Ускоряющая секция Советский патент 1981 года по МПК H05H7/02 

1

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано при разработке линейных ускорителей заряженных частиц для научных и промышленных целей.

Известен линейный ускоритель, в котором ускорение заряженных частиц производится стоячей волной напряжения электромагнитных колебаний, . возбуждаемыхв коаксиальном резонаторе от высокочастотного генератора 11Недостатком этого устройства является то, что при уве.гшчеНИИ фазовойпротяженности сгустка ускоряемых час-15 тиц, заметным становится разброс ускоряемых частиц по энергиям.

Наиболее близким техническим решением является ускоряющая секция, содержащая коаксиальный резонатор, на- 20 груженный емкостью ускоряющих зазоров, образованных дрейфовой трубкой, помещенной на разомкнутом конце внутренней трубы резонатора, и внешней трубой . Резонатор возбуждается попереч- Z5 ной электромагнитной волной типа ТЕМ от автогенератора, частота колебаний которого определяется собственной резонансной частотой FO резонатора. Предварительное группирование частиц 30

: осуществляется в резонаторе-группирователе, пит кядемся от резонатора ускорителя через фазосдвигающую

цепь 2.

Одним из основных недостатков этого ускорителя является также большой разброс по энергии при ускорении интенсивных пучков, имеющих заметную фазовую протяженность. Более того при предъявлении жестких требований к величине энергетического разброса пучка, имрина этого фазового угла и, следовательно, интенсивность ускоренных частиц резко уменьшаются. Предварительное группирование ускоря,емых частиц с целью повышения интенсивности пучка,, путем увеличения фазового угла захвата в ускорительном режиме, связано с возрастанием об емной плотности пучка ;заряженных частиц, и в случае ускоренияинтенсивных пучков не приносит существенного эффекта.

Целью изобретения является повышение степени монохроматичности ускоряемого пучка.

Поставленная цель достигается тем, что в известную ускоряющую секцию, содержащую двухзазорный коаксиальный резонатор, нагруженный на дрейфовую

трубку, высокочастотный генератор, возбуждающий резонатор на частоте F, и подстроечные элементы введены допонительный генератор, сфаэированный с основным и частотой F , удовлетворяющей соотношению F ЗРо ,

Кроме того, один из подстроечных элементов резонатора выполнен ввиде емкостной диафрагмы, генератор частоты выполнен по схеме автогенератора с обратной связью через резонатор, а дополнительный генератор состоит из умножителя основной частоты F и усилителя мощности.

На чертеже изображена схема предлагаемого линейного ускорителя.

Резонатор 1 ускоряющей секции представляет собой короткозамкнутую на одном конце и нагруженную емкость дрейфовой трубки 2 на другом конце резонансную коаксиальную линию. На внешней трубе резонатора укреплена емкостная диафрагма 3, снабженная подстроечным элементом 4. Реэонатор| возбуждается с помощью петель связи 5 и б от основного автогенератора колебаний 7, с частотой FQ и дополнительного генератора с частотой F , выполненного, например, в виде последовательно соединенных умножителя частоты 8 и усилителя мощности 9, при этом F,/ 3Fo. Резонатор помещен в вакуумный объем 10.

Инжектируемые в ускоритель ионы ускоряются стоячей волной высокочастотного напряжения, приложенного к двум зазорам, образованным дрейфовой трубкой и внешней трубкой резонатора и далее поступают в тракт разводки пучка. Ускоряющее напряжение формируется в результате суперпозиции двух синфазных кратных колебаний, частоты которых находятся в отношении один к трем, соответственно. Условие кратности собственных резонансных частот резонатора Обеспечивается включением в него емкостного сопротивления, необходимая величина модуля которого устанавливается путем выбора размеров емкостной диафрагмы и ее положения по оси резонатора. Точная регулировка величины ёмкости диафрагмы осуществляется с помощью подстроечного элемента 4.

Использование в качестве резонатора ускорителя неоднородной резонансной коаксиальной линии, обладающей двумя кратными собственными резонансными частотами, и введение в состав системы высокочастотного питания дополнительного генератора позволяет произвести возбуждение резонатора на двух кратных частотах одновременно, что обеспечивает формирование ускоряющего напряжения негармонического вида, с плоской вершиной, В результате появляется возможность увеличить ширину фазового угла захвата заряженных частиц в ускорительный режим, и тем самым увеличить среднюю за период ускоряющего напряжения интенсивность пучка ускоренных частиц,

имеющего заданный энергетический разброс.

Формула изобретения

1. Ускоряющая секция, содержащая двухзазорный коаксиальный резонатор, нагруженный на дрейЛовую трубку, высокочастотный генератор, возбуждающий резонатор на частоте FO. и подстроечные элементы, отличающаяся тем, что, с целью повы шения степени монохроматичности ускоряемого пучка, введен дополнительный генератор, сфазированный с основным и частотой: F , удовлетворяющей следующему соотношению F ЗР. 2. Ускоряющая секция по п. 1, отличающаяся тем, что один из подстроечных элементов резонатора выполнен в виде емкостной диафрагмы, генератор основной частоты выполнен по схеме автогенератора с обратной связью через резонатор, а дополнительный генератор состоит из

умножителя основной частоты F и усилителя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Каретников В. Д. и др. Линейвые ускорители ионов, Атомиздат,

М., 1962, с. 14.

2.Аббульманов В. Г. и др. Протонно-ионный синхротрон Б-5. Труды X международной конференции по ускорителям заряженных частиц высоких . энергий, Серпухов, 1977, т. 1,с. 345 (прототип).