Ускоряющая система линейного ускорителя ионов Советский патент 1988 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной техникеS в частности, к системам ВЧ питания ускорителей, Изве.стна ускоряющая система линей ного ускЪрителя ионов с фокусировкой ВЧ-ускоряющим полем, которая состоит из резонатора с волной магнитного ти па, нагруженного ускоряющими электро дами с рогами. . Зта система малогабаритна, проста конструктивно и имеет постоянное рас пределение -напряжения по всем ускоря щим зазорам. Рабочая длина волны такой системы как и системы Альвареца лежит в метровом диапазоне. Недостатком системы является низкая эффективность возбуждения. Цель предлагаемого изобретения повьппение эффективности возбуждения .ускоряющей системы. Дли этого во внешней трубе-экране ускоряющей системы вдоль ее длины установлена система отсечки ленточного пучка электронов, на внутренней трубе-резонирующей камере установлеHbi коллекторы для приема электронных сгустков, а с внешней стороны экрана ускоряющей системы коаксиально с ним размещен входной резонатор, на pesoнирующей поверхности которого устано .лены электронные пушки с ленточными ка одамИг На фиго 1 изображен общий вид предлагаемой системы возбзжденияна фиго 2 - то же 5 поперечный разрез Предлагаемая система возбуждения содержит резонатор ускорителяj двухтактн /ю систему формирования электронных сгустков и симметричный входной резонатор ВЧ усилителяо Резонатор ускорителя состоит из коаксиальных труб, внутренней 1 и внешней 2, Внутренняя труба 1 имеет по образующей щель л в которой расположена /окоряющие электродьь, пр чем нечетные электроды 3 укреплены поочередно к противополож1-{ым краям щели, а четные 4 с помощью ножек 5 к внутренней стенке трубы в точках , диа1 етрально противоположных щели Внутренняя труба 1 установлена во внешней трубе 2 на диэлектрической подставке 5, расположенной вдоль ликии закрегшекия ножек 5. Двухтактная система формирования электронных сгустков состоит из двух одинаковых дрейфовых промежутков и электронных пушек с ленточными ка одами. Каждый дрейфовый промежуток содержит металлический короб 7 с двумя поперечными металлическими пластинами 8 внутри и помещен в прямоугольньй металлический экран 9 вместе с соосной магнитной системой-10 Сами же экраны 9 помещены в два одинаковых прямоугольных окна, имеющихся на боковой поверхности внешней трубы 2, симметрично относительно щели внутренней трубы t, причем продольная ось каждого короба 7 перпендикулярна боковой поверхности внутренней трубы 1. На боковой поверхности внутренней трубы 1, вдоль ее образуюпщх, напротив выходного торца каждого из экрана 9 и соосно с каждым из коробов 7 установлены два п.яоских коллектора 11электронного тока, кажда Й из которых вместе с выходным торцом соответствующего экрана 9 образуют плоский выхрдной ВЧ-зазор усилителя. Снаружи внешннй трубки 2, напротив входного торца каждого из экранов 9 расположена электронная пушка, содержащая полый прямоугольный анод 12с размещенным внутри него ленточным катодом 13 и плоским фокусирующим электродом 14, причем ось электронной пушки расположена под углом к оси магнитной систег- Ы 10„ Одна из поверхностей каж,чого из анодов 12 вместе с входным торцом каждого из экранов 9 образуют плоский ВЧ зазор входного резонатора усили теля Аноды 12 закреплены на концах центрального проводника 15 входного резонатора ВЧ-усилителяр который вы- . полнея в виде части поверхности цилиндра, соосного внешней трубе 2, и установлек на нарзгашой поверхностк трубы 2 со стороны щели с ускоряющими электродами и симметрично относительно нее о Внешняя труба 2 и здентралькый проводник И, содержащий диэлектрическую гшощадку 16,, установлены на метаггаических подставках 17 внутри варсуумной трубы-контейнера 18,замк- нутого с торцом днищa ги 19 Над ускоряющими электродами 3 и 4 установлен плоский металлический экран 20 закрепленный на четных элект родах 4 с помощью ножек 21 и исклю- 6чающий возможное отклонение ускоряемого пучка ионов под действием постоянного коллекторного напряжения, приложенного к внутренней трубе 1 и подведенного от источника положитель ного напряжения, который подключен к области узла электрического