Ускорительная трубка Советский патент 1977 года по МПК H05H5/00 

1

Изобретет1е относится к технике ускорения заряженных частиц и может быть использовано при нроектирсшании отпаянных ускорительных трубок, преимушественио для малогабаритньж и транспортабельных ускорителей, в которых ускоренный пучок используется внутри трубки.

Известны ускорительные трубки, содер жащие расположенные в вакуумно-плотном корпусо источник заряженных ускоряемых частиц, систему ускоряющих и фокусир Ю1ци электродов, мишенный или выводной узел, геттер и встроенный электроразрядт.тй насос, электроды которого подключены к электродам вспомогательного ускорякидего промежутка, выполненного в трубке. Благодаря такому выполнению трубки для питани встроенного насоса используется часть ускоряющего напряжения, и необходимость в специальном источнике напряжения отпад ет.

Однако такая трубка обладает сравнительно большой расп1-1еделенно 1 емкостью, что несколько затр5Д)яет напалку ускорителя при работе в ианосекундиом диапазо-

Не импульсов ускоряющего напряжения. К(ю ме того, наличие вспомогательного ускоряющего промежутка приводит к увеличеш1К осевой ;ротяженности трубки.

Целью изобретения является уменыиение габар 1тов трубки и сокращение длительности переходных процессов.

Эта цель достигается выполнением , мишенЕтого узла предлагаемой трубки в виде совокупности мишенной пластины и одного из электродов разрядного насоса, эпекгрически изолированных от корпуса н образующих совместно с дрчутим электро.дом, соединенным с корпусом, встроенный магниторазрядный насос. Благодаря такоь у исполнению система мишенный узел - корпус трубки образует емкостной накопитель энергии, заряжаемый ускоряемым пучком до электрического потенциала, необходимого для питания разрядного насоса, Устранешге одного из электродов и изолятора вспомогательного ускоряющего промежутка приводит к уменьше шю емкости трубки относительно земли и сокращению ее длины. На чертеже изображена конструктивная схема одной из . возможных модификаций предлагаемой трубки (электронный вариант) Трубка состоит из помешенных в герметичный корпус, образованный ускоряющими электродами 1, 2 и изолятором 3, электронной пуижи 4, .антикатода 5, кольцевого нераспыляемого геттера 6 и мишенного узла, установленного в центральной части ускоряющего электрода 2 на опорном изоляторе 7. Мишенный узел представляет собой дисковую мишенную пластину 8, в которой выполнен ряд отверстий и к которой коаксиально приварены наружная 9 и внутренняя 10 перфорированные катодные втулки, выполненные, например, из титана. В полости, образованной втулками 9 и 10, размещен кольцевой решетчатый анод 11, стойками 12 присоединенный к периферийной части ускоряющего электрода 2. Таким образом, в о ласти падения ускоренного пучка образован конденсатор, одной из обкладок которого являьтся : мишенный узел, а другой - поверхность, сосгояшая из антикатода 5, боль шей части электрода 2 и анода 11, По обе стороны цилиндрической части электрода 2 коаксиально установлень кольцевые маг1шты13 и 14, внешний магнитный поток которых замыкается Через магнитопровод is. Таким образом, катодные втулки 9 и 10, анод 11 и магниты 13 и 14 в согокупности образуют мш ниторазрядный насос радиального типа, встроенный внутрь ускорительной трубки. Для улучшения доступа откачиваемого газа к разрядному насосу ; мишенная плас на 8 и катодные втулки 9 и Ю выполнены перфорированными. При включении трубки в режим ускорения ускоряемый пучок электронов падает на пластину 8 и поскольку мишенный узел электрически изолирован от электрода 2 на нем накапливается электрический заряд, При этом на катодных втулках 9 и 1О возникает электрический потенциал. Значение этого потенциала пропорционально нaкoплeнному заряду и обратно пропорционально емкости описанного конденсатора. По исте- че1ши некоторого : числа импульсов ускоряемого пучка возникший потенциал оказывается достаточным для и тициирования пеннинговского разряда в электродной систе Мч, встроенного насоса, и, следовательно, для его эффективной работы. В дальнейшем 0 зависимости от временных режимов работы ускорителя, ток пучка, геометрии труб ки и параметров образованного конденсатором и сопротивлениями разрядного промежутка насосп и утечки из лятора 7 - ко тура устанавливается некоторое динамичесое равновесие между зарядом, поступающим а мишень за счет ускоряемого электронноо пучка, и зарядом, стекающим с миш«ни а Kopnycs Существует достаточно широкий диапазон параметров, в котором электричесие характеристики удовлетворительны для работы разрядного насоса. Таким образом, при включении ускорителя, когда газовая нагрузка в трубке резко возрастает вследствие газовыделения с электронной пушки и электронно-стимулированной десорбции с мишени, в предлагаеой трубке происходит самовключение разрядного насоса, то значительно улучшает вакуумные условия в трубке. При этом насос в принципе не нуждается во внешних источниках электропитания. Откачка трубки при выключенном ускорителе осуществляется геттером 6, выполненным, например, из пористого титана. Предлагаемая принципиальная схема обеспечивает работоспособность трубки и при ускорении положительно заряженных частщ. В этом варианте с мишенной пластиной должен быть соединен анод разрядного насоса, а катодные втулки должны быть соединены с ускоряющим электродом 2. Предлагаемая трубка отличается рядом технико-экономических и эксплуатационных достоинств. В частности, распределенная емкость трубки относительно земли снижена примерно вдвое, а длина - на 20-ЗО% по сравнению с прототипом. В трубке обеспечены условия авторегулирования вакуумных парметров - при включении ускорителя, когда появляется дополнительная м газовая нагрузка, автоматически включается разрядный насос. Вакуумная система трубки полностью автономна и не нуждается в каких-либо дополнительных устройствах питания. Опорный изолятор 7 размещен вне зошз разряда, что устраняет опасность Металлизации его поверхности и повы шает надежность трубки. Благодаря малой распределенной емкости упрощается наладка ускощтеля, что особенно существенно в наносекундпом диапазоне длительностей импульса тока. Примене1ше предлагаемой трубки целесообразно в тех случаях, когда к ускорн тельной грубке предъявляются требования малогабаригности и автономии, наприм-р, в транспортабельных ускорителях, ускори.телях, работающих в специфических средах (л идкостные, газовые высокого давления), в условиях сильных радиационных полей, высоких электрических потенциалов и т. п.

Формула изобретения

1. Ускорительная гребка, содержащая расположенные в вакуумно-плотном корпусе источник ускоряемых частиц, систему ускоряющих электродов, мишень с системой крепления, геттер и встроенный магниторазрядный насос, о тли чающаяс я тем, что, с целью уменьшения габаритов трубки и сокращения длительности переходных процессов, мишень, укрепленная

с noMouibro опорного н.адлягоря Fin угксчряюшеь электроде , соелннрня ял ктрически и механически с первым ялекггОдом электроразрядпг)го насоса, второй электрод которого соединен с ускоряю1 1 тм электродом трубки.

2. Трзбка по п. 1, о т л и ч а ю щ яя с я тем, что катодный электрод насосл выполнен в виде коаксиальных пер(|х)рированных втулок, например,из титана.

г 5 № н Ё LLfflsi и .- . , . , , , , j % . f 1- V 1 1, у т 7 /J / /