Устройство для определения электродинамических характеристик ускоряющих структур Советский патент 1990 года по МПК H05H7/00 

1

(21)4366662/24-21

(22)16.12.87

(46) 23.06.90. Бюл. № 23 (72) В.В.Бородин, Ю.В.Капырин, В.И.Моисеев, В.В.Петренко, В.С.Соловьев и Н.Г.Стервоедов (53) 621.384.6(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР № 1464304, кл. Н 05 Н 7/00, 1987.

2.Авторское свидетельство СССР № 1292212, кл. Н 05 Н 9/00, 1985.

З.Капырин Ю.В., Моисеев В.И., Петренко В.В. Акустическое действие импульсного СВЧ-поля в электродинамических структурах ускорителей и контроль режима ускорения пучка заряженных частиц. - Труды X Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, Дубна, 1987, ОИЯИ, т.1, с.235.

4.Авторское свидетельство СССР № 1102478, кл. Н 05 Н 7/00, 1983.

5.Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. - М,: Советское радио,.1979.

6.Малые .ЭВМ и их применение/Под общ.ред. Б.Н.Наумова. М.: Статистика,, 1987.

л

7.Демидов Н.В. Системы синхронизации линейных ускорителей, - М.: ЦНИИатоминформ, 1984.

8.Регистр запросов типа 303. Инструкция по обслуживанию 118-10, 02-673. Варшава, 1981.

9.Выходной регистр типа 350. Инструкция по обслуживанию 179-10, 02-673. Варшава, 1981.

10.Входной регистр типа 305. Инструкция по обслуживанию 178-10, 02-673, Варшава, 1 98 I .

11.Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Техника физического эксперимента. Вып.2 (14), - Харьков, 1983, с.7.

12.Шишков В.А. Фазовращатели СВЧ-диапазона. - Обзоры по электронной технике, сер.1 Электроника СВЧ, вып. 2(441). - М., 1977.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕС КИХ ХАРАКТЕ РИС ТИК УСКОРЯЮЩИХ СТРУКТУР

(57) Изобретение относится к СВЧ-тех- нике и может быть использовано для

о SS

а

с

ел j

оо ел

ОЭ N3

определения электродинамических ха- рактеристик СЕЧ-трактов, например замедляющих структур однородных или неоднородных ускоряющих волноводов. Целью изобретения является снижение трудоемкости и длительности процесса определения электродинамических характеристик ускоряющих структур. Устройство содержит возбуждающий генератор 1, фазовращатель 2,инжектор 3 и ускоряющую структуру 4, вдоль которой расположены датчики 5, связанные со схемой 6 регистрации, таймер 7, блок 8

временной селекции, входные регистры 9, ЭВМ 10, а также регистр 11 запросов, выходной регистр 12 и схему 13 управления. Цель достигнута за счет параллельной обработки сигналов датчиков, корректная информация с которых снимается за время, которое меньше времени распространения акустических сигналов между соседними элементами ускоряющей структуры, но больше времени действия импульсных электромагнитных помех от СВЧ-сис- тем устройства. 1 ил.

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано для определения электродинамических характеристик СВЧ-трактов, например замедляющих структур однородных или неоднородных ускоряющих волноводов. Целью изобретения является снижение трудоемкости и длительности процесса определения электродинамических характеристик ускоряющих структур. Устройство содержит возбуждающий генератор 1, фазовращатель 2, инжектор 3 и ускоряющую структуру 4, вдоль которой расположены датчики 5, связанные со схемой 6 регистрации, таймер 7, блок 8 временной селекции, входные регистры 9, ЭВМ 10, а также регистр 11 запросов, выходной регистр 12 и схему 13 управления. Цель достигнута за счет параллельной обработки сигналов датчиков, корректная информация с которых снимается за время, которое меньше времени распространения акустических сигналов между соседними элементами ускоряющей структуры, но больше времени действия импульсных электромагнитных помех от СВЧ-систем устройства. 1 ил.