ВЧ-поля, резонатора ускорителя в месте расположения диэлектрической подставки 6. Входной резонатор ВЧ-усилителя об разован центральным проводником 15 вместе с полостью между коаксиальными трубами 2, 18, замкнутой по образующим этих труб металлическими подставками 17, Входной резонатор усилителя имеет поперечную составляющую электрического поля с поперечным распределением, близким к полуволновому и равномерным в продольном направлении. Пучности электрического поля расположены в области входных модулирзто щих зазоров, а узел - в области диэлектрической подставки 16. Магнитное поле резонатора направлено вдоль резонатора с силовыми линиями, охватывающими центральный проводник, а в поперечном сечении имеет пучность в области диэлектрической подставки 16. Источник постоянного анодного напряжения электронных пушек подключен к центральному проводнику 15 в месте расположения диэлектрической подставки 16, здесь же вводятся напряже ние канала катодов пушек, напряжение фокусирующих электродов и напряжение катодных смещений. Внешнее возбуждение входного резо натора ВЧ-усилителя может быть осуществлено индуктивной петлей связи, введенной через трубу-контейнер 18 в области диэлектрической подставки 16 Предлагаемая система работает следующим образом. . Ленточный пучок, поступаюпщй в ка каждый ВЧ-зазор входного резонатора из электронной пушки, модулируется здесь по продольной скорости и тормозится до потенциала, близкого к катодному, а далее под заданным углом поступает в дрейфовый промежуток с однородным продольным магнитным полем, где пучоК: в целом совершает поперечные колебания с длиной волны, изменяющейся по закону входного моду лирзпощего- ВЧг-напряжения. При заданных значениях продольной скорости и угла влета пучка на входе дрейфового промежутка и выбранном значении продольного магнитного поля амплитуда поперечных колебаний пучка остается постоянной вдоль длины пролетного пространства, а мгновенное поперечное отклонение частиц пучка в выбранном сечении пролетного пространства при заданной глубине модуляции определяется только фазой модулирующего напряжения и изменяется во время по закону модулирующего напряжения. Две пластины заданной высоты,.установленные в заданном сечении дрейфового промежутка поперек магнитного поля, осуществляют сортировку частиц пучка по фазам. Частицы, имеющие в сечениях пластин мгновенные отклонения больше, чем высота пластин, проходят за пластины, а остальные высаживаются на них. Таким образом за пластиной, расположенной на выходе дрейфового промежутка, формируются узкие сгустки электронов с фазовым центром вокруг частиц, имеющих одно из значений максимального мгновенного отклонения на- периоде модулирующего ВЧ-напряжения и равное амплитуде- поперечных колебаний пучка. Далее последовательность сгустков с периодом следования, равным периоду модулирующего напряжения, поступает в выходной ВЧ-зазор, где сгустки ускоряются в поле постоянного коллекторного напряжения и осуществляют передачу энергии резонатору ускорителя, возб-уждая ускоряющее ВЧ-напряжение на щели внутренней трубы резонатора. Каждый из ВЧ-зазоров входного резонатора возбуждается противофазно, поэтому последовательности электронных сгустков, поступающие в каждый из выходных ВЧ-зазоров, также проти- вофазны, что обеспечивает двухтактное возбуждение симметричного резонатора ускорителя. Совмещение системы формирования электронных сгустков и входного резонатора ВЧ-усилителя в одном объеме с резонатором ускорителя включает из системы возбуждения резонатор ВЧ-усилителя, линии и узлы связи и обеспечивает распределенное возбуж

УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ по авт.св. № 202362, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности возбуж-гДания ускоряющей системы, во внешней трубе-экране ускоряющей системы вдоль ее длины установлена система отсечки ленточного пучка электронов, на внутренней трубе-резонирующей камере установлены коллекторы для приема электронных сгустков, а с внешней стороны экрана ускоряющей системы ко- аксиально с ним размещен входной резонатор, на резонирующей поверхности которого установлены электронные пущ- ки с ленточными катодами.// }0 7 /7LI.'13(Осо^ елрN94^:Ад