Линейный ускоритель заряженных частиц Советский патент 1990 года по МПК H05H7/02 

Изобретение относитс г к ускорительной технике, а именно к .Г1ннейньп ускорителям .ча1)яжениых частиц, лред- назначекнььм для. использования в ядер ной физике, радиаци:о шой химии,, тивационном анализаторе., лефе :тоско- пии и т,п.

Целью изобре .-ения является повыше ние КПД ускорителя,

На чертеже призедека структурная схема ускорителуьо

Ускоритель содержат инжектор i, ускоряющую секщ-по 2, вход и выход которой с. линией обрв/гной гзязи с фазовращателем 3„ В и.:,:кт обратной связи включены два наг:и-;г:,з- „ leHHbix отватвителя 4,, 5, Вход направленного ответзителя 4 соединен с задающим генератором б а выход чере второй фазовращатель 7 соединен с входом ус1-шител . 8 ьющности. Выход усз шителя мощности подключен к входу

направленного ответвителя 5, один выход которого соед.ик:ен с :1оглощающей

согласованной нагрузкой 9, а другой СБЧ-входом ускоряющей секции 2.

стройство работает следующим образом.

Импульс ВЧ-могц15ости от задающего генератора 6 ноступаег на зход усп- лнтеля 8 мощности через ианрггвленны ответвитель 4 и фазовращатг: :ь /. Длительность импульса задающего генератора дошкна быть больше либо равн времени занолнения ускоря:;ищей секции 2 „

Выбор коэффициентов связи К,К.2 направленных ответвителей осуществляется из условий максимальной вел1«и- ны напряженности электричеочого поля в ускоряющей секции в стационарном режиме и минимума накряженност злек трического поля в сох ласо ванной нагрузке в период накопления энергии поля в ускоряющей секции,.

В стационарн:ом режиме в ускоряющей секции значение напряжзнности электрш еского поля будет тлахсималь- но 5 когда усилитель ,яости работает в режиме максимальной 1зы:-:одной мощности Рд. При этом на вход усилителя МО11ЩОСТИ ноступает ВЧ-мошдость

1

где Р., мощность на выходе ускоряющей секции в стационарном режиме,

Коэффициент усиления по мощности используемого усилителя в этом режиме составляет

к - Р

ч- р

ах.

ВЧ МОП1Ность 5 ответвляемая

составляет )зeличинv

Р,,(4)

гпе Р - г

.. iH i /-,

МОЩНОСТЬ На входе

(3)

а мощность, рассеиваемая в ускоряющей секции На омические потери,

Р,осс ,(), ; С ускоряющей секции;

хп - величина полного затухания ВЧ-поля в резонаторе с бегущими волнами ,

Из условия баланса мощности можно

получить соотношение

2хп

1-1

р (4i -к к,-к,-л|к J , f +р, |;

-ivn

И учитывая выражения () и (2)

о; (5)

(,-к, -1

- Isn

5

п

к,к;

5

(6)

В режиме накопления энергии отсутствия ВЧ-гголя в согласованной нагрузке можно добиться выбором К и условия

,,Кл(1-1;4 0, (7) где К - коэффициент усиления по мощности усилителя при мощности на входе усилителя Рц,, меньшей, чем в режиме максимальной входной мощности

то Р : Р 3 «. т

Следовательно, выбор коэффициентов связи К и К2 можио осуществить, решив совместно уразнения (6) и (7), подставив в них значения полного за0 тухания в секции х и параметров, характериз по;цих усилителъ мощности максимального усиления по мощности К и коэффициента усиления по мощности Kj, в режиме максимальной выходной

5 моищости,,

В течение переходного процесса установления поля вся высокочастотная мощность из усршителя поступает толь- ко в ускоряющую секцию, КПД может быть увели-чен в два раза

Формуле изобретения

Линейный ускоритель заряженных частиц,, содержащий инжектор, резонатор с бегущими волнами, выполненный в виде ускоряющей секции, выход которой через фазовращатель и направлен5

ный ответвитель соединен линией обратной связи с ее входом, и систему высокочастотного питания, включающую задающий генератор и усилитель мощности, подключенный к резонатору через направленный ответвитель, выходные плечи которого соединены с согласованной нагрузкой и высокочастотным входом ускоряющей секции со- ответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены второй направленный ответвитель и второй фазовращатель, выход первого фазовращателя соединен с первым входным плечом второго направленного ответвителя, его второе входное плечо соединено с задающим генератором, одно из выходных плеч через второй фазовращатель сое-

Составитель Е Громов Редактор Т. Юрчикова Техред л,О лийнык Корректор Л. Бескид

Заказ 501,

Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

ю 15 20

29596

динено с входом усилителя мощности, а другое выходное плечо - с входным плечом первого направленного вителя, при этом коэффициенты связи направленных ответвителей К и Kj выбраны согласно следующим выражениям:

Iт- -I I1 1 --2хп

(л|1-к к -К,л|Кел|1-К)+ -

К,.К,;

I- f7

л|1-К,К1-К,л|к„л/1-К 0,

де К - коэффициент усиления по мощности усилителя; К - максимальный коэффициент усиления по мощности усилителя мощности;

хп - полное затухание высокочас- тотного поля в ускоряющей секции.

Подписное

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к линейным ускорителям заряженных частиц. предназначенным для использования в ядерной физике, радиационной химии, активационном анализаторе, дефектоскопии, т.п. Целью изобретения является повышение КПД ускорителя. Ускоритель содержит инжектор 1, ускоряющую секцию 2, вход и выход которой соединены линией обратной связи с фазовращателем 3, направленный ответви- тель 4, задающий генератор 6, усили- .тель 8 мощности, нагрузку 9. Дпя достижения цели в усилитель введены второй направленный ответвитель 5 и второй фазовращатель 7. При этом в течение переходного процесса установления поля вся СВЧ-мощность из усилителя поступает только в ускорянмцую секцию и КПД может быть увеличен в два раза. 1 ил. с $ W J &э Ьд ( СП се УУ