Ускоряющая система Советский патент 1979 года по МПК H05H7/00 H05H9/00 

Изобретение относится к области ускорительной техники, в частности к мало габаритным линейным ускорителям ионов. Известны ускоряющие системы линейных ускорителей заряженных частиц, работающие на типе колебаний l. Такие системы имеют относительно небольшие габариты и достаточно хорошие ВЧ параметры, особенно в области малых энергий. Наиболее близким техническим решением к изобретению является ускоряющая система линейного ускорителя ионов типа Н вьтолненная в виде цилиндрического резонатора с системой встречных штырей, на концах которых укреплены трубки дре фа, продольные оси которых совпадают с осью резона-тора 2. Недостатком такой системы являются значиаельные трудности в настройке ее ячеек, необходимой для получения требуемого распределения ускоряющего поля вдоль оси ускорителя. Известные методы настройки, применяемые в структуре типа Альвареда, работающей на - волне (изменение диаметра трубок дрейфа или коэффициента зазора, объемные настроечные устройства) становятся малоэффективными в случае использования их в структуре типа Н вследствие того, что в такой структуре необходимо компенсировать значительно большую расстройку ячеек. Кроме того, ни один из известных методов настройки ускоряющей структуры типа Н не обеспечивает точной подстройки частот в процессе наладки ускорителя. Цель изобретения - упрощение настройки ячеек ускоряющей системы. Это достигается тем, что штьфи расположены таким образом, что проекции штырей каждых двух ссгседних трубок, кроме первых двух, на плоскость, перпендикулярную оси резонатора, образуют углы, меньшие 180 , причем с ростом расстояния между геометрическими центрами

трубЬк дрейфа величина этих углов убывает.

Изменение угла между какими-либо двумя соседними встречными штырями, расположенными в цилиндрическом резонаторе, привомт к изменению длины токовых линий, в результате чего изменяется индуктивность и емкость эквивалентной цепи $1чеек. Таким образом, изменение высокочастотных параметров ячеек ускоряющей структуры, соответствующее увеличению скорости частиц в процессе ускорения от входного конца к ВЫХОДНОМУ I может быть компенсировано изменением углов между противостоящими встречными щтырями. Вследствие того, что длина ячеек ускоряющей структуры последовательно увеличивается, углы между встречными щтырями соответственно уменьщаются.

Подбирая угол между встречными штырями можно также получить более рациональное распределение поля, например в виде трапеции.

На фиг, 1 .приведен пример конструктивного осуществления ускоряющей структуры типа Н с системой встречных щтырей; на фиг. 2 - распределение ускоряющего поля, полученное для ускоряюще структуры, приведенной на фиг. 1, гае а - синусоидальный закон распределения поля вдоль оси, б - улучшенное распределение, полученное с помощью изменения углов между встречными щтырями; на фиг. 3 - экспериментально полученная зависимость собственной частоть резонатора, имеющего конструкцию, приведенную на фиг. 1, возбуждаемого на- волне типа Н., , от величины угла между соседними встречными штырями. Эта зависимость снята для однородной структуры, состоящей из резонатора диаметром 37,5 см и длиной 83 см, нагруженного 15 одинаковыми трубками дрейфа длиной 2,5 см и диаметром 2,4 см.

/Цилиндрический резонатор 1 заключает в себе сйст€|му встречных щтырей, один из которых (2) расположены в один ряд вдоль одной образующей резонатора, а другие - встречные (3) расположены напротив под углами, меньшими 18О, причем величина этих углов уменьшается от входного конца ускоряющей структуры к выходному с ростом расстояния между геометрическими центрами трубок 4 дрейфа, прикрепленных к концам штырей. Угол, образованный проекциями штырей первых двух трубок дрейфа на плос- ) кость, перпендикулярную оси резонаторов, равен .

Предлагаемая конструкция ускоряющей структурь типа встречных штырей позволяет осуществить настройку частот ячеек в широком диапазоне. Действительн как видно из фиг. 2, изменение угла между встречными штырями позволяет регулировать частоту резонатора в диапазоне около 40%, в то время как любой из известных методов настройки дает возможность перестраивать собственную частоту ячеек только в пределах 5-10%. В то же время увеличение диаметра трубок дрейфа приводит к значительному увеличению емкостей нагрузки, что влечет за собой падение шунтового сопротивления резонатора. В предлагаемой конст рукции ускоряющей структуры при изменении угла между соседними встречными щтырями в дасапазоне от 180 до 90 шунтовое сопроттивление изменяется незначительно.

Таким образом, предлагаемая конструкция кроме эффекта улучшения процесса настройки и увеличения темпа ускорения позволяет также получить существенную мсономию высокочастотной мощности.

Формула изобретения Ускоряющая система линейного ускорителя ионов типа Н

выполненная в

Ш

|виде цилиндрического резонатора с системой встречных штырей, на концах которых укреплены трубки дрейфа, продольные оси которых совпадают с осью резонатора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения настройки ячеек ускоряющей системы, штыри расположены так, что проекции штырей каждых двух соседних тру бок t. кроме первых двух, на плоскость, перпёндикулярную оси резонатора, образуют углы, меньшие 180°, причем с ростом расстояния между геомет рическими центрами дрейфа величина этих углов убывает.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 1195616, кл. Н 05 Н 9/ОО, 1958.

2.Ковпак и др. , Ж.Т.Ф., т. 34, в. 7, , с. 1259. Z 3 5 6- 1 89 W I h, 67,5 90 m (Риг.З li /2 /3 Ot 15 16 Z Длина pe30fforT}opa (omfi. ed) ,S° /35 f57S° 80° y3oJ7 Cffee Aif/f{/ ecmpec/Hi ff i/ tu/77(7/pPfyu