Ускоряющая структура линейного ускорителя заряженных частиц Советский патент 1980 года по МПК H05H9/04 

(54) УСКОРЯЮЩАЯ СТРУКТУРА ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

I

Изобретение относится к ускорительной техшке, и может бьиъ использовано при создании линейных ускорителей тяжелых частиц с высоким КПД.

Известна ускоряющая структура Л1гаейного ускорителя заряженных частиц, содержащая ВОЛНОВОД, HaqjyxeHHbm диэлектрическими шайбами 1 .

За счет ввода в систему высокочастотной мощности и замедления фазовой скорости волны диэлектрическими шайбами осуществляется резонансное ускорение заряженных частиц.

Недостатком известного устройства является низкий КПД, что обусловлено потерями энергии в диэлектрике, и ограниченной величиной КПД источника высокочастотной мощности

Известна также ускоряющая структура линейного ускорителя заряженных частиц, содерзкащая объемный резонатор с установленными в нем на пути следования частиц электродами с отверстиями пролета частиц, и источник высокочастотной мощности, подключенный к резонатору 2.

За счет возбуждения в резонаторе стоячих ВОЛН электромагнитного поля осуществляется резонансное ускорение заряженных частиц, пролетающих через отверстия в электродах.

Недостатком известного устройства является его низкий КПД, что обусловлено низким КПД преобразования сетевой мощности в высокочастотную в источнике высокочастотной мощности.

Пель предлагаемого изобретения - увели1ение КПД ускорителя.

Для этого соседние электроды подключены к полюсам источника постоянного напряже1шя противоположной полярности, и попарно соединены установленными между ними конденсато5рами.

На фиг. 1 дана схема ускоряющей структуры с одним электродом; на фиг. 2 - схема структуры с несколькими электродами; на фиг. 3 представлен конкретный вариант предлагаемой конструкции ускоряющей структуры линейного ускорителя заряженных частиц.

Устройство состоит из объемного резонатчэра , электродов 2 к конденсаторов 3, а в ъа37рианте конкретного конструктивного выполне(шя в него дополнительно входят источник 4 ВЧ мощности, запускающее устройство 5, плос кие электроды 6 и 7 с центральным отверстием для прохождения частиц, причем диаметр электродов 7 равен диаметру резонатора 1, и электроды 7 электрически соединены с резонатором по постоянному току, элементы 8 связи, кольцевые конденсаторы 9 и инжектор 10. Предлагаемая ускоряющая структура линейного ускорителя заряженных частиц работает следующим образом. При подключении источника постоянного напряжения к электроду 2 одним полюсом, а к днищам, соединенным с корпусом резонатора, другим полюсом, в полости резонатора меж ду электродом 2 и днищами резонатора, слежащими электродами, образуются электрические поля, изображенные на фиг. 1 векторами А и В, равные по величине и противоположные по направлению. К резонатору подключается источник ВЧ мощности и в резонаторе устанавливается электрическое поле, периодически изменяющегося направления, причем в ч части резонатора между днищем и электродом 2, соединенными конденсатором, электрическое ВЧ попе замкнется через конденсатор независимо от направления ВЧ поля, а в другой части пространства, между электродом 2 и дни щем, оно будет существовать, периодически меняя направление. Взаимодействуя в этой части пространства с постоянным полем, ВЧ поле будет увеличивать или уменьшать последнее. В момент времени, когда ВЧ поле, изобра женное вектором К, достигнет величины поля изображенного вектором , и будет направлен противоположно последнему, в этой части про странства результирующее поле станет равным нулю, т, е. образуется пространство дрейфа для заряженной частицы. В многоэлектродном варианте (фиг. 2) последовательность участков дрейфа и участков ускорения обеспечивает резонансное ускорение заряженных частиц, причем, в варианте конструкции (фиг. 3) вьтолнение электродов 6 и 7 дисков с элементами 8 связи и кольцевыми конденсаторами 9, обеспечивает разделение резонатора 1 на ряд связанных ячеек: мощность в которые подводится от источника 4 ВЧ мощности, а ускоряемые частицы поступают от инжектора 10. В данном устройстве значительная часть мощности, расходуемой на ускорение, потребляется от источника постоянного напряжения, повыщает КПД всего ускорителя. Формула изобретения Ускоряющая структура линейного ускорителя заряженных частиц, содержащая объемный резонатор с установленными в нем на пути следования частиц электродами с отверстиями для пролета частиц и источник высокочастотной мощности, подключенный к резонатору, отличающаяся тем, что, с целью увеличения КПД ускорителя; соседние электроды подключены к полюсам источника постоянного напряжения противоположной полярности и попарно соединены установленными между ними конденсаторами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Теория и расчет линейных ускорителей. М., Госатомиздат, 1962, с. 203-210. 2.Вальдемар О. А., Власов А. Д. Шильков А. В. Линейные ускорители. М., Атомиздат, 1969, с. 154.

I ВВод ВЧмощности

Ч.г/

к источнику nocmoflHNoto напряжение

BSod ВЧ мощности

IX