УСКОРЯЮЩАЯ СЕКЦИЯ ЛИНЕЙНОГО РЕЗОНАТОРНОГО УСКОРИТЕЛЯ Советский патент 1994 года по МПК H05H9/04 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано, например, в линейных ускорителях электронов для промышленности и медицины.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

На фиг.1 (а,б) изображена ускоряющая секция линейного резонаторного ускорителя с внутренними ячейками связи, одна из которых перестраивается по электромагнитному полю с помощью цилиндра; на фиг.2 и 3 показано экспериментально измеренное распределение поля в ускоряющей структуре при двух положениях цилиндра, перестраивающего ячейку связи; на фиг.4 - изображен фрагмент схемы включения катушек фокусирующей системы.

Ускоряющая секция содержит источник электронов 1, фокусирующие катушки 2, 3, 4, 5, 6, ускоряющую структуру 7, состоящую из двух граничных ускоряющих полуячеек 8, шести полных ускоряющих ячеек 9 и семи ячеек связи 10 с отверстиями связи 11 и включающую в себя ячейку 12 трансформатора типа волны, ячейку связи 13 с пазами 14, 15 и цилиндром перестройки частоты 16 и линию СВЧ-возбуждения 17.

На рабочей частоте f_о в структуре возбуждается π/2-тип колебаний. При этом интенсивные электромагнитные колебания существуют только в ускоряющих ячейках, а в ячейках связи они практически отсутствуют. Поля в соседних ускоряющих ячейках находятся в противофазе.

В режиме, соответствующем максимальному приросту энергии, во всех ускоряющих ячейках структуры возбуждаются поля одинаковой величины. В этом случае перестраивающий цилиндр 16 утоплен в глубоком пазу 15 и собственная частота ячейки 13 совпадает с собственной частотой остальных ячеек. Чтобы зафиксировать цилиндр в этом положении и обеспечить электрический контакт его со стенкой ячейки, необходимо включить катушку 5 и отключить катушку 4 фокусирующей системы. Экспериментально измеренное распределение поля в этом режиме показано на фиг.2.

При включении катушки 4 и отключении катушки 5 фокусирующей системы цилиндр 16 перемещается в крайне левое положение, прижимаясь ко дну более мелкого паза 14. В этом положении цилиндр полностью перекрывает часть объема ячейки связи, образуя новую ячейку коаксиальной конфигурации. Собственная частота такой ячейки оказывается смещенной на сотни мегагерц относительно частоты остальных ячеек структуры. В результате энергия СВЧ-сигнала, подводимая к ячейке 13 слева, со стороны возбуждаемой части структуры, полностью отражается от этой ячейки и в первую часть структуры не поступает. Поле в ячейке 13 в этом режиме остается по-прежнему малым, поскольку в ней отсутствуют условия для резонансной раскачки колебаний. При частичном заполнении энергией СВЧ-сигнала экспериментально измеренное распределение ускоряющего поля по длине структуры показано на фиг.3. При частичном заполнении ускоряющей структуры энергией СВЧ-сигнала уменьшается необходимая мощность Р СВЧ-генератора. Поэтому всегда можно подобрать величину Р, чтобы сохранить неизменным ускоряющее поле на возбуждаемой части структуры и тем самым обеспечить постоянство энергетического разброса частиц.

Для обеспечения режимов полного (см. фиг.2) и частичного (см. фиг.3) заполнения энергией СВЧ-сигнала ускоряющей структуры в систему питания 18 (см. фиг.4) последовательности катушек 3, 4, 5, 6 фокусирующей системы введен двухпозиционный переключатель 19, подключающий к цепи питания одну (4 или 5) из двух фокусирующих катушек. Расчет показывает, что отключение одной из фокусирующих катушек, расположенных на участке, где энергия электронов составляет несколько мегаэлектронвольт, слабо сказывается на выходных параметрах пучка. Но даже и это изменение может быть практически полностью скомпенсировано соответствующей вариацией тока в остальных последовательно соединенных катушках фокусирующей системы.

При необходимости можно подобным образом перестраивать частоту поля в нескольких ячейках связи. В результате этого может быть достигнута pегулировка энергии частиц в заданном широком диапазоне и с необходимой величиной шага.

Отсутствие выступающих частей в перестраиваемой ячейке связи на наружной части структуры уменьшает общие габариты устройства и обеспечивает оптимальную расстановку элементов фокусирующей системы по длине ускоряющей структуры, а отсутствие моторных приводов и вакуумных соединений повышает эксплуатационную надежность ускорителя.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано, например, в линейных ускорителях электронов для промышленности и медицины. Целью изобретение является упрощение конструкции. Для этого в торцовых стенках ячейки 13 связи бипериодической ускоряющей структуры 7 соосно ее оси выполнены кольцевые пазы 14 и 15. В пазах расположен металлический цилиндр, снабженный средствами для его перемещения вдоль оси структуры, выполненными, например, в виде электромагнитного привода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСКОРЯЮЩАЯ СЕКЦИЯ ЛИНЕЙНОГО РЕЗОНАТОРНОГО УСКОРИТЕЛЯ, содержащая бипериодическую ускоряющую структуру в виде последовательности чередующихся, соосно расположенных ускоряющих ячеек и цилиндрических ячеек связи, в общих стенках которых выполнены отверстия связи и пролетные отверстия, при этом одна из ячеек связи выполнена перестраиваемой по электромагнитному полю, и магнитную фокусирующую систему, включающую последовательность катушек, расположенных коаксиально ускоряющей структуре снаружи ее, и систему питания катушек, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, в торцовых стенках ячейки связи, перестраиваемой по электромагнитному полю, соосно ей выполнены кольцевые пазы, в которых расположен металлический цилиндр, снабженный средствами для его перемещения вдоль продольной оси структуры. 2. Секция по п.1, отличающаяся тем, что металлический цилиндр выполнен из ферромагнитного материала, а в систему питания катушек магнитной системы, расположенных по обе стороны от перестраиваемой по электромагнитному полю ячейки, введен двухпозиционный переключатель.