Ускоряющая система линейного ускорителя ионов Советский патент 1990 года по МПК H05H9/00 

Изобретение относится к гельной технике и может быть использовано преимуп1естпсн11о п линеГшьгх ускорителях тяжельгх зapяжeмF hrx ч.ястшг на Н-волне. Кроме того, продллгяемое 5 устройство может также найти приме- нение в качестве замедляющей системы электровакуумньк приборов СВЧ с протяженным вчаимодействием.

Целью изобретения является cHJfme- tO ние потерь ВЧ-мощности.

На фиг. 1, 2 схематически изображена ускоряющая система линейного ускорителя ионов; на фиг. 3 - показано иэмe leниe резонансных частот уско- 5 рягощей системы, состоящей из дпух пар гребенок, зависимости от угла поворота секций одна относительно другой; на фиг. 1 привед1 на записимость величины добротности структуры от 20 угла поворота отрезков с гребенками друг относительно друга; на фиг. 5 приведено распределение отн(м:ительной напряженности ускоряющего поля вдоль оси системы для дпух мод. Ускоряющая система (фиг. 1) содер- .жит два отрезка 1,2 полот о цилиндрического резонатора. В каждом из отрезков резонатора рамсмцена плра пргэ- тивоположно расположенн1.1х гребенок 3 30 и Д. На каждой гребенке размещено по три трубки 5 и 6 дрейфл. Расстояние между трубками дрейфа и трубок дрейфа выбраны в соотпетстпим с изменением относительной скорости час- j тиц. Для вращения цилиндрических отрезков один относительно друг ого их торцы выполнены с направляющими выступами и проточками, плотно входящими друг ,3 друга и обеспечиваю1дими 40 электрический контакт.

Б CTeitKe отрезка 2 резонатора с трубками 6 дрейфа, имеющими большой период расстановки, разметен узел ввода ВЧ-мощности, выполненный в виде 5 петли 7 связи, закрепленной в коаксиальном разъеме.

Устройство работает следующим образом.

От В1 1сокочастотного генератора Q через петлю 7 спязи высокочастотная мощность поступает в ускоряющую систему. Б резонаторе, состоящем из двух отрезков 1,2, нагруженш.гх двумя natia- ми гребенок 3 лены трубки 5

возбуждается Н-волна. При fi if, . t{a фиг. 3 частоте f, со- точкя кривой 8,

а частоте f - нам. тучка кри- гк1Й 9. Для случая ( и частоте f, и системе позбуждаетсл ускоряю1аее электрическое поле по всех заторах между трубками дрейфа, при этом магнитные потоки отде;1ьмых пар гребенок имеют одинаковое направление вдоль оси системы и создается общий Поток, в то время Кс1к п поперечном направлении в пространстве межлу соседними парами гребенок магнитные потоки направлены встречно. Для частоты fj, ускоряющее электрическое поле отсутствует в зазоре между крайними трубками дрейфа соседних пар гребенок. При этом не происходит сложение маг- потоков пар гребенок в продоль )ном гыпраилении, а существует общий магнитный поток п ггоперечном направлении - прост11а {гтве между соседними парами т ребенок. Характер рас- . пределения ускорлю пих электрических полей вдоль оси системы для рассмат- риплемьгх мод поясняется фиг. 5.

Изменяя у1 ол ckO , между плоскостями пар г реб нок, пращснием отрезков ре пнат лра один ОТИОСИТРЛЬНО другого, изменяют неличину и между ними.

к -1итическая снизь. Дальнейщее увеличение угла fi приводит к тому, что . Наблюдаемое изменение доброт- НОС1И системы (фиг. 4), показывает, ч го для значений Ы - 75 величина добротности, характеризующая потери п системе, увеличивается примерно в 1, } раза, при этом величина шунтового сопротирления системы также возрастает.

Поскольку в реальных ускорякицих системах период расстановки, длина и диаметр трубок дрейфа изменяются вдоль оси системы, это приводит к различным величинам L и С для каждого из отрезков и соответственно различным величинам резонансного сопротивления. При этом величина ускоряющего поля в соседних гребенках различная. Для выравнивания поля необходимо подстраивать систему изменением L иди С, введением дополнительных настроечных злeмef тoв. Эта настройка также осуществляется путем поворота

хзрлктер связи При «1 - 125 наступает

f, и f.

