Циклический ускоритель Советский патент 1977 года по МПК H05H7/00 

(54) ЦИКЛИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ

Изобретение относится к ускорительной технике. Ускоритель может быть кспользован для формирования, электронного пучка, пикосекцицной длительности. Извветен циклический ускоритель, соаержащий резонатор, например цилиндрический, помещенный в соленоид. Цилиндрический резонатор при этом настраивают на волну типа Нщ и соленоид подключают к импульсному источнику тока. По мере нараетйния магнитного поля алек троны попадают в циклический режим ускорения и при достижении релятивистских ско ростей группируются на определенной орбите. Однако в известном ускорителе принципи льно невозможен вывод пучка ускорен ных частиц за пределы ускорителя. Цель изобретения - вывод пучка ускорен иых частиц из ускорителя. Поставленная цель достигается тем, что в полость резонатора сквозь соленоид проходит металлическая труба в плоскости, перпендикулярной продольной оси ускорителя и торцовая стенка резонатора выполнена в виде изолированного электрода, На чертеже изображена конструктивная схема циклического ускорителя. Схема содержит резонатор i, пучок 2 заряженных частиц, металлическую трубу 3, изолированный электрод 4, диэлектрик 5 (блокировочный конденсатор). Ускоритель работает следующим образом, Цилиндрический резонатор 1| возбуждается на волне типа Нщ .При наложении вдоль оси камеры магнитного поля пробочной конфигурации происходит захват вфежим ускорения электронов из плазмы, образован ной в результате высокочастотного разряда, после чего формируется электронный пучок 2. В конце цикла ускорения к изолированному электроду 4 прикладывают импульс напряже ния отрицательной полярности относительно резонатора 1, вследствие чего плоскость орбиты электронного пучка смешается по ведущему магнитному полю в сторону металлической трубы 3, которая экранирует ведущее магнитное поле, вследствие чего уменьшается кривизна траектории попадаюшего в него электронного пучка. Двигаюсь Бцоль трубы, пучок покидает резонатор. Толщину стенок трубы 3 следует выб.рать, такой, чтобы радиус траектории пучка увеличивался в 3-10 раз. Для этого следует в такое же число раз ослабить ведущее магнитное поле- BQ. ПриВд « 5 кгс (что соответствует энергии пучка 2,5 МэВ) для того, чтобы добиться десятикратного ослабления в железном маг нитном канале диаметром в 1 см, следует выбрать толщину его стенок порядка 1,5мм Поскольку допустима и более слабая экранировка, толщина стенок магнитного канала может быть i сделана значительно меньше. Ее можно уменьшить также за счет выбор материалов с большей, чем у железа, магнитной проницаемостью. Величину отклоняющего электрического поля Е, прикладываемого к дисковому элек троду 4, можно оценить .с помощью следующих соображений. Для предотвращения попадания электронов на стенки внутри маг нитного канала, его диаметр d должен в 2-3 раза превышать-амнлитуду бетатрон ных колебаний пучна А. Так как электронны пучок может быть сбуйчирован, для его попадания в магнитный канал требуется, чт бы скорость Y его движения вдоль ведущего магнитного поля была такой, чтобы он успЪвал совершить 1,5-2 оборота при движении вдоль входа в магнитный канал. Поэтому вблизи канала У ci/2Tjj, где Тд - время одного оборота . С другой стороны при движении в квазиоднородном электрическом поле V-еЕМТ уж Х, где в - заряд электрона, его масса покоя,ус масса ускоренного электро ну, М - число оборотов, которое может совершить пучок при движении от медианно плоскости до магнитного канала. Поэтому E №o5-d/2eT N (1) Величину N следует выбрать, так, чтобы за время смешения пучка ведущее магнитное поле не успевало существенно измениться. Поскольку полное число оборотов пучка в течение всего цикла ускорения превосходит можно выбрать N 10-4О. Принимая А О,5 см, cJ ,5 см, у 100, N 10, Т„ 310с, получаем 1П Y - - J-U, I о -. , Е 133 ед. гаусс, сист. (40 кв/см).2 Такая величина отклоняющего электричес кого поля не предъявляет существенных требований к электрической прочности конструкции. Заметим, что значение отклоняющего электрического поля (.2) при необходимости можно уменьшить еще в 3-4 раза за счет увеличения параметра N ..Отметим также, что предлагаемая конструкция не предъявляет жестких требований к крутизне и форме фронта нарастания электрического поля в системе, вывода. Например, если отклоняющее электрическое поле будет возрастать линейно от нуля до значения (2) .в течение N 2О оборотов, то у входа в магнитный канал -пучок -будет иметь необходимую для однородного вывода поперечную скорость, а длительность фронта нарастания отклоняющего поля будет достаточно большой ( 20Т 10с}. Формула изобретения г Циклический ускоритель, содержащий резонатор, например, цилинйрический, пок№ щенный в соленоид, отличающийс я тем, что, с целью вывода пучка уско ренных частиц из ускорителя, в полости резонатора установлена металлическая труба, расположенная в плоскости, Перпендикулярной продольной оси ускорителя, а торцовая стенка резонатора выполнена в виде изолированного электрода.

/I