Высокочастотный ускоритель электронов Советский патент 1982 года по МПК H05H9/00 

(54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

1

Изобретение относится к ускорительной технике. Предлагаемое устройство может быть иснользовано в качестве рентгеновского аппарата для дефектоскопии.

Известны ускорители электронов, содержащие ускоряющую структуру (расположенные последовательно резонаторы, диафрагмированный волновод), источник высокочастотной мощности в виде отдельного генератора, электронную пушку и систему передачи высокочастотной мощности от генератора к ускоряющей структуре 1,2.

Наличие самостоятельного генератора и системы передачи высокочастотной мощности от генератора к ускоряющей структуре значительно усложняет известные конструкции, увеличивает габариты и снижает КПД ускорите рей.

Прототипом изобретения является устройство 3, в котором в качестве ускоряющей резонансной структуры используется расположенный в вакуумном объеме четвертьволновый коаксиальный резонатор, а источник высокочастотной мощности на генераторной лампе установлен на резонаторе, в полости которого расположена петля связи с разделительной емкостью. На одном из торцов резонатора установлена электронная пущка, рабочая поверхность ЭЛЕКТРОНОВ

2

катода которой обращена к внутренней полости резонатора. Откачка вакуумного объема производится магниторазрядными насосами.

Недостатки этого ускорителя - сложность конструкции и регулировки связи лампы с резонатором, нестабильность режима ускорения, значительные габариты и вес.

10

Действительно, прототип содержит двухконтурную систему, первый контур которой образован анодной цепью лампы, состоящей из распределенных параметров анода

15 и анодного бачка и реактивных параметров петли связи. Вторым контуром является высокодобротный коаксиальный резонатор. В этой двухконтурной системе одна из частот связи оказывается близкой к собственной резонансной частоте резонатора, который и определяет рабочую частоту ускорителя. Регулировка величины связи электронной лампы с резонатором производится изменением параметров (например, пло25 щади) петли связи.

-В этом ускорителе частоты связи двухконтурной системы оказываются близкими не только к собственной резонансной частоте коаксиального резонатора, но и к собст30 венной резонансной частоте контура связи

(так как эти частоты различаются Весьма незначительно). Возможность паразитного самовозбуждения системы на частоте контура связи, приводящего к прекращению ускорения, понижает надежность работы ускорителя. Кроме того, размещение элемента связи (петли) в вакуумной полости резