УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СГУСТКОВ ЗАРЯЖЕННЫХЧАСТИЦ Советский патент 1972 года по МПК H05H7/02 H05H9/02 

Изобретение относится к области ускорительной техники, преимущественно к устройствам генерации импульсных последовательностей заряженных частиц с увеличенным, относительно исходного периода группирования, интервалом между сгустками.

Известны ускорители электронов, генерирующие импульсную последовательпость сгустков, каждый из которых относится к одной из нескольких спектральных линий. Следующее за модуляцией энергии разделение сгустков по энергии и распределение их по каналам позволяет получить для время-пролетной методики сгустки, следующие с интервалом, который превыщает исходный период группирования.

Известен также способ группирования электронов в полях различных частот, по которому электроны в начальной фазе процесса группируют в электромагнитном поле исходной частоты, а в конечной фазе процесса группируют и ускоряют в поле более низкой (по сравнению с исходной) частоты. Устройство, осуществленное по этому способу, генерирует импульсную последовательность сгустков, следующих с интервалами, которые так же, как и в первом примере превыщают исходный период группирования. Кроме того сгустки, благодаря использованию для ускорения более низкой частоты, чем для исходного группирования, оказываются более мопохроматичными.

Однако, в обоих устройствах существование сгустков, поступающих в волноводную систему в промежутках между теми сгустками, которые предполагается использовать во время-пролетной методике, значительно влияет на токовую характеристику пучка в диафрагмированном волноводе. Предельная

величина тока частиц, направляемых в канал время-пролетной методики, зависит от полного тока частиц в секции диафрагмированного волновода, ограниченного сверху из-за явления разрущения пучка в диафрагмированном волноводе наведенными электромагнитными полями.

Цель изобретения - увеличить ток частиц для время-пролетной методики и повысить количество частиц в отдельных сгустках путем отодвигания границы по максимальному току за счет отведения нежелательных сгустков в сторону, коллимирования перед входом в волновод и использования группирователя клистронного типа для исходного группирования, а также получить один сгусток частиц за импульс (в импульсе). превышающей частоту возбуждения ускоряющего резонатора и частоту возбуждения диафрагмированного волновода, после которой производится модуляция сгустков по энергии и отбор с помощью разделительного магнита и коллиматора необходимых сгустков, направляемых после этого в диафрагмированный волновод. С конструктивной точки зрения, сущность изобретения заключается в том, что после источника заряженных частиц на трассе пучка расположены группирователь клистронного типа, ускоряющий резонатор, разделительный магнит, коллиматор, и диафрагмированный волиовод, причем генератор высокочастотных колебаний через фазовращатели соединен с ускоряющим резонатором и диафрагмированным волноводом, а через умножитель- с другим генератором высокочастотных колебаний, выход которого соединен с группирователем клистронного типа. Между группирователем клистроииого типа п ускоряющим резонатором на трассе пучка могут быть дополнительно расположены чоппер (резонатор с поперечным электрическим полем), соединенный с генератором высокочастотных колебаний для питания группирователя через фазовращатель, и предварительный коллиматор. Источник заряженных частиц в этом случае может быть модулирован нарастающим (или спадающим) по амплитуде импульсом. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, где: 1 - источник заряженных частиц, 2- груииирователь клистронного типа, 3 - ускоряющий резонатор, 4 - разделительный магнит, 5 - коллиматор, 6 - диафрагмированный волиовод, 7 - генератор высокочастотных колебаний с частотой /ь 8 - фазовращатель, 9 - умножитель частоты, /f -генератор высокочастотных колебаний с частотой /2 и 11 - фазовращатель. На фиг. 2, а изображена последовательность сгустков на входе ускоряющего резонатора, где -сгустки заряженных частиц; на фиг. 2, б - фазы влета сгустков в ускоряющий резонатор, а на фиг. 2, s - фазы влета сгустков в волновод. Устройство работает следующим образом. В волноводе 5 и в ускоряющем резонаторе 3при помощи генератора 7 возбуждают колебания с частотой fi, а в группирователе 2 возбуждают колебания с частотой /а при помощи генератора 10. Источник / иЕгжектирует непрерывный поток частиц, который при прохождении через группирователь 2 соединяется в сгустки, следующие друг за другом с частотой /2 (фиг. 2, а). Эти сгустки попадают в ускоряющий резонатор 3 и либо ускоряются в нем, либо тормозятся, в зависимости от фазы влета каждого сгустка в резонатор 3 (фиг. 2,6). Фазовраи,атель 8 устанавливается в положение, при котором некоторые сгустки, чают в ускоряющем резонаторе 3 наибольший прирост энергии. Из ускоряющего резонатора 3 сгустки попадают в разделительный магнит 4, в котором наиряженность магнитного поля подобрана таким образом, чтобы через отверстие коллиматора 5 проходили только сгустки 13 и 18, получившие в резонаторе 3 наибольщий прирост энергии. После коллиматора 5 сгустки попадают в область начальных фаз волновода 6, распололсенных вблизи равновесной фазы, что обеспечивает оптимальную группировку и ускорение частиц в волноводе 6, выполненном, например, с переменными параметрами ячеек. Таким образом, на выходе волновода 6 получают импульсную последовательность частиц с увеличенным относительно исходного периода группирования интервалом между сгустками. При включении чопнера, сфазированного должным образом и запитанного от генератора 2, и при одновременной модуляции источника / частиц изменяющимся по амплитуде импульсом после прохождения предварительного коллиматора может быть получена короткая импульсная последовательность заряженных частиц, состоящая например из 33 сгустков. В том числе, когда соотношение частот /2 и /1 равняется 33, в волновод 6 может быть инжектирован один сгусток за все время импульса. Проведение через волновод 6 только тех сгустков, которые предназначены для непосредственного иснользовання в эксперименте, позволяет значительно увеличить импульсный ток источника частиц (вплоть до его естественного предела) и получить высокие значения тока на выходе волновода. Предмет изобретения 1.Устройство для формирования сгустков заряженных частиц, содержащее источник частиц, груипирователь клистроиного типа, диафрагмированный волновод, высокочастотный генератор и фазовращатели, отличающееся тем, что, с целью увеличения количества заряженных частиц в сгустках, образующих импульсную последовательность на выходе волновода, на трассе нучка после источника заряженных частиц расположены группирователь клнстронного типа, ускоряющий резонатор, разделительный магнит, коллиматор и диафрагмироваииый волиовод, причем генератор высокочастотных колебапий через фазоиращатели соединен с ускоряющим резонатором и диафрагмированным волноводом, а через умножитель частоты--с генератором высокочастотных колебаний для питания группирователя, выход этого генератора соединен с группирователем клистронного типа.

на трассе пучка между группирователем клистронного типа и ускоряющим резонатором расположены чоппер, соединенный с генератором для питания группирователя через фазовращатель, и предварительный коллиматор, а импульсный генератор питания источника частиц выполнен по схеме с регулируемым наклоном вершины импульса.

72 /3 14 tS 16 f7 № 19

JLJLJOJULJLJUL

/ /Ч