Импульсный индукционный ускоритель электронов Советский патент 1983 года по МПК H05H11/00 

Изобретение относится к испульсной технике и может быть использова но при разработке сильноточных уско рителей заряженных частиц. Известен способ ускорения заряженных частиц в ускорителе прямого действия, по которому ускоряющее напряжение создается при сбросе электронного потока, проходящего через индуктивный накопитель. Однако в ускорителях этого типа при сбр се тока источника электронов в системе импульсного питания этого источника возникают электрические пер напряжения, обусловленные наличием в реальной системе определенной собственной индуктивности. Известен также импульсный-ускори тель электронов, содержащий индукти ный накопитель, источник электронов систему импульсного питания источника и генератор управляющих импуль сов. Целью изобретения является умень шение электрических перенапряжений в системе импульсного питания. В предлагаемом ускорителе это достигается тем, что он снабжен дополнительным источником электроной, связанным с системой импульсно го питания, и с генератором управляющих импульсов. Кроме того, в нем катод дополнительного источника электронов подключен-к системе импульсндго питания параллельно первом источнику, причем сетка второго источника соединена с дополнительньпч выходом генератора управляющих импульсов, второй источник электронов рас.положен оппозитно первому относи тельно индуктора и подключен к системе импульсного питания через повы шающий импульсный трансформатор. На, фиг. 1 схематически изображен предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, в другом вариант выполнения (второй инжектор расположен оппозитно первому) на фиг. 3 эпюры токов,напряжениг; и магнитного по ля, поясняющие работу предлагаемого ус корителя. Ускоритель содержит индуктивный накопитель 1, источник 2 электронов (инжектор), систему 3 импульсного питания источника электронов, генера тор 4 управляющих импульсов, мишень 5,,дополнительный (второй) источник 6 электронов (инжектор), токоприемник 7, повышающий импульсный трансформатор 8. Ь исходном состоянии в индуктивном накопителе 1 отсутствуют запасенная энергия и токи заряженных частиц источников (инжекторов) 2 и 6. Начало рабочего цикла задается .синхроимпульсом генератора 4 (см. фиг, 3,в), Этот синхроимпульс запускает систему 3 импульсного питания которая вырабатывает импульс питания инжекторов 2 и 6 (см. фиг, 3,г), поступающий на катоды источников электронов. После того, как напряжение на катодах инжекторов достигает амплитудного значения, источник (инжектор) 2 открывается с помощью соответствующего сигнала, вырабатываемого генератором 4 (см. фиг. 3, д) с относительно малой скоростью (в реальных системах за время около 10 мкс), чтобы избежать нежелательных перенапряжений (см, фиг, 3, е). Созданный пучок электронов проходит по траектории а через индуктивный накопитель 1, который запасает при этом энергию. После достижения током пучка инжектора 2 максимального значения в соответствии с сигналом 6т генератора 4 управляющих импульсов происходит сброс Тока пучка первого инжектора и одновременно включается с такой же скоростью второй инжектор б, который по своим электрическим параметрам идентичен основному инжектору (см. фиг. 3, ж, и). В результате резкого уменьшения тока инжектора 2, пронизывающего накопитель 1, происходит быстрое изменение магнитного поля этого индуктора (см. фиг, 3, к) и. .в соответствии с законом электромагнитной индукции создается ускоряющее напряжение .(см. фиг. 3, л), При линейном уменьшении магнитного поля это напряжение постоянно в течение всего времени сброса пучка, пронизывающего индуктор. Поскольку уменьшение тока инжектора 2 компенсируется увеличением тока инжектора 6, изменения тока в системе 3 импульсного питания не происходит (см. фиг. 3, с), поэтому не возникает и перенапряжений. Не выходят они за допустимые пределы и при выключении инжектора б, так как уменьшение его тока происходит Ё соответствии с формой управляющего сигнала на его сетке и может быть, сделано сколь угодно медленным (см, фкг. 3, и). Пучок электронов инжектора б мох(ет быть собран токоприемником любой подходящей конструкции и назначения, С приходом следующего стартового синхроимпульса от генератора 4 очередной цикл работы ускорителя повторяется. Полезно, однако, расположив дополнительный инжектор оппозитно первому относительно индуктивного накопите;1Я (см. фиг. 2), направлять нарастающий пучок второго инжектора сквозь индуктор и ускорять тем самым изменение магнитного поля в нем, т.е. создавать таким образом большое ускоряющее напряжение для электронов пучка первого инжектора. Происходящие процессы поясняются эпюрами, представленными на фиг. 3, к, м, р.

Дополнительный повышающий импульсный трансформатор 8 возволяет обеспечивать лучшее согласование энергии пучка инжектора 6, проходящего по траектории б, со встречным полем накопителя 1.

Положительный эффект от применения предлагаемого устройства имеет четкое выражение при работе с сильноточными пучками частиц. Например, при скорости сброса тока пуска в одной из установок

-r--S-iO AIc t

и собственной индуктивности системы импульсного питания инжектора равно как минимум, 50-Ю Гн амплитуда перенапряжения, представляющая собо обратный выброс, составляет не меньп 0,2Ь10 в. Устранение обратного выброса такой величины обычным средством требует мер, связанных со специальными конструкторскими разработками.

Фиг.З

1.ИМПУЛЬСНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий индуктивный накопитель, источник электронов, систему импульсного питания источника и генератор управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения электрических перенапряжений в системе импульсного питания, он снабжен дополнительным источником электронов, связанным с системой импульсного питания и с генератором управляющих импульсов.2.Ускоритель по п. 1, о т л и- чающийся тем, что катод дополнительного источника электронов подключен к системе импульсного питания параллельно первому источнику, причем сетка второго источника соединена с дополнительным выходом генератора управляющих импульсов.3.Ускоритель по п. 1, отличающийся тем, что второй источник электронов расположен оппо- эитно первому относительно индуктора.4.Ускоритель по п*. 3, о т л и-, чающийся тем, что второй ;^ источник подключен к системе импульс-^ ного питания через пойышающий импульс,- ный трансформатор.(Лаа>&4;:^оо о елл.3