Линейный ускоритель заряженных частиц Советский патент 1975 года по МПК H05H9/02 

Известны линейные ускорители заряженных частиц, для фокусировки электронов в которых в основном используются электромагнитные соленоиды, создающие постоянное магнитное поле вдоль оси ускорителя, или квадрупольные линзы, создающие локальную сильную фокусировку.

Известны ускорители, где периодическое магнитное поле вдоль оси устройства создается постоянными кольцевыми магнитами с аксиальной намагниченностью. Будучи покрыты медью, эти магниты вместе с диафрагмами непосредственно составляют диафрагмированный волновод ускорителя.

Такая конструкция трудно выполнима. Она требует высокой точности изготовления кольцевых магнитов и тщательного моделирования всей системы. Кроме того, при изготовлении группирующей секции диафрагмированного волновода ускорителя кольцевые магниты должны иметь разные размеры, что затрудняет и удорожает их изготовление.

Линейные ускорители с соленоидами для фокусировки электронов отличают больщой вес и больщие радиальные размеры, потребление электрической энергии на питание, необходимость в воде или сжатом воздухе для охлаждения и в стабилизации питания.

пакеты из кольцевых постоянных магнитов укреплены на кожухе ускоряющей системы.

Система фокусировки представляет собой периодическую структуру из установленных непосредственно на диафрагмированном волноводе кольцевых постоянных магнитов, создающих знакопеременное магнитное поле вдоль оси ускорителя, что возможно вследствие малых габаритов линейных электронных ускорителей, например, X - диапазона.

На фиг. 1 изображен ускоритель; на фиг. 2 - распределение периодического магнитного поля вдоль оси ускорителя; на фиг. 3 - сечение пакета кольцевых магнитов.

Основным узлом линейного электронного ускорителя является медный диафрагмированный волновод 1, ко входному концу которого присоединен трансформатор 2 типа «волны, к которому крепится источник электронов (инжектор) 3. Непосредственно на водяную рубашку диафрагмированного волновода 4 насажены пакеты 5 и 6 из аксиально намагниченных кольцевых магнитов. Между пакетами установлены алюминиевые разрезные шайбы 7. Полярность пакетов относительно друг друга и расстояния между ними выбраны таким образом, что распределение периодического магнитного поля вдоль оси ускорителя является оптимальным для получения хорошо сфокусированного пучка электронов на выходе ускорителя. Пакеты набраны из кольцевых магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами. Пакет 5 состоит из шести кольцевых магнитов, причем четыре из них из-за уплотняющих фланцев 8 имеют внутренний и внешний диаметры больше, чем остальные. Каждый из пакетов 6 состоит из шести одинаковых кольцевых магнитов. Число магнитов в каждом пакете определяется амплитудой магнитного поля, необходимой для лучшей фокусировки электронного пучка в линейном ускорителе.

Система фокусировки образует знакопеременное магнитное поле вдоль оси ускорителя. Электронный пучок выводится из ускорителя хорошо сфокусированным.

Линейные электронные ускорители Х-диапазона с использованием такой системы фокусировки электронов обладают малыми габаритами. Данная система может быть собрана из унифицированных кольцевых магнитов, которые выпускаются промышленностью. Меняя размеры кольцевых магнитов и число их в 3 2 (эрстед)

пакетах, почти все линейные электронные ускорители J-диапазона можно легко и просто обеспечить подобной фокусирующей системой. Данная система фокусировки характеризуется высокой надежностью, безопасностью в эксплуатации, долговечностью, простотой выполнения и обслуживания. Она высокостабильна, что важно и в линейном ускорителе для точного воспроизведения параметров пучка ускорепных электронов.

Предмет изобретения

Линейный ускоритель заряженных частиц, содержащий ускоряющую систему и магнитную фокусирующую систему из аксиально намагниченных постоянных магнитов, в которой направление намагниченности меняется на противоположное в каждом из последовательно расположенных пакетов, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции ускорителя, пакеты из кольцевых постоянных магнитов укреплены на кожухе ускоряющей системы. (Риг.2