Изобретение относится к СВЧ-тех- нике и может быть использовано.для определения электродинамических характеристик СВЧ-трактов, например замедляющих структур однородных или неоднородных ускоряющих волноводов .

Целью изобретения является снижение трудоемкости и длительности процесса определения электродинамических характеристик ускоряющих структур .

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для определения электродинамических характеристик- ускоряющих структур содержит возбуждающий генератор 1, фазовращатель 2, инжектор 3 и ускоряющую структуру 4, вдоль которой на ее поверхности расположены датчики 5 устройства, связанные с первой группой входов схемы 6 реги- страции, второй вход которой связан с фазовращателем 2, Кроме того, устройство содержит таймер 7, связанный с инжектором 3 и возбуждающим генератором 1, блок 8 временной селек ции, первая группа входов которого связана с выходами схемы 6 регистрации, второй вход - с таймером 7, а выходы - с входными регистрами 9, связанными, в свою очередь, с ЭВМЧО, которая связана с регистром 11 запросов, соединенным с таймером 7, и с выходным регистром 12, выход которого связан с входом схемы 13 управления, первый выход которой связан с фазовращателем, а второй - с таймером 7.

Устройство для определения электродинамических характеристик ускоряющих структур по способу 1 работает следующим образом. Синхроимпульс от таймера 7 запускает возбуждающий генератор 1, где вырабатывается импульс СВЧ-волны, который через фазовращатель 2 передается в ускоряющую структуру 4. Одновременно синхроимпульс таймера 7 запускает импульс тока пучка в инжектор 3. Амплитуды возбуждаемых в ускоряющей структуре, 4 акустических колебаний измеряются распределенными вдоль на поверхности структуры датчиками 5. Сигнал о положении фазосдвигающего элемента фа эовращателя 2 и сигналы от всех датчиков 5 одновременно поступают на схему 6 регистрации и после усиления в ней на входы блока 8 временной селекции, основная функция которого - ограничение во времени сигналов от датчиков 5 таким образом, чтобы акустические сигналы на данный датчик от соседних сечений структуры 4 игнорировались. Тем самым обеспечивается корректность сигнала от каждого сечения исследуемой структуры, лишенного воздействий сигналов от ее соседних элементов. Дополнительная функция блока временной селекции - аналого- цифровое преобразование сигналов. Далее цифровые сигналы с выходов блока 8 временной селекции поступают на входные регистры 9, опрос которых от ЭВМ 10 организован по прерываниям, формируемым при поступлении синхроимпульса от таймера 7 на регистр 11 за- просов. В каждом акте опроса датчиков 5 в ЭВМ накапливается массив данных, содержащий информацию о положении фазосдвигающего элемента фазовращателя 2 при каждом дискретно изменяющемся его положении и соответствующих этим положениям сигналах от датчиков 5.

Каждый акт опроса осуществляется следующим образом.

ЭВМ 10 через выходной регистр 12 и схему 13 управления действует на таймер 7, заставляя его запереть пучок в инжекторе 3. При этом в массив данных заносятся амплитуды акустических сигналов АО от датчиков 5 и информация о положении фазосдвигающего элемента фазовращателя 2. Затем таким же образом ЭВМ 10 отпирает пучок,при этом в массиве фиксируются амплитуды акустических сигналов А от датчиков. Далее ЭВМ 10 через выходной регистр 12 и схему 13 управления действует на фазовращатель 2V изменяя положение его фазосдвигающего элемента на один дискретный шаг, величина которого диктуется соображениями точности измерений. Акты опрос следуют друг за другом до тех пор, пока условие не будет выполнено. Далее ЭВМ 10 анализирует особые точки набранного массива согласно аналитическим выражениям, приведенным в П .

Таким образом, электродинамические характеристики ускоряющих структур определяются за один цикл изменения фазового режима исследуемой структуры, который состоит из совокупности дискретных изменений фазы пучка на малую величину.

