Ускоритель электронов Советский патент 1985 года по МПК H05H5/00 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть применено при разработке мощных сильноточных инжекторов для управля емых т-ермоядерных реакторов или самостоятельных ускорителей электро НО9, исцгояьзуемых в радиационной те нологии, дефектоскопиии других областях народного хозяйства. Аналогами предложены ускорители l, 2j, в которых источник ускоряющего напряжения вьтолнен в виде индуктивного накопителя. Недостатком указанньпс ускорителей явл яется нево 1 1ожность или трудность вывода пучка в атмосферу. Трудность вьгеода электронного пучка в атмосферу в заказанных ускорителях обусловлена следующими причинами. В Изобретении ij пучка заря ки в виде малознергетичных электрочов (1-10 кЭв) попадает на мишень или фольгу вьшодногр. окна, соединен ную с концом обмотки индуктивного накопителя. При этом вся кинетическая энергия электронов, переходит в тепло, нагревая фольгу до высокой температуры, в результате чето она раэрушается в течение одного или небольшого количества импульсов (в зависимости от величины тока пучка и энергии электронов). изобретении 2 малоэнергетичные электроны попадают на мишень или фольгу вьгеодного окна только в M ieriT перехода of режима, накопления к режиму ускорения. Поэтому в этом ускорителе мишень работает в .несколько облегченных .условиях. Однако при токах пучка более 10 А также может разрушать с я в те чение нескольких импульсов. Известен также ускоритель, электронов У|, содержащий источник элек ронов с управляющим электродом, индуктивный накопитель в виде цилиндрического соленоида, ускорительную трубку, расположенную внутри солено идй, выводное окно, источники анодного и управляющего напряжений электронной пушки, источник постоян ного напряжения для накачки энергии в индуктивный накоцитель и цепи ком мутаДии. Целью изобретения является увели чёнйё долговечности фoльГЙ вьIвoДнdrd okna путем уменьшения тока попа695496дающих на нее малоэнергетичных электронов. Цель достигается тем, что на выходе ускорителя установлена магнитная линза, начало обмотки которой соединено с концом обмотки индуктивного накопителя, а конец обмотки магнитной линзы соединен с вьгоодным окном И через цепь накачки энергии и коммутации индуктивного накопителя соединен с началом последнего, кроме того, фольга помещена внутри магнитной линзы, а отношение величины внутреннего диаметра обмотки, индуктивного )акопителя к величине внутреннего диаметра магнитной линзы превьшает 1,5. . На чертеже изображены поперечное сечение ускорителя и принципиальная электрическая схема питания элементов ускорителя. Ускоритель состоит из электроннс й пушки с катодом 1, управляющим электродом 2 и анодом 3, индуктивного накодителя 4 в виде цилиндрического полого соленоида, ускорительной трубки 5, расположенной внутри ин- . дуктивного накопителя, вьшодного окна, состоящего из держателей 6 и фольги 7, магнитной линзы 8, импульсных источников 9 и 10, соответственно анодного и упрабляющего напряжений для питания электронной пушки, источников 11 постоянного напряжения для пакач1си энергии в индуктивный накопитель, размыкателя 12 цепи накачки. Электронная пушка расположейа на некотором удалении от торца индуктивного накопителя и, следовательно, вьшедена из области магнитного поля индуктивно-го накопителя, кроме того, катод и участок катод-анод экранированы от магнитного поля анодом, изготовленным из магнитомягкого материала. Таким путем обеспечивается надлежащее формирование пучка электронной пушкой. , Ускоритель работает следующим образом. При включении размыкателя 12 на концы обмотки индуктивного , накопителя 4 подается напряжение от источника 11 постоянного напряжения. Ток в накопителе возрастает примерно по линейному закону и при достижении максимальной величины накатод 1 и управляющий электрод 2 подают напряжения от источников 9 и 10 импульсного напряжения. Инжектируемый в этот момент в ускорительную трубку 5 электронный пучок 13 , движется в торйозящем электрическом поле. Для того, чтобы электронньгй пучок достиг конца трубки, необходимо, чтобы анодное напряжение импульснЬго источника 9 питания превьшало напряжение источника 11 питания для накачки энергии в индуктивный накопитель. На входе в Ускоритель элек тронньй пучок движется в нарастающем магнитном поле, которое оказывает фокусирующее действие, в результате чего диаметр электронного пучка уменьшается. На большей части дли.