратор в месте крепления в корпусе резонатора разделен на два четвертьволновых, свернутых в спирали, а точки крепления вибраторов смещены одна относительно другой в продольном направлении на расстояние В , при . Точки крепления вибраторов могут быть разнесены по окружности резонатора одна относительно другой на угол ( , при Ос Cf с ЗбО.

На чepteжe изображен один из вариантов выполнения предлагаемой ускоряющей системы.

Она состоит из цилиндрического

корпуса резонатора 1, в котором на противоположных сторойах закреплены четвертьволновые вибраторы 2, свернутые в спираль. Свободные концы вибраторов объединены двумя

продольными электродами 3, к которым попеременно крепятся пролетные трубки 4.

В данной конструкции продольные электроды расположены внутри спиралей, однако это необязательно, если диаметр спиралей небольшой, то продольные электроды с пролетными трубками могут крепиться и снаружи спиралей. Точки крепления вибраторов расположены на диаметральной линии, хотя в общем случае они могут быть расположены в любых других точках и yrofl между ними может быть выбран любой в диапазоне от

0° до 360°.

Расстояние , на которое точки крепления вибраторов смещены одна относительно другой в продольном направлении, выбирается в диапазоне

. Значение Р не может равняться Ti /4, так как в противном случае расстояние между точками закрепления двух соседних одноименных вибраторов на продольном электроде будет равно Д /2, а следовательно, для возбуждения резонатора на длине волны Л длины вибраторов должны быть равны нулю. Одновременно с этим продольные электроды становятся неэквипотенциальными, так как они становятся активной частьювибраторов и на них уже будет существовать некое распределение потенциала. По этой причине величина

не может равняться или превышать /4.

Соседние спирали, представляющие собой четвертьволновые вибраторы, могут иметь как одинаковое направление навивки, так и противоположное. В каждом, конкретном случае направление навивки спиральных вибраторов от конструктивных особенностей ускоряющей структуры и распределения магнитного поля, которое необходимо создать в ре зонаторе. В данном случае все четвертьволновые вибраторы имеют одинаковое направление навивки спиралей .

Предлагаемая система работает следующим -образом.

Резонатор возбуждается на стоячей волне низшего типа. Продольные электроды 3 и пролетные трубки 4, закрепленные на четвертьволновых вибраторах 2, оказываются в точках, соответствующих пучности электрического поля, а точки крепления вибраторов в корпусе резонатора оказываются в узле электрического поля. Причем направление навивки спиральньк вибраторов выбрано так, что при едином магнитном потоке, охватывающем все вибраторы, продольные электроды оказываются под противоположными потенциалами. Поэтому на соседние трубки всегда подается максимальная разность потенциалов. Электрическое поле в зазорах между трубками используется для ускорения заряженных частиц.

Предложенная ускоряющая система будет иметь меньшие высокочастотные потери, что очевидно из сравнительного рассмотрения распределения магнитного поля по сечению резонатора. В прототипе максимальная напряженность магнитного поля, а следовательно, и максимальные наведенные токи в проводящих поверхностях, обуславливающие потери, приходятся как раз на то место, где вибраторы закреплены в корпусе резонатора. В предложенной ускоряющей системе точки крепления вибраторов вынесены из области максимального магнитного поля. Кроме этого вибраторы в продольном направлении расставлены в два раза равномернее, чем в прототице, что также способствует уменьшению высокочастотных потерь. Исходя из этого можно утверждать, что предложенная ускоряющая система будет обладать меньшими высокочастотными потерями по сравнению с известной.

В предложенной ускоряющей системе имеется возможность подстраивать резонансную частоту, изменяя длину вибраторов. При этом нет необходимости изготавливать вкб- раторы заново, так как их можно надставить или же отрезать. Как видно из чертежа, длину спирали можно изменять в пределах четверти витка

от точки А до точки Б. При этом, если вибратор имеет длину лишь в половину витка, то максимальное изменение резонансной частоты может достигать 50%. Если вибратор выполнен в виде спирали с несколькими витками, то чем оольше витков, тем в меньших пределах этим способом можно перестроить резонансную частоту. Однако при малом количест0ве витков эта возможность играет большую роль при настройке системы на требуемую резонансную частоту. Кроме этого, имеется возможность изменять резонансную частоту резона

5 тора, изменяя длину спирали перемещением мест крепления четвертьволновых вибраторов в корпусе резонатора, при этом угол tf может изменяться от О до 360°. Однако длина вибра0торов может быть изменена не только в пределах длины полуокружности, но и на целое число окружностей диаметром, равным диаметру спирали, что

5 равноценно применению четвертьволновых вибраторов в виде спиралей с различным количеством витков.

В предложенной ускоряющей системе упрощается процесс настройки системы на рабочую частоту, так как

0 изменение длины вибраторов можно производить, перемещая места закрепления спиралей в корпусе резонатора, при этом радиус спирали остается прежним, продольные электроды и

5 пролетные трубки не изменяют местоположение и повторных работ по юстировке не требуется.

По сравнению с известной предложенная ускоряющаяся система являет0ся более компактной, так как при одинаковом диаметре и шаге спирали она будет иметь меньпгую резонансную частоту за счет того, что места крепления вибраторов и корпусе ре5зонатора разнесены по окружности на угол и смещены в продольном направлении. Поэтому при одинаковой резонансной частоте предложенная структура может быть сделана с меньшими

0 поперечными размерами.

Таким образом, предложенная ускоряющая система имеет меньоше высоко.частотные потери и поперечные размеры, а также будет более удобной при настройке на резонансную частоту по сравнению с базовым объектом-прототипом.

1. УСКОРЯКНЦАЯ СИСТЕМА по авт.св. № 705972, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения высокочастотных потерь и упрощения настройки на рабочую частоту, каждый полуволновый вибратор в местекрепления в корпусе резонатора разделен на два четвертьволновых, свернутых в спирали, а точки крепления вибраторов смещены одна относительно другой в продольном направлении на расстояние I , определяемое из выражения О : , где X - длина волны генератора. 2. Ускоряющая система по п.1, отличающаяся тем, что точки крепления вибраторов разнесены по окружности резонатора одна относительно другой на угол if , ;при 0 tf 360. 9