Блок временной селекции представляет собой модуль последовательно соединенных ключевого элемента, пикового детектора и преобразователя аналог-код. Блок содержит также формирователь стробирующих импульсов, управляющий ключевыми элементами в каждом модуле блока.

Блок временной селекции работает следующим образом.

Как только синхроимпульс таймера запустит импульс СВЧ-волны и импульс тока пучка в ускоряющую струк- ТУРУ возникающие в последйей акустические сигналы, усиленные схемой регистрации, поступают одновременно со всех датчиков устройства на

входы блока временной селекции. Форми- 5 снижение трудоемкости процесса опрерователь стробирующих импульсов блока запускается тем же синхроимпульсом таймера и.формирует интервал времени, в течение которого ключевые

деления электродинамических характеристик во столько раз, во сколько количество датчиков превышает единицу. Длительность процесса уменьшается во

а

10

15

элементы блокируют входные сигналы на время порядка 50 мкс. За это время акустический сигнал еще проходит по звукопроводу датчиков 2j и заканчивается действие импульсных электромагнитных помех от СВЧ-систем устройства. Затем ключевые элементы от-, крываются к тому времени, когда на входы блока уже поступает информация только об акустическом эффекте в структуре. Сигналы проходят через ключевые элементы на пиковые детекторы лишь в течение времени порядка 10 мкс - за этот период акустические сигналы от соседних относительно данного элементов структуры не успевают еще дойти до данного датчика (скорость звука около 3000 м/с) и на 20 каждом из входов блока временной се- лекции выделяется во времени лишь необходимый сигнал от данного датчика. Пиковый детектор известным спосо1- бом фиксирует амплитуду входного сиг- 25 нала, а преобразователь аналог-код формирует этот сигнал с цифровом виде. После указанного времени (10 мкс) формирователь строба закрывает все входы и блок ожидает следующего синхроимпульса.

Схема 13 управления известным способом воспринимает цифровой код от выходного регистра 12 и через транзисторные ключи управляет движением механического фазосдвигающего элемен35 та фазовращателя Јl 2l . таким же образом схема управления действует на

таймер 7, определяя, тем самым, состояние возбуждающего генератора 1 и инжектора 3 пучка. В устройстве так-

40 же могут использоваться известные ферритовые фазовращатели, управляемые током Јl 2j в этом случае схема управления модифицируется известными способами.

45 Экспериментальные исследования предлагаемого устройства для определения электродинамических характеристик ускоряющих структур по способу Q в составе многосекционного ли50 нейного ускорителя электронов Факел на неоднородных диафрагмированных волноводах ускоряющей системы показали, что по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает

30

деления электродинамических характеристик во столько раз, во сколько количество датчиков превышает единицу. Длительность процесса уменьшается во

столько же раз Таким же образом уменьшается вероятность возникновения неучтенных погрешностей из-за значительных изменений фазовых режимов струк- туры и изменений начальных усло вий измерений. Применение в устройстве ЭВМ кроме функций управления устройством и для вычислительных функций резко снижает трудоемкость и длитель- ность расчетов электродинамических характеристик.

Формула изобретения

Устройство для определения электродинамических характеристик ускоряющих структур, содержащее инжектор, возбуждающий генератор, связанный .через фазовращатель с ускоряющей структурой, вдоль наружной поверхности которой расположены первичные преобразователи амплитуды акустического сигнала, соединенные с первой труп

0

пой входов схемы регистрации, второй вход которой связан с фазовращателем, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости и длительности процесса определения электродинамических характеристик, в устройство введены таймер, блок временной селекции, ЭВМ, входные регистры, выходной регистр, регистр запросов и схема управления, причем таймер соединен с инжектором и возбуждающим генератором, первая группа входов блока временной селекции соединена с выходами схемы регистрации, второй вход соединен с таймером, а выходы соединены с входными регистрами,связанными с ЭВМ, которая соединена с регистром запросов, соединенным с таймером, и с выходным регистром, выход которого соединен с входом схемы управления, первый выход которой соединен с фазовращателем, а второй выход - с таймером.