ны ускорительной трубки пучок движет ся в однородном магнитном поле, имея постоянный диаметр. В конце трубки замедленный электронный пучок, имеющий энергию 1-5 кэВ, попадает в область спадающего магнитного поля. В этой области электроны движутся по спиралям, нанизанным на силовые лиНИИ магнитного поля. . Наличие в конце ускорителя магнит ной линзы 8 в осевой составляющей магнитного поля противоположного зна ка осевой составляющей магнитного по ля индуктивного накопителя т риводит к более, резкому спаду магнитного пол в конце индуктивного накопителя и более быстрому повороту магнитных . -силовых линий врадиальном направлении. При этом резко уменьшае,тся коли чество магнитных силовых линий, пересекающих торцевое сечение в конце ускорительной трубки. Установка фоль ги 7 вьтодного окна внутри магнитной линзы, внутренний диаметр которой ;ченьще внутреннего диаметра обмотки накопителя, полностью исключает попадание а нее магнитных силовых пиний индуктивного накопителя и, сле довательно, предотвращает фольгу от попадания на нее малоэнергичных. электронов. Таким образом, все мало энергетичнВте электроны попадают на держатель 6 фольги, обладающий значительно более высокой термоустойчивостью по сравнению с фольгой. После того, как электронный пучок достигает держателя 6 фольги, соединенного с концом обмотки магнитной линзы 8 и источника 11 питания, а величина тока пучка сравняется с величиной тока в индуктивном накопителе, производится выключение размыкателя 12. Затем, изменяя определенным образом напряжение на управляющем электроде 2 электронной пушки, производят уменьшение тока пучка по линейному закону. При этом на концах индуктивного накопителявотзникает напряжение Ц - и Г / Jt. Теперь электроны в ускорительной трубке не тормозятся, а ускоряются. В режиме ускорения электронный пучок полностью .попадает на фольгу, так как участок спада магнитного поля ршдуктивного накопителя незначительно увеличивает диаметр пучка по сравнению с егодиаметромна участке однородного магнитного поля. Дефокусирующее действие участка спада магнитного поля индуктивного накопителя компенсируетсяфокусирующим действием магнитной линзы. В течение импульса ускорения ток пучка и ток в индуктивном накопителе и магнитной линзе уменьшаются. Поскольку ТОК пучка последовательно замыкается на магнитную линзу и индуктивный накопитель, то при уменьшении тока пучка в течёние импульса происходит пропорциональное уменьшение дефокусирующего действия магнитной линзы. В результате суммарно фокусирующее дейртвие остается неизменным в течение импульса. Применение изобретения позволит увеличить долговеtiHocTb выводного окна по крайней мере в 1000 раз по сравнению с прототипом при неизменных параметрах пучка, что в свою очередь позволит Увеличить количество импульсов в 1000 и более раз без остановки ускорителя для смены фоль- . ги вьтодногЬ окна.

1, УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий источник электронов с уп- равАяющим электродом, ийду-ктивный накопитель в виде цилиндрического соленоида, ускорительную трубку, - расположенную внутри соленоида:, выводное окно, источники анодного и управляющего напряжений электронной пушки, источник постоянного напряже-^ НИН для накачки энергии в индуктивный накопитель и: цепи коммутаций, отличающийся тем, что, с целью" увеличения долговечности фольги выводного окна путём уменьшения тока попадающих на нее мало- энергетичных электронов, на, выходе ускорителя установлена магнитная линза, начало обмотки которой соединено с концом обмотки индуктивного накопителя, а конец обмотки магнитной линзы соединен с выводным окном и через цепь !?акачки энергии и коммутации индуктивного Накопителя соединен с началом последнего.2. Ускоритель электронов по п.1, о т л и-ч а ю щ и и с я тем, что, с целью более эффективного уменьшения потока малоэнёргетйчных электронов на фольгу выводного окна, фоль-^ га помещена'внутри магнитной линзы, а отношение величины внутреннего диаметра обмотки индуктивного накопителя к Величине внутреннего диаметра магнитной линзы превышает 1,5.(ЛО5 СО СП4^соа>&