Ускоряющая систкма линейного ускорителя ионов Советский патент 1979 года по МПК H05H7/00 

(54) УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ

Цель изобретения - улучшить процесс регулирования выходной энергии Ускоряемых частиц.

Это достигается выполнением резонансного настроечного устройства в виде цилиндрического объемного резонатора-вариатора, устанавливаемого на боковой стенке снаружи ускоряющего резонатора вблизи его выходного конца, причем в месте сочленения резонатора-вариатора с ускоряющим резонатором расположен элемент связи по ВЧ полю.

На фиг.1 показан предлагаемый ли|Нейный ускоритель; на фиг.2 - настроечные кривые ускоряющего резонатора при перестройке частоты резонаторавариатора.

Ускоритель состоит из объемного цилиндрического ускоряющего резонатора 1 с трубками 2 дрейфа. Вдоль образующей этого резонатора установлен ряд объемных настроечных устройств 3. Для возбуждения ускоряющего поля в резонаторе используется генератор 4 ВЧ мощности. Вблизи выходного конца ускоряющего резонатора на его боковой стенке установлен снаружи дополнительный цилиндрический объемный резонатор 5 (в дальнейшем вариатор). Связь по ВЧ полю между ускорякяцим резонатором и вариатором осуществляется через элемент связи, например в виде отверстия 6 связи. Одна торцовая, стенка резонатора-вариатора выполнена в виде поршня 7, перемещающаяся вдоль оси вариатора с помощью механизма 8 перемещения. Направление оси вариатора относительно оси ускорителя зависит от того, на какОм типе волны вариатор возбуждается при выполнении функции формирования полей. Если он рассчитан на возбуждение одной из волн типа И, то оси обоих резонаторо взаимно перпендикулярны. Если же вариатор рассчитан на возб уждение волны Е, то эти оси должны быть параллельны. Во многих отношениях наиболее предпочтительным типом волны, на возбуждении которой должен рассчитываться резонатор-вариатор,, является волна Н . Этот тип волны обеспечивает наименьшие геометрические размеры вариатора, удобство настройки на заданную частоту путем (Простого перемещения поришя 7 и .наилучшие условия связи по магнит ному полю. Выбор места расположения вариатора у выходного конца ускоряющего резонатора как по отношению к продольной оси последнего, так и азимутального угла не являемся критичным.

Процесс регулирования энергии ускоренных частиц в рабочем режиме при использовании указанного резонатора-вариатора осуществляется следующим образом.

Генератор 4 ВЧ мощности возбуждает в ускоряющем резонаторе поле, распределение которого соответствует волне oii- Перемещением поршня 7 перес.траивают собственную частоту вариатора так, чтобы в нем возбуждалась волна типа Н.(. При сближении собственной частоты вариатора с частотой ycKOpHjpщего резонатора распределение поля, соответствующее волне EQ.,,возмущается тем,что позволяет формировать протяженность равномерного участка в ускоряющем резонаторе,меньшую длину ускорителя, и перемещением поршня 7 и нас троечникеов J регулировать эГу протяженность, что позволяет получать плавное регулирование энергии ускоренных частиц.,

Ускоритель предлагаемой .конструкции имеет следующие преимущества по сра1внению с известным.

Резонатор-вариатор находится снаружи ускоряющего резонатора, следовательно, при его отстройке от резонатора он не оказывает никакого воздействия на распределение ускоряющего поля в ускоряющем резонаторе, это упрощает методику формирования участка с равномерным распределением поля, протяженность которого приближается к длине ускоряющего резонатора. Этим самым упрощается процесс регулирования энергии вблизи максимальной.

Резонатор-вариатор не откачивается на вакуум, поэтому конструкция его подвижных элементов проста,При этом в отверстии Ь связи должна быть расположена перегородка из диэлектрического материала (например, керамики), которая не препятствует потоку ВЧ мощности, но изолирует ускоряющий резонатор по вакууму. - Наиболее просто конструкция предлагаемого линейного ускорителя/ ионов может быть реализована, когда ускоряющий резонатор выполнен из биметалла.

Методика формирования полей регулируемой протяженности в конструкции предлагаемого ускорителя испытана на ускоряющей структуре, представляющ собой модель ускорителя на 100 МЭв, выполненную в масштабе 1/4.

На оси абсцисс (см. фиг.2) отложена собственная частота вариатора, возбуждаемого на волне Н на оси ординат - частоты ускорителя резонатора. Как видно, частота ускоряющего резонатора , первоначально соответствующая возбуждению волны Е, при перестройке частоты вариатора изменяется до величины, соответствующей волне ЕОЮ эхом распределение поля вдоль ускоряющего резонатора с помощью указанной методики перестраивалось таким образом, что можно образовать участок равномерного поля заданной длины, что обеспечивает ускорение частиц до любой промежуточной энергии.

Формула изобретения

Ускоряющая система линейного ускорителя ионов, содержащая ускоряющий резонатор, например, типа Альвареца и резонансное настроечное устройство, подключенное с помощью высококачественных элементов связи к резонатору, о т л и v, а ю щ а я с я тем, что, с целью улуч шения процесса регулирования выходной энергии ускоряег-шх частиц, резонансное настроечное устройство вьшолнено в виде цилиндрического объемного резонатора, расположенного снаружи ускоряющего резонатора.

Физ. 1

. , .,-« , /.vV./c/ Маоб

резонатора У Радиаторе