ИНЖЕКТОР ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ Советский патент 1972 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности, к конструкции инжекторов линейных ускорителей, в которых в качестве груипирователя применяется волноводная секпия.5 Известен инжектор, состоящий из расположенных на одной оси электронной пушки, устройства, формирующего импульс тока электронов по длительности, волиоводной группирующей секции, элементов управления и изме- 10 рения параметров пучка. Такой инжектор позволяет получать на выходе импульсы тока электронов в больщом диапазоне длительностей. Однако в известном инжекторе устройство, 15 формирующее импульсы тока по длительности, установлено перед группирующей секцией, поэтому при длительностях импульсов тока, электронов, меньщих либо сравнимых с длительностью переходпых процессов в группирующей 20 секции, электроны сформированного импульса тока группируются в сгустки в переходном режиме работы группирователя, что приводит к увеличению эффективной фазовой протяженности сгустков.25 При инжекции заряженных частиц в волноводные ускоряющие секции изменяются амплитуда ускоряющего поля и дисперсионные свойства волновода, что существенно влияет на режим груииировки электронов, т. е. на фа- зо зовые размеры и частоту следования сгустков на выходе инжектора. При инжекции в группирующую секцию непрерывного пучка электронов постоянной интенсивности амплитуда ускоряющего поля изменяется за время заполнения секции высокочастотной мощностью. Время заполнения определяется групповой скоростью ускоряющей волны в конкретной волноводпой структуре. Влияние изменения амплитуды ускоряющего поля на выходные параметры пучка особенно существенно при длительностях импульсов тока, сравнимых с временем заполнения группирующей секции высокочастотной мощностью. Цель изобретения - получение на выходе инжектора импульсов тока заряженных частиц с постоянными фазовыми размерами и частотой следования сгустков. Это достигается тем, что устройство, формирующее импульсы тока по длительности, устанавливают после группирующей секции. При таком расположении формирующего устройства в группирующей секции ускоряют импульсы тока максимально возможной длительности. Больщая часть импульса тока группируется в сгустки в стационарном режиме работы группирователя. В дальиейщем из этой части импульса тока формируются импульсы тока необходимой длительности. В этом случае сгустки в импульсе тока имеют постоянные фазовые размеры и частоту следования.

Использование предлагаемого инжектора позволяет облегчить эксплуатацию всего ускорителя в целом и сделать его более универсальным. При работе ускорителя с различными длительностями импульсов тока уровень нагрузки группирующей секции ускоряемым током не изменяется, следовательно, выходная фаза сгустков заряженных частиц с инжектора постоянна. Это исключает необходимость фазирования ускорителя при изменении длительности импульсов тока ускоряемых частиц.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого инжектора; на фиг. 2 - графики зависимости фазовой полуширины сгустков от времени запуска формирующих устройств относительно начала «длинного импульса тока; на фиг. 3 показан вклад нестационарного режима работы грунпирователя в эффективную фазовую протяженность сгустков при различной длительности формируемых импульсов тока.

По вертикальной оси отложено отношение разности фазовых полуширин сгустков при различных условиях группировки к фазовой полуширине сгустков, сгруппированных в стационарном режиме работы группирователя. По горизонтальной оси отложена длительность формируемого импульса тока электронов.

Предлагаемый инжектор линейного ускорителя содержит диодную электронную пушку 1 (типа пушки Пирса) с анодным напряжением 80 KB, обеспечивающую ток в импульсе до 4 а при длительности импульса тока 2 мксек; устройство 2, формирующее импульсы тока по длительности перед группирующей секцией; группирующую волноводную секцию 3 длиной 83 см, обеспечивающую фазовую скорость волны , где с - скорость света, и групповую скорость волны ,04 с (время заполнения секции в. ч. мощностью ,1 мксек, амплитуда ускоряющего ноля 100 кв/см, рабочая частота Мгц); устройство 4, формирующее импульсы тока по длительности после группирующей секции.

Достоинство предлагаемого инжектора подтверждается при сравнении распределений зарядов по фазам в сгустках, сгруппированных в переходном и стационарном режимах работы группирующей секции.

В первом случае с помощью устройства 2 получали импульсы тока длительностью 0,1 мксек, что соответствовало длительности переходных процессов группируюн ей секции. Таким образом, группирующая секция работала только в переходном режиме и на выходе инжектора получали сгустки, сформированные в этом режиме. Во втором случае в группирующую секцию

инжектировались «длинные импульсы тока (,0 мксек). На выходе секции устройством 4 формировались импульсы тока также длительностью 0,1 мксек. Чтобы исключить ошибки, обусловленные частотно-фазовыми

пестабильностями ускоряющей волны, фазовые размеры сгустков измерялись по всему «длинному импульсу тока. Кривая а (фиг. 2) характеризует полуширину сгустков при работе группирующей секции в нестационарном режиме, кривая б - в стационарном режиме. Разность фазовых размеров при различных условиях группировки электронов в сгустки характеризует влияние нестационарного режима работы группирователя на эффективную фазовую протяженность сгустков. Приимпульсном токе на входе группирующей секции 800 а значение эффективной фазовой ширины сгустков приблизительно вдвое меньше при формировании импульса тока по длительности после группирующей секции. При увеличении длительности формируемого импульса тока относительный вклад нестационарного режима работы группирователя в эффективную фазовую протяженность сгустков уменьшается. Однако при длительностях импульсов, сравнимых с временем заполнения группирователя, этот вклад довольно значителен..

Предмет изобретения

Инжектор линейного ускорителя содержащий источник заряженных частиц, волноводную грунпирующую секцию и устройство, формирующее импульсы тока заряженных частиц

по длительности, отличающийся тем, что, с целью получения на выходе инжектора импульсов тока заряженных частиц с постоянными фазовыми размерами и частотой следования сгустков, устройство, формирующее импульсы тока заряженных частиц по длительности, расположено после группирующей секции.

Д2 ОЛ 0.6 0,8 f,0 1,2

Фиг г

f С.2 5,3 0,4 S, Фиг. 3