Ускоряющая структура резонансного ускорителя заряженных частиц Советский патент 1986 года по МПК H05H9/00 

Изобретение относится к ускори тельной технике и может быть использовано при разработке ускори-; телей с высокой выходной энергией

.

заряженных частиц.

Целью изобретения является повышение скорости частиц,

На фиг.1 дана схема устройства совместно с возбуждающим генератором и инжектором; на фиг.2 - графическое распределение высокочастотного потенциала 6 на трубка дрейфа; на фиг. 3 - эпюра электрического поля (.Е) в ускоряющих зазорах, образованных торцами трубки дрейфа и экранирующим кожухом.

Устройство содержит трубку 1 дре фа, расположенную в вакуумированном цилиндрическом экранирующем кожухе 2 соосно с ним.

На выходе структуры установлено выходное окно 3. Конденсатор 4 электрически соединен с трубкЬй 1 дрейфа в середине ее продольного размера и экранирующим кожухом 2. Система. 5 высокочастотного возбуждения служит для подачи высокочастотной мощности в ячейку. На входе структуры установлен инжектор 6,

Элемент 7 выполнен Из диэлектрика и служит для механического крепления трубки I дрейфа в кожухе 2. Устройство работает следующим образом.

Предварительно в объеме структуры создают требуемый вакуум. Затем включают инжектор 6 и систему 5 высокочастотного возбуждения, при этом в структуре создается электромагнитное поле, а в ускоряющих зазо . рак - электрическое поле соответст- -.вующей величины. Частицы из инжектора 6, попадающие в первый зазор в ускоряющей фазе электрического поля, ускоряются в нем и попадают в трубку 1 .дрейфа. Выходящие из тру ки дрейфа частицы попадают во второй ускорякщий зазор также в ускоряющей фазе электрического поля, ускоряются в нем.и выходят через выходное окно 3. .

Таким образом, в предлагаемой структуре осуществляется резонансное ускорение заряженных частиц, пр чем условия резонансного ускорения оказываются выполненными для релятивистских частиц (т.е. частиц, имекяцих после прохождения первого ускорякяцего зазора скорость, близ

кую к скорости света), что и соответствует цели данного изобретения. Эта особенность данной структуры обосновывается следукщим образом.

Дпя структур, работающих на ЧГ - виде колебаний, условие резонансного ускорения в структуре имеет

вид

е:

Р-Л

(О

где

Е - длина трубки дрейфа;

Р - относительная скорость частиц на входе трубки дрейфа, нормированная на скорость света;

А - рабочая длина волны структуры.

Из теории длинных линий резонансная частота ячейки имеет выражение

у

lCo)w

Л

tc

-2:

2

Сг)

где AJ(5 2.ТТ{| - резонансная частота ячейки;

CK - емкость конденсатора 4;

Ср - емкость, образованная каждым из торцов трубки дрейфа и эк- ранирукщим кожухом;

VJ - волновое сопротивление коак- сиальной линии, образованной т.руб- кой дрейфа и экранирующим кожухом.

Комбинируя (П и (2 ), имеем

J 1

-. сОрССк 2,) cJo C CoVvl -l40

45

50

Формула (3) связывает .параметры ячейки с величиной скорости,-- Частиц, Из (3) видно, что это уравнение имеет (хотя и в неявном виде). действительное решение при р 1, и, следовательно, условия резонансного ускорения оказываются выполненными для релятивистских частиц.

В предельном случае,, полагая в С 3) Р 1, по1гуч1М to i р « ,

откуда следует

.

т.е. решение уравнения (3) для случая Р 1 получено в явном виде и оказывается чисто действительным, т.е. может быть реализовано на практике.

312

Основным, преимуществом предлагаемой ускоряющей.структуры по сравнению с известной является возможность ускорения в ней заряженных частиц до релятивистских энергий. Перед другими структурами, применяемыми на практике для ус1 срения релятивистских заряженных частиц (диафраг- рамйрованный волновод, бипериодичес- кая структура и т.д.), предлагаемая ячейка .имеет то преимущество, что рабочая длина вoлнЫvопределяется в ней продольным размером, тогда как в известных cTj)yKTypax - поперечным размером. Поэтому при одинаковой рабочей частоте предлагаемая

6837

. структура может иметь 3Ha4HTejibHO меньшие поперечные размеры по сравнению с известными структурами, что является весьма- ценным для некоторых 5 практических применений.

Структуры предлагаемого типа могут быть соединены последовательно в цепочку связанных резонаторов.

10 Применение такой структуры может оказаться перспективным, например, при разработке и изготовлении, ускорителей для У - каратажа, к. которым предъявляются, очень жесткие тре15 бования с точки.зрения поперечных габаритов.

V

фиг. 2

Фиг.З

Редактор В.Иванова

Составитель И.Зацепина

Техред Т.Дубинчак :Корректор В.Синицкая

Заказ 1005/61Тираж 767

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Подписное