этом

OTBeTCTBVPT начальная

отрезков с парами гребенок одного

и, V. которым прикреп- относительно другого, однако необхо- и 6 дрейфа, на частотах димо производить запитку ВЧ-мошностью

в отрезке с Нс 1имен1;1/1им резонансным сопротинл€ нием. При ТОМ регулирует- с:я величин, нлпряженности ускорятщеги

а частоте f - нам. тучка кри- гк1Й 9. Для случая ( и частоте f, и системе позбуждаетсл ускоряю1аее электрическое поле по всех заторах между трубками дрейфа, при этом магнитные потоки отде;1ьмых пар гребено имеют одинаковое направление вдоль оси системы и создается общий Поток в то время Кс1к п поперечном направлнии в пространстве межлу соседними парами гребенок магнитные потоки направлены встречно. Для частоты fj, ускоряющее электрическое поле отсутствует в зазоре между крайними трубками дрейфа соседних пар гребенок. При этом не происходит сложение маг потоков пар гребенок в продо )ном гыпраилении, а существует общий магнитный поток п ггоперечном направлении - прост11а {гтве между соседними парами т ребенок. Характер рас- . пределения ускорлю пих электрических полей вдоль оси системы для рассмат- риплемьгх мод поясняется фиг. 5.

Изменяя у1 ол ckO , между плоскостями пар г реб нок, пращснием отрезков ре пнат лра один ОТИОСИТРЛЬНО другого изменяют неличину и между ними.

к -1итическая снизь. Дальнейщее увеличение угла fi приводит к тому, что . Наблюдаемое изменение доброт- НОС1И системы (фиг. 4), показывает, ч го для значений Ы - 75 величина добротности, характеризующая потери п системе, увеличивается примерно в 1, } раза, при этом величина шунтового сопротирления системы также возрастает.

Поскольку в реальных ускорякицих системах период расстановки, длина и диаметр трубок дрейфа изменяются вдоль оси системы, это приводит к различным величинам L и С для каждого из отрезков и соответственно различным величинам резонансного сопротивления. При этом величина ускоряющего поля в соседних гребенках различная. Для выравнивания поля необходимо подстраивать систему изменением L иди С, введением дополнительных настроечных злeмef тoв. Эта настройка также осуществляется путем поворота

хзрлктер связи При «1 - 125 наступает

3П

ПОЛЯ в другом отрезке системы - с большим резонансным сопротивленмрм.

Таким образом, путем вращения отрезков резонатора одного относительно другого достигается увеличение добротности системы и выравниплнме напряженности ускоряющего поля вдол1, ее оси. При этом отсутствуют дополнительные элементы настройки и токи компенсации в стенках резонатора и тем самым снижаются потери ВЧ-моднос- ти в системе.

Формула изобретения

1. Ускоряющая система линейного ускорителя ионов на Н-волне, выполненная в виде полого цилиндрического резонатора, на внутренней поверхнос4-4

ffff ff fffffffi f f ftfff, VA % V %4%X%% 4N %44V

Фи&. 1

-1913 1

1И кот(фг)го пд( бр. дилмет- ряльио друг- дру у укреплены гребем- чатые дпржлтели, нл которых вдоль продольной оси ррчонлтора и гоосно ей

г установлены трубки дрейфл, снабженные элементом для вподл вмсокочастотной мощности, отличающаяся тем, что, с целью снижения потерь в структуре, резонатор разделен на

10 отдельные гальванически соединенные отрезки, выполненные с возможностью вращения один относительно другого вокруг продольн(п оси.

2. Система по п. 1, о т л и- чающаяся тем, что, элемент ввода нысокочастотной мощности расположен п резонатора с наименьшим речонлнс11Р.М сопротивлением.

/

Фиг. 2

Изобретение относится к ускорительной технике. Цель - снижение потерь в структуре. Ускоряющая система линейного ускорителя ионов содержит полый цилиндрический резонатор (ГГЦР), гребенчатые держатели (ГД) 3,4, на которых размещены трубки дрейфа (ТД) 5, 6, расстояние которыми и их длины выбраны в соответствии с изменением относительной скорости частиц, узел впода ВЧ-моипюсти, пыполненный в виде петли 7 спязп, закрепленной в коаксиальном раш.еме. Цель достигается трм, что ПЦР разделен на отдельные соединенные отрезки 1,2, в каждом из которых устаноплены ГД 3,4. Для вращения отрезков 1,2 один относительно другого их Торцы вьтолнены с направляющими выступами и проточками, плотно входящими друг в друга и обеспечивающими электрический контакт. В стенке отрезка 2 с ТД 6, имеющими больший период расстановки, размещен узел ппопа НЧ-мощности. Изобретение может быть использовано в линей {ьгх ускорителях тяжелых заряженных частиц на Н-волне. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. Ф (Л 00

I

0tfO 60 80 WO 120 lifO JSO 180

Фиг .3 поборото отрезков резонатора л, гроа.

150С

Х Л

20

ФиеЛ

40 fO 80 WO 120 то WO Ш , Уеол поворота отрезков/эезонато/зао(, град

Лродопмоя KOopffuMoma аtpift.S,

Поодоллная f