Индукционный ускоритель Советский патент 1986 года по МПК H05H11/00 

1N Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке ускорителей для генерации сильноточных, высокоэнергетичных электронных пучков. Известен индукционный ускоритель, содержащий соосно расположенные элек тронную пушку, индукционные ускорительные секции и фокусирующую систему. При подаче импульса напряжения в первичную обмотку индукционных секци вдоль оси ускорителя индуцируется продольное вихревое электрическое поле, ускоряющее электронный пучок, инжектируемый электронной пушкой Недостатком известного устройства являются значительные линейные размеры, так как энергия, набираемая электронным пучком на единицу длины ускорителя, ограничена величиной порядка 1 МэВ/м из-за ограниченной электрической прочности конструкции индукционных секций. Значительные ли неиные размеры усложняют юстировку ускорителя и проводку электронного пучка вдоль ускорительного тракта с минимальными потерями. Кроме,того, требуется создание фокусирующего про дольного магнитного поля вдоль всего тракта ускорителя. Прототипом данного изобретения яв ляется индукционный ускоритель, соде жащий соосно расположенные и включен ные последовательно друг другу индукционные ускоряющие секции, распо ложенные между двумя торцовыми фланцами ускорителя, плоскости которых перпендикулярны оси ускорителя. При работе известного устройства возбуждение первичных обмоток индукторов приводит к генерации в гхревог ускоряющего поля вдоль оси ускорителя, что обеспечивает ускорение электронного пучка вдоль оси ускорителя. Недостаток известного устройства обусловлен большой осевой протяженностью ускорителя, что приводит к по терям пучка и ограничению его по току при транспортировке его вдоль у(коряющего тракта, так как ограниченная электрическая прочность индук торов не позволяет поднять амплитуду ускоряющего напряжения, . Цель изобретения - увеличение тока и уменьшение потерь ускоренного пучка путем сокращения осевого размера ускорителя. 2 Поставленная цель достигается тем, что в индукционном ускорителе, содержащем соосно расположенные и включенные последовательно один другому индукционные ускоряющие секции, расположенные между двумя торцовыми фланцами ускорителя, индукционные секции выполнены с последовательно нарастающими в перпендикулярном к оси направлении радиальными-размерами, расположены одна внутри другой, и закреплены с электрическим контактом на. одном из торцовых фланцев ускорителя. На фиг.1 дан продольный разрез ускорителя; на фиг.2 - продольный разрез отдельного индуктора. Устройство содержит торцовый фланец 1, на котором закреплены соосно с ускорителя индукционные ускоряющие секции 2-4 с разновеликими радиальными размерами и катодная ножка 5 с термоэмиссионным или автоэмиссионным -катодом 6. Сетчатый анод 7 установлен на токоподводе 8. Фокусирующие линзы 9 и 10 укреплены на токоподводах 11 и 12 соответственно. Токоподвод 12 одновременно вьшолняет роль вакуумного кожуха ускорителя. Ускоря)ощие индукционные секции 2-4 состоят из наборов отдельных индукторов 13, содержащих первичньй виток 14, ферромагнитный сердечник 15 и металлический корпус 16. Устройство работает следующим образом. При подаче импульса тока на первичный виток индуктора осуществляется изменение магнитного потока в ферромагнитном сердечнике во времени. В соответствии с принципом электромагнитной индукции возникает вихревое электрическое поле во вторичном витке, который образован металлическими стенками корпуса 16 индуктора. Величина вихревого электрического поля в центре.индуктора определяется как Е„ - -|- ), где S - плод1,адь сечения ферромагнитного сердечника;1 - расстояние между стенками индуктора; 3B/5t - изменение магнитной индукции во времени. Так как индукционные ускорительные .секции 2-4 состоят из набора отдельных индукторов 13, то для каждой из них суммарная величина вихревого электрического поля вьфажается как , „ S, (зв/а t). где п - количество индукторов, из которых состоит индукционная ускорительная секция. В приведенном индукционном ускорителе при подаче импульса тока на индукторы 13 возникают вихревые , электрические поля Е, Е, Е в зазорах 1, II, III соответственно, причем поле Е используется в качестве ускоряющего поля пушки и приложено между катодом 6 и анодом 7. Эмиссионный ток, цройдя через се.т четый анод 7, ускоряется в зазорах II и III вихревыми электрическими полями Е „ и Е,. Надо подчеркнуть, что радиальные размеры индукционных ускорительных секций выбраны таким образом, чтобы не возникали пробои в зазорах, образованных внутренними и наружньми их размерами (напри мер, зазор между.наружным размером секции 2 и внутренним размером секции 3) от приложенных вихревых электрических полей. Приведенная конструкция может быть использована в качестве сильноточной высокоэнергетичной пушки, если сетчатый анод 7 установить на токоподводе 12, а токоподводы 8, 11 и фокусирующие линзы 9 и 10 исключить из конструкции установки. Ввиду того, что величина напряжения пробоя в вакууме приблизительно на порядок вьше напряжения пробоя по поверхности конструкции ускоряющих секций, достигается значительное сокращение линейных размеров ускорителя - приблизительно в 5 раз при энергии электронного пучка на выходе ускорителя порядка 10 МэВ. Сокращение линейных размеров ускорителя уменьшает количество фокусирующих элементов,, тем самым повышается экономичность ускорителя. Кроме того, в приведенном ускорителе величина апертуры канала - для проводки электронного пучка значительно может быть больше, чем в линейных индукционных ускорителях, где этот размер ограничен внутренним размером ускорительных индукционнйк секций, который в свою очередь ограничен экономическими соображениями. Больший размер апертуры канала и меньшая длина ускорителя значительно упрощает проводку пучка с минимальнымипотерями-. Сокращение длины ускорителя упрощает юстировку канала, а вопрос юстировки ускоряющих индукцион ных секций вообще исключается. .

ИНДУКЦИОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ, содержащий соосно расположенные и включенные последовательно один другому индукционные ускоряющие секции. ,Е Пучок расположенные между двумя торцовыми фланцами ускорителя, плоскости которых перпендикулярны оси ускорителя, отличающийся , что, с целью увеличения тока-и уменьшения потерь ускоренного пучка путем сокращения осевого размера ускорителя, индукционные секции выполнены с последовательно нарастающими в перпендикулярном к оси направлении радиальными размерами, расположены одна внутри другой, и закреплены с электрическим контактом на одном из торцовых фланцев ускорителя. §