Ускоряющая система коллективного ускорителя Советский патент 1976 года по МПК H05H7/12 

Изобретение относится к ускоряющим системам ускорителей и может быть использовано нри конструировании однозазорных и многозазорных импульсных ускорителей.

Для создания импульсного напряжения большой амплитуды на однозазорном ускорителе-пушке применяют радиальные линии.

iB многозазорпые ускорители вводят ускоряющие системы с двойными радиальными линиями (ДРЛ) с присоединенными по периметру импульсными генераторами, состоящие из трех расположенных соосно электродов, два из которых плоские. Электроды образуют две радиальные линпи, одна из которых имеет рабочий зазор, а другая закорочена патрубком.

На рабочем зазоре ДРЛ создается ускоряющий импульс нанряжения длительностью

П:„ 2 -р где / и Го - наружный и внутренний радиусы ДРЛ; С - скорость раснространепия электромагнитных волп внутри ДРЛ.

Недостатком такой ускоряющей системы является искажение формы ускоряющего импульса на рабочем зазоре из-за нелинейности ДРЛ; происходит спад плоской вершины импульса на за время 0,1 т,,. Поэтому для ускорения частиц используется только часть импульса, обычпо (0,2 ,3) т„. Для

получения больших длительностей радиус R увеличивать нельзя, так как уменьшится входной импеданс Z,,. ДРЛ и необходимо увеличивать мощность импульсных гене)аторов до гигантских величин , где /г -

R

высота зазора на входе. Практически длительность используемого для ускорения частиц импульса составляет единицы наносекунд, что ухудшает синхронную работу ускоряющих секций и ограничивает длительность ускоренного пучка.

Целью изобретения является уменьшение спада плоской вершины импульса на рабочем зазоре, т. е. ув-еличение длптельностн используемой части импульса в ускоряющей системе ускорителя.

Указанная цель- достигается тем, что в предложенной ускоряющей системе коллективного ускорителя в двойной радпальпой линии с присоединенными по периметру генераторами импульсов, образованной тремя расположеннымн соосно электродами, один из электродов, входящий в радиальную линию с рабочим зазором, выполнен в виде усеченного конуса. Вершина конуса паправлепа в сторону рабочего зазора п уменьшает его величину. В ДРЛ такой конструкции линия с рабочим зазором и закороченная имеют неодинаковые волновые характеристики, определяющие распространение имнульса от генераторов: часть энергии импульса, отражаясь в закороченной линии, поступает в линию с рабочим зазором.

На фиг. 1 (а, б и в) по казана радиальная линия ) с рабочим зазором 2 и изолятором; закороченная радиальная линия 3; .конусообразный электрод 4, плоскиеэлектроды 5, импульсные генераторы 6 (h - высота зазора на входе).

На фиг. 2 представлена схема распространения импульсов в ДРЛ; на фиг. 3 (а, б, в, иг) - графики формы импульсов на рабочем зазоре при запитке ДРЛ соответственно одиим, двумя, четырьмя и двадцатью четырьмя генераторами. На этих графиках позиции 7, 8 и 9 соответствуют форме имп льсов на зазоре ДРЛ по фиг. 1а, 16 и для . прототипа ,(см. фиг. 4).

Конусообразный электрод 4 и нлоские электроды 5 образуют две неодинаковые линии / и 5: при уменьшении радиуса Го расстояние между электродами /г (г) в линии / уменьшается, а в линии 3 увеличивается (фиг. 1, G) или не изменяется (фиг. 1,6). Так как в линии 3 волновой импеданс изме4)

, то в ней больняется сильнее

ше и коэффициент отражения имнульса, чем

в ЛИ1ГИИ 1.

Внутреннее сопротивление /, г питаюших генераторов не равно нулю, но описать процессы распространения электромагнитных волн в несимметричных ДРЛ аналитически формулами не представляется возможным. В упрошенном виде эти процессы могут быть описаны следуюшим образом. Всегда имеется поверхность XY (см. фиг. 2) в линиях 1 тл 3 до Которой доходит импульс от генератора. Так как линии неоднородны (ZBO.™ const), то от поверхности XY отразятся волны U и t/2- Чем сильнее изменение отношения зазора к радиусу в линиях, тем больше амплитуда волн, отраженных от поверхности XY. Поэтому амплитуда волны 1/2 больше, чем амплитуда волны UL На периферии волны 7, и f/2 изменяются и образуют новые волны: отраженные в «свою линию волны и тл . проходяшие к генератору Ur.i t/r.2 ; проходящие в другую линию и . В результате от периферии по линии 1 к рабочему зазору начнет распространяться волна, амплитуда которой равна f/,-f/, . Полярности этой волны и первоначального импульса совпадают; дойдя до рабочего зазора позже фронта первоначального импульса, эта волна накладывается на плоскую вершину импульса, уменьшая ее спад. Наиболее сушественное уменьшение спада плоской вершины идшульса напряжения на рабочем зазоре ДРЛ происходит во второй половине длительности ИМпульса, т. е., когда поверхность ХУ

находится на радиусе, меньшем чем . Эти

процессы иллюстрируются графиками фиг. 3. Использовались одина1КОБые генераторы, которые на нагрузке, согласованной с генератором, создавали прямоугольный импульс длительностью 45 нсек, фронт и спад - не более 1 нсек.

Формула изобретения

Ускоряюшая система коллективного ускорителя, включающая магнитную систему и двойную радиальную линию с присоединенными по периметру импульсными генераторами, состоящую из трех расположенных соосно электродов, два из которых плоские, образующие две радиальные линии, одна из которых имеет рабочий зазор, а другая закорочена патрубком, отличающаяся тем, что,

с целью уменьшения спада плоской вершины импульсов на рабочем, зазоре, один из электродов, образующих радиальную линию с рабочим зазором, выполнен в виде усеченного конуса, вершина которого направлена в сторону рабочего зазора.

Л

Л.

иг.1

Ur, Уг

Фиг 2

JO се к

30 н сек К

a

-TL

.