Токоприемник импульсного магнитного дефлектора Советский патент 1980 года по МПК H05H7/04 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в устройствах для отклонения пучков заряженных частиц. В ускорителях заряженных частиц для управления пучко.м применяют отклоняющие устройства, получившие название дефлектора (или инфлектора). Дефлектор располагают обычно в вакуумной камере и на его пластины подают импульс тока (магнитный дефлектор) или напряжения (электростатический дефлектор) в зависимости от конструкции. Форма напряжения или тока может быть любой в зависимости от назначения дефлектора. В таком дефлекторе его пластины служат одновременно и токоприемником, если на них попадает часть пучка частиц 1. Однако в этом случае невозможно при импульсном режиме работы в наносекундном диапазоне изготовить высоковольтный водоохлаждаемый ввод дефлектора. Поэтому приходится располагать дефлектор на наружной поверхности вакуумной камеры (она изготавливается в этом случае из изолятора) При таком расположении дефлектора часть пучка (или большая часть его, как в системе монохроматизации электронного пучка ускорителя ЛИУ-30/250) при отклонении попадает на стенки камеры и разрушает ее. Известно, что в клистронных импульсных усилителях (КИУ) токоприемник непосредственно используется для поглощения пучка заряженных частиц (электронов). Ближайшим к предлагаемому является токоприемник клистронного импульсного усилителя, расположенный в вакуумной камере и СОСТОЯШ.ИЙ из водоохлаждаемых пластин 2. Этот токоприемник получил название цилиндр Фарадея и представляет собой сплошной конический цилиндр из меди длиной около 250 мм. К недостаткам этого токоприемника можно отнести невозможность использования его в изолированной вакуумной камере дефлектора, так как он полностью экранирует его магнитное поле из-за возникновения вихревых токов в стенках своего корпуса. Целью изобретения является исключение эффекта экранирования магнитного поля дефлектора токоприемником и одновременно предохранение изолированной вакуумной камеры от разрушения отклоняемыми частицами. Цель достигается тем, что устройство, состоящее из водоохлаждаемых цилиндрических пластин, выполнено в виде двухсторонней гребенки, пластины попарно вставлены друг в друга со смещением, равным 1/2 шага гребенки, причем входящие в зазор элементы гребенки не касаются оснований соседних, одни концы пластин объединены сборным водоохлаждающим коллектором, а другие изолирующими (например, керамическими) втулками вставлены в стягивающее кольцо. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, состоящее из четырех продольных пластин-гребенок; на фиг. 2 - расположение токоприемника в вакуумной камере. На фиг. 1 показано: продольные элементы, образующие цилиндрическую поверхность токоприемника, 2 - трубки водоохлаждения, 3 - коллекторы, 4 - керамические втулки, 5 - стягивающее кольцо, 6 - сборный коллектор, 7 - вакуумноплотный проточный флапец. На фиг. 2 показано: 8 - дефлектор, 9 - изолированная вакуумная камера, 10 - токоприемник, П -.трубка водоохлаждения 12 - направление движения электронного пучка, 13 - направление отклоняющего магнитного поля дефлектора, 14 - направление продольного фокусирующего магнитного поля. Соединение продольных элементов в такой конструкции токоприемника не содержит замкнутых контуров для вихревых ЭДС. При распространении импульса тока по дефлектору в пластинах токоприемника не возникают вихревые токи, искажающие и ослабляющие магнитное поле. Расстояние .между элементом гребенки и их высота выбираются из соотнощения импульсного магнитного поля отклонения и постоянного магнитного поля, предназначенного для проводки через дефлектор неотклоняемой части пучка (т. е. из возможных углов отклонения частиц). Число продольных элементов и толщина зубцов зависят от мощности осаждающейся части пучка и возможностей охлаждающей системы. Положительной особенностью предлагаемого устройства является также и то, что оно может быть использовано в устройствах диагностики пучка, расположенных аналогично импульсному магнитному дефлектору на наружной поверхности изолированной вакуумной камеры. Для дефлекторной секции системы монохроматизацки электронного пучка ускорителя ЛИУ-30/250 был изготовлен предлагаемый токоприемник. Длина цилиндрической части его составляет 428 мм, наружный и внутренний диаметры равны соответственно 60 и 46 мм, а расстояние между элементами гребенки 2 мм, так что вакуумная камера защищена от электронов с углом отклонения до 75°. Так как по условиям монохроматизации все электроны, находящиеся на фронте и спаде ускоряемого импульса частиц должны быть поглощены в дефлекторе, токоприемник охлаждается водой, которая позволяет снимать мощность нагрева до 2 кВт. Магнитное поле отклонения, как показали испытания, полностью и без искажения проходит внутрь камеры. Формула изобретения Токоприемник импульсного магнитного дефлектора, состоящий из водоохлаждаемых пластин, отличающийся тем, что, с целью исключения эффекта экранирования магнитного поля дефлектора, продольные цилиндрические пластины токоприемника выполнены в виде двухсторонней гребенки и попарно вставлены друг в друга со смещением, равным 1/2 щага гребенки, причем входящие в зазор элементы гребенки не касаются оснований соседних, одни концы пластин объединены сборным водоохлаждающим коллектором, а другие - изолирующими втулками вставлены в стягивающее кольцо. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ускорители. Под ред. Б. Н. Яблокова, пер. с англ. М., Госатомиздат, 1962, с. 5. 2.Иванов А. Б., Сосновкин Л. Н. Импульсные передатчики СВЧ. М., «Советское радио, 1956, с. 9 (прототип).