Импульсный электронный ускоритель Советский патент 1981 года по МПК H05H9/04 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

Изобретение относится к ускорительной технике, предназначено для получения импульсных электронных пучков большой интенсивности для целей инжекции в ускорители на большие энергии, нагрева плазмы, получения {{излучения и т.д. Известен ускоритель, в котором энергия от высокочастотного генератора накапливается в длинном волноводном резонаторе стоячей волны. В боковых стенках резонатора выполнены пролетные отверстия, напротив установлены поворотные магниты. После накопления энергии в резонатор инжектируется электронный пучок, который, пролетев первый ускоряющий промежуток, поворачивается поворотным магнитом и попадает во второй ускоряющий промежуток, где снова ускоряется, и т.д. Однако такой ускоритель имеет малую величину ускоренного тока. Это связано с тем, что для нормальной работы ускорителя энергия, уносящаяся из резонатора электронным пучком, должна быть меньше энергии, поступающей в резонатор от генератора на период высокочастотного поля. Известен также импульсный электронный ускоритель, содержащий инжектор, генератор мощности, ускоряющий резонатор стоячей волны с пролетными отверстиями, являющийся накопителем СВЧ-энергии. У такого ускорителя большие размеры и вес, связанные с использованием высокочастотных устройств метрового диапазона длин волн. Это усложняет конструкцию ускорителя. При уменьшении рабочей длины волны размеры такого ускорителя уменьшаются, но при этом уменьшается длительность ускоренного тока. Кроме того, после прохождения головной части электронного пучка через ускоряющий промежуток наблюдается энергетический спад ускоряемых электронов. Цель изобретения - упрощение конструкции и уменьщение энергетического спада в процессе ускорения электронного пучка. Это достигается тем, что ускоряющий резонатор выполнен Б виде волноводного резонатора сантиметрового диапазона длиной L nAj4-Aj/2, где , 2, 3; длина волны в резонаторе, а пролетные отверстия , расположены в центре резонатора в боковых стенках. На чертеже представлена схема предлагаемого ускорителя. Ускоритель содержит высокочастотный генератор 1, резонатор 2, инжектор 3 и фокусирующие катушки 4. Ускоряющий резонатор выполнен на основе прямоугольного волновода, закороченного с обоих концов. Возбуждение резонатора происходит через отверстие связи у одного конца резонатора. В центре резонатора выполнены два пролетных отверстия. Энергия от высокочастотного генератора возбуждает резонатор на волне типа НютКогда напряженность электрического поля в резонаторе достигает максимума, в него инжектируется электронный пучок. Инжектором служит сильноточная наносекундная пущка. Длительность импульса инжектора должна быть равна времени пробега энергии электромагнитной волны вдоль резонатора. Стоячую волну в резонаторе можно представить в виде суммы двух волн, распространяющихся навстречу одна другой. Вначале пучком отбирается энергия у волн, которые движутся к ускоряющему промежутку от концов резонатора. Когда энергия этих волн передается в пучок, к ускоряющему промежутку начинают подходить волны, которые при начале ускорения распространялись от ускоряющего промежутка к концам резонатора и отражались от них. Таким образом, на выходе ускорителя пучок состоит из серии сгустков электронов. Число ускоренных сгустков равно числу полуволн, укладывающихся по длине резонатора. Длительность импульса ускоренного тока равна времени пробега электромагнитной волны по длине резонатора. Преимущество данного ускорителя - возможность ускорения больщих токов в импульсе наносекундно,й длительности. Так, используя генератор 10-сантиметрового диапазона мощностью 1 МВт, возможно ускорить токи 50-100 А до энергии 0,5 MB при длительности импульса 10 НС. Такой ускоритель может найти применение в различных областях науки и техники для инжекции электронов в сильноточные ускорители на больщие энергии, нагрева плазмы, получения импульсов мощного излучения и т.д. Формула изобретения Импульсный электронный ускоритель, содержащий инжектор, генератор мощности, ускоряющий резонатор стоячей волны с пролетными Отверстиями, являющийся накопителем СВЧ-энергии, отличающийся те.м, что, с целью упрощения конструкции и уменьщения энергетического спада в процессе ускорения электронного пучка, ускоряющий резонатор выполнен в виде волноводного резонатора сантиметрового диапазона длиной L nAi+At/2, где , 2, 3; Х - длина волны в .резонаторе, а пролетные отверстия расположены в центре резонатора в боковых стенках.

2