УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦВО-СОЮЗНАЯтшт^^вт^^-ЩБИБЛИОТЕКА Советский патент 1971 года по МПК H05H9/00 

Известны ускорители заряженных частиц, содержащие источник ускоряемых частиц, источник частиц, создающих ускоряющее поле, ускоряющую систему, разделительные устройства.

В таких устройствах невозможна эффективная передача энергии электронов иоиному пучку при сравнимых скоростях ионов и электронов, т. е. при больших замедлениях ионного пучка.

Цель изобретения - повыщение к. п. д. ускорителя. Достигается она тем, что предлагаемый ускоритель содержит устройство для электрического торможения частиц, создающих ускоряющее поле, например коллектор с сеткой, высоковольтный электрод которого соединен через низковольтный источник с высоковольтным электродом источника частиц.

На фиг. 1 приведена схема ускорителя; на фиг. 2-4 - его модификации.

Ускоритель содержит источник / ускоряемых частиц, устройство 2 для создания вспомогательного пучка, генератор высокого напряжения 3, задающий энергию электронов. Система 4 фокусирует электронный пучок 5, удерживая его в щнуре заданного радиуса. С помощью той же системы или других устройств осуществляется одии из режимов ускорения протонов 6.

После ускорения нротонов потоки электронов и протонов разделяются в области 7 магнитным полем. Протоны 6 направляются па мищень или используются другим способом; пучок электронов 5 попадает в область тормозящего электрического ноля 8 и после торможения - на коллектор 9. Тормозящее напряжение на участке 8 почти равно ускоряющему напряжению в устройстве 2. Затормозить электроны до нулевой энергии практически невозможно, однако энергия электронов в момент попадания их на коллектор может быть сделана весьма малой. Так, при энергии электронов в пучке I Aiae возможно замедление их до

0,2 кэв. Опыты, проведеппые в последние годы, показывают возможность затормаживать до малых э ергий весьма иитенсивиые пучки ускореиных заряженных частиц. Разница между ускоряющим и замедляющим папряжеПИЯМИ поддерживается генератором W.

Па фиг. 2 приведена схема устройства для ускорения и торможения электроиов.

Электронная пущка //, состоящая пз многих катодов, инжектирует электроны в трубку 12

и далее в вакуумную камеру, где фокусирующее устройство 13 собирает все ускоренные нучки в одни луч, который проходит к коллектору 14. Пушка //и коллектор 14 находятся нод высоким напряжением. Они соедииены

газонаполненным коаксиалом 15, в разрыв цепи которого включен ннзковольтный выпрямитель 6. Это низковольтный генератор, помещенный под высокий потенциал. В качестве такого генератора может быть пспользован либо машинный генератор, вращаемый длинным изоляционным валом, либо другое устройство. Высокий потенциал катода и коллектора поддерживается генератором {высоковольтным выпрямителем) 17. Такие выпрямители имеют аналоги в обычной электротехнике. Возможно также применение новых конструкций портативных высоковольтных выпрямителей, размещаемых в сжатом газе. Котлы 18 и 19, в которые помещены высоковольтные устройства, заполнены электрически прочным газом под давлением. Вакуумная камера, внутри которой проходит пучок электронов, находится под потенциалом земли и может быть длиной в песколько метров. Инжектор протонов на фиг. 2 не показан. Вариант устройства, в котором тормозящее и ускоряющее устройства конструктивно объединены, показан на фиг. 3. Здесь электроны с катода 20 источника 2} попадают с помощью системы поворотных магнитов в вакуумную камеру 22, где происходит передача энергии протонам, и далее на коллектор 23.

Все устройства, находящиеся под высоким потенциалом, помещены в бак 24, заполнеппый электрически прочпой средой, папример SFe, при давлении 10-15 атм.

Ускоряемые протоны 25 впрыскиваются в пучок электронов и ускоряются в области, охватываемой вакуумной камерой 22. Как уже говорилось выше, камера 22 удерживает электроны в щнуре заданного радиуса и образует быстродвижущиеся перетяжки пучка или осуществляют другой вид ускорения протонов.

По сравнению с конструкцией, показанной на фиг. 2, в ускорителе на фиг. 3 ynpouj,eH ввод протонов в электронный пучок и, главпое отсутствует высоковольтный коаксиал (поз. 16 на фиг. 2), рассчита нный на напряжение 1 Мб или выше. По последней причине установка на фиг. 3 имеет качественное преимущество при необходимости поднимать энергию электронов до нескольких Мэв.

Другая модификация ускорителя, использующего предлагаемый принцип, показана на фиг. 4. Область ускорения размещена внутри высоковольтного электрода 25. Катод находится иод потенциалом земли, потенциал коллектора близок к земле и отличается иа небольшое напряжение, вырабатываемое низковольтным генератором. Протонпый источник 26 расположен под высоким потенциалом.

Источник протонов можно размещать и вблизи земли, чтобы затем впускать протоны на высокий потенциал (потенциал электрода 25) по отдельиой вакуумной трубке или по

одному из каналов в трубке ускоряющего электронного источника. Но в этом случае протоны при пролете между землей и высоковольтным электродом тормозятся, и поэтому их энергия на выходе из псточника 26 до.чжна

превышать потенциал электрода 25. В некоторых случаях лучше использовать более высоковольтный источник протонов, расположенный отдельно, а не низковольтный, находящийся, как показано на фиг. 4 внутри электрода 25.

Аналогич11ые конструкции (с торможением всгюмогательных частиц) могут быть применены и в ускорителях, используюидих для ускореЕП1я частиц песколько вспомогательных пучков. Этп же принципы, естественно, могут быть использованы п в случаях, когда ускоряемый и вспомогательный пучки состоят из одинаковых частиц.

11 5 е д м е т и 3 о б р е т е и и я

Ускоритель заряже1П1ых частиц, содержащий источник ускоряемых частиц, 1сточник

частиц, создающих ускоряюп1,ее поле, ускоряющую систему, разделительные устройства, огличающийся тем, что, с целью повышения к. и. д.. он содержит ycTpoiicTBO для электрического торможения частиц, создающих ускоряюпхее поле, например коллектор с сеткой, высоковольтный электрод которого соединен через низковольтный источник питания с высоковольтным электродом источника частиц.

п Je п п

13

Гб

75

W rSi

(

JS

L2/

22

Фиг 3