ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ОБЪЕМНЫЙ РЕЗОНАТОР Советский патент 1970 года по МПК H05H7/00 

Изобретени1Э относится к технике ускорителей заряженных частиц и электронных генераторов электромагнитных колебаний и может быть использовано в качестве ускоряющей структуры в протонных линейных ускорителях на энергию выше 150-200 Мэв и в протонных кольцевых ускорителях на сверхвысокую энергию, а также в качестве замедляющей структуры в электронных генераторах электромагнитных колебаний.

Ускорение протонов в линейном ускорителе с энергией выше 150-200 yVls-e при помощи цилиндрического объемного резонатора с трубками дрейфа становится неэффективным из-за сильного возрастания высокочастотных потерь.

Известны более эффективные ускоряющие структуры. К ним можно отнести ускоряющую структуру в виде цилиндрического объемного резонатора, нагруженного по оси проводящими шайбами с трубками дрейфа и возбуждаемого па я-волне (колебання типа ТМо2л где я - число проводящих щайб в резонаторе). В этом режиме электрические поля на оси в соседних зазорах равны по величине, но противоположны по знаку.

4 см на /- 1000 Мгц). Коэффициент связи Ксв , характеризующий удаление но частоте л-волны от О-волны, составляет при этом

fl-fl

38%. Ускоряющее иоле в ре5 Ксв

жиме я-волпы даже при таком большом коэффициенте связи чувствительно к погрешностям изготовления и нагрузке пучком. Показано, что чувствительность к расстройке и иагрузке пучком уменьшается прп переходе па стоячую- -волну. Однако прп пере i

ходе на- -волну эффективное шунтовое сопротивление снижается иримерно вдвое по сравнению с я-волной вследствие того, что в половине ячеек ускоряющей структуры интенсивность электромагнитного поля практически равиа пулю. Для повышения эффективпости использования высокочастотной мощности для ускорения протонов уменьшают длппу холостых ячеек и увеличивают за счет этого длипу ускорЯЕОщих ячеек.

:

другой путь повыщения величины эффективного шунтового сопротивления заключается в перемещении всех холостых ячеек из приосевой области на периферию. Однако полученные таким образом из диафрагмированного резонатора обе ускоряющие структуры имеют небольшой коэффициент связи

Ков -3-6%.

Таким образом, недостатком нзвестных ускоряющих структур со знаконеременным ускоряющим нолем является либо иснользование режима я-волны в структуре с большим коэффициентом связи Ксв 38%, либо использование режима- -волны, как менее чувствительного к погрешностям изготовления, ио в ускоряющей структуре с малой величиной связи между отдельными ячейками Ксв 3-6%. Для дальнейшего уменьшения чувствительности ускоряющего ноля к погрешностям изготовления и нагрузке пучком нредлагается

возбуждать в режиме- -волны, как наименее

i

чувствительном к погрешностям изготовления, знакопеременное ускоряющее поле в ускоряющей структуре с наибольшим коэффициентом связи, т. е. в объемном резонаторе с проводящими шайбами и трубками дрейфа Ксв 38%.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого резонатора; на фиг. 2 - график экспериментальных дисперсионных зависимостей для предлагаемой ускоряющей структуры (кривая а) и для резонатора с проводящими шайбами и трубками дрейфа (кривая б).

Предложено вводить проводящие диафрагмы 3 (см. фиг. 1) в середины промежутков между ироводящими щайбами /. Диаметр отверстия в диафрагмах должен быть несколько меньще диаметра проводящих шайб, ио более диаметра, на котором расположены металлические штанги 2 для крепления проводящих шайб в резонаторе. При введении в резонатор с проводящими шайбами диафрагм общее число отдельных ячеек в резонаторе удваивается за счет доиолнительиых ячеек

между торцами диафрагм, куда в режиме - -волиы перемещаются поля с очень малой

интеисивиостью нз ячеек, расположенных в приосевой области. Благодаря этому на оси предлагаемого резонатора возбуждается знакопеременное ускоряющее поле, свойственное полю в режиме л.-волны в исходной ускоряющей структуре.

В обоих ускоряющих структурах число проводящих шайб равно 4. Для предлагаемой структуры несколько увеличен диаметр проводящих шайб (с 97,2 мж до 99,5 мм и уменьшен диаметр резонатора (со 130 мм до

122 мм}. Все остальные размеры обоих резонаторов одинаковы. Толщина диафрагм нринята равной толщиие проводящих шайб, а диаметр отверстия в диафрагмах равен 80 мм. Видно, что частоты рабочих типов колебаний

в предлагаемой п исходпой ускоряющей структуре примерно совпадают (fpa6 3200- 3100 Л1г,), а величина коэффициента связи в предлагаемомрезонаторесоставляет

Ксв 50%, что иа 12% превышает коэффициент связи в резонаторе с нроводящими шайбами и трубками дрейфа.

Предмет изобретения

Цилиндрический объемный резонатор, содержащий нроводящие шайбы с трубками дрейфа, отличающийся тем, что, с целью возбуждения иа оси резонатора электрического

поля в режиме стоячей- -волны и увеличения связи между отдельными ячейками резонатора, в середине промежутков между проводящими щайбами установлены проводящие диафрагмы, диаметр отверстия в которых меньше диаметра проводящих шайб.

2000.

О yf гк 33i 3i sTi 6ft 7S У( в

т в 2 в д в fus,2