Высокочастотная система микротрона Советский патент 1992 года по МПК H05H7/02 H05H13/00 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано, в частности, для улучшения параметров и эксплуатационных характеристик микротрона.

Целью изобретения является повышение стабильности работы, что позволяет повысить стабильность параметров пучка ускоренных частиц.

На чертеже схематически представлена ВЧ система микротрона.

ВЧ система микротрона содержит магнетрон 1, фазовый циркулятор 2, ускоряющий резонатор 3. поглощающую нагрузку 4. фазовращатель 5, элемент связи 6 и дополнительный элемент связи 7.

Описываемая ВЧ система работает следующим образом. СВЧ мощность поступает от магнетрона 1 через циркулятор 2 на вход ускоряющего резонатора 3. Мощность, отраженная от ускоряющего резонатора 3. поглощается в согласованной нагрузке 4. С помощью дополнительного элемента связи 7 часть мощности из резонатора через циркулятор возвращается к магнетрону 1. Фазовращателем 5 устанавливается фазовый

сдвиг, обеспечивающий работу магнетрона в фазе нагрузки.

сл

Таким образом, в этой СВЧ системе исспользуется не эффект затягивания частоты магнетрона нагрузкой, а самосинхронизация магнетрона через ускоряющий резонатор, на резонансной частоте последнего.

Причем в предлагаемой ВЧ системе на фронте СВЧ импульса отсутствуют скачки амплитуды волны, приходящей к магнетро о ну, выше допустимых значений, а величина мощности сигнала синхронизации опреде00ляется коэффициентом передачи цепи резонатор - фазовращатель - циркулятор магнетрон для установившегося режима

ю (мощность сигнала синхронизации определяется коэффициентом связи ускоряющего

резонатора с дополнительным волноводом).

При коэффициенте передачи цепи резонатор - фазовращатель - циркулятор - магнетрон порядка (0,4-1,0) 10 по мощности обеспечивается полоса затягивания не менее 0,3-0.7%. Выходная мощность магнетрона при этом возрастает на 15-20%. а КПД - на 4-5%, с избытком компенсируя уменьшение мощности в ускоряющем резонаторе на величину мощности сигнала самосинхронизации. При этом обеспечивается в 2-3 раза большая стабильность режима ускорения по отношению к медленным уходам напряжения высоковольтного выпрямителя модулятора, напряжения сети, а также тепловым уходам частоты ускоряющего резонатора.

Стабильность режима ускорения по отношению к спаду напряжения на вершине импульса и нагружению ускоряющего резонатора электронным пучком возрастает в 3-4 раза.

Величина ослабления отраженной ускоряюш.им резонатором волны при использовании предлагаемой ВЧ системы

выбирается максимально возможной для данного фазового циркулятора. Потери в прямом направлении при этом минимальны, что ведет к повышению КПД системы и облегчает тепловой режим феррита. Фазовращатель работает на малых уровнях мощности и не снижает электрической прочности СВЧ тракта. Улучшается форма огибающей СВЧ импульса, а также допустимо снижение требований к форме вершины импульса высоковольтного питания магнетрона, что делает эту ВЧ систему особенно эффективной при применении в микротронах с большим числом орбит и облегчается переход к автоматизированной Системе управления микротроном в случае изменения энергии и тока пучка в широких пределах,

ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ СИСТЕМА МИКРОТРОНА, содержащая фазовращатель, магнетрон, подключенный к первому плечу четырехплечевого фазового циркулятора, второе плечо которого подключено через элемент связи к ускоряющему резонатору, а третье - к поглощающей нагрузке, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности работы, ускоряющий резонатор снабжен дополнительным элементом связи, который через фазовращатель подключен к четвертому плечу фазового циркулятора.