СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ РЕЗОНАТОР Советский патент 1971 года по МПК H01P7/06 

Известны сверхпроводящие резонаторы синхротронов и синхрофазотронов, стенки которых покрыты сверхпроводящим материалом - свинцом или ниобием. Настроечный плунжер таких резонаторов, перемещаемы электромагнитом в кольцевом зазоре внутренней стенки резонатора, не охлаждается и поэтому вносит заметные потери в резонатор.

Описываемый резонатор отличается от известных тем, что его плунжер соединен металлической мембраной со стенками гелиевого дыоара, причем поверхност плунжера и мембраны покрыты сверхпроводящим материалом.

Изобретение поясняется чертежом.

Цилиндрический резонатор 1 выполнен для уменьшения теплоемкости из нержаве ощей стали. Его внутренние стенки покрыты гальваническим способом и затем свинцом или ниобием. Резонатор окружен гелиевой ванной 2, которая через вакуумный зазор 3 окружена, в свою очередь, азотной ванной 4. Плунжер 5 для уменьшения веса i увеличения прочности также выполнен пз нержавеющей стали (или дюралюминия), иокрыт гальваническим способом медью и свинцом или ниобием. соединен с гелиевой ванной мембраной 6, выполненной нз мягкой меди, покрытой свинцом или ниобием. При температуре жидкого гелия плунжер 5 и мембрана 6

представляют собой сверхпроводнпки, так что емкость плунжера относительно стенок резонатора имеет добротность. свойственную сверхпроводящему резонатору ( 10 на частотах Л1гц). Мембрана 6 выполняет функции теплового моста между подвижным плунжером и гелиевой ванной. Ее упругость доллчна быть предельно малой .аля того, чтобы частота механического резонанса массы плунжера с этой упругостью была по возможностн низкой.

С помощью теплоизол1 рующей трубки 7 илунжер укреплен на конической трубке 8 (выполненной из дюралюминия или нержавеющей стали), на конце которой намотана катущка 9 привода эле Стродннамического типа. Магнит 10 прпвода может быть либо постоянным магнитом, лпбо иметь намагнич вающую катущку 11. Током, ироходящим ио виткам катущкп 9, она неремещается в горизонтальном направленни, вызывая соответствующие перемещения плунжера и модуляцию частоты настройки резонатора. Л ембрана 12 фиксирует осевое положение атущки. Ее упругость может быть выбрана больщой для обеспечения максимальной частоты механического резонанса .мембраны и нлунлсера. Однако предпочтительно выбрать упругость мембраны 12 минимальной для обеспечения очень низкой частоты настройки. В этом случае частотная характеристика (после резонанса) на рабочих частотах будет надающей обратно пронорционально частоте. Для обеснечения равномерной характеристики может быть применена отрицательная обратная связь но датчику ноложення катушкн. Датчик может быть выполнен, например, в виде пластины конденсатора, укрепленной на катушке или трубке 8. При включенин этого конденсатора в цепь частотного дискриминатора на вспомогательной частоте может быть получен сигнал, характеризующий отклонение плунжера от заданного положения. При подаче выходного напряжения дискриминатора на вход усилителя, нитающего катушку управляющим током, образуется цепь обратной связи, выравнивающая частотную характеристику от нулевой частотьг до некоторой максимальной, определяемой параметрамн колебательной цепи и постоянными (времени усилителя) .

Изображенная на чертеже систе.ма иредлагается для применения в качестве ускоряющего резонатора синхрофазотрона. Внутренняя полость здесь является частью вакуумной камеры ускорителя, по которой проходит пучок ускоряемых частиц. Азотный экран распространен вправо н влево для предотвращения попадания тепла извне на стенки резонатора, имеющие температуру -4°К и тем самым для уменьшения расхода гелия. Подводы к гелиевой и азотной ваннам (на чертеже не показаны) выполняются обычным способом.

Резонатор подстраивается под частоту носледнего изменением тока в катушке 9 обычным способом с помощью фазового дискриминатора. При быстрой перестройке конечная полоса пропускания частот канала автоподстройки вызывает ошибку - частота настройки смещается относительно частоты входного сигнала. Это приводит к такой нагрузке выходного каскада высокочастотного усилителя, при которой эффективная добротность резонатора понижается. Величина последней равна Qc/(2/)i, где QC -максимальная круговая частота канала управления частотой резонатора, f-частота его настройки, /- скорость изменения частоты. Папример, при / 240 Мгц н / 1,5-103 гц/сск (эти параметры

соответствуют реальным значениям, которые могут иметь место в синхрофазотронах с медленным изменением магнитного поля, например как в Серпуховском синхрофазотроне) и нри Qc 3IO l/ce -Qcфф«-2500.

Предмет изобретения

Сверхироводящий резонатор, состоящий из тороидальной камеры, стенки которой покрыты сверхпроводящим материалом и касаются дьюара с жидким гелием, и настроечного плунжера, установленного в кольцевом зазоре

внутрершей стенкп камеры, отличающийся тем, что, с целью обеспечения охлаждения уномянутого плунжера до темнературы жидкого гелия, он соедннен со стенками дыоара металлической мембраной, причем поверхность плунжера и мембра 1ы покрыта сверхнроводящим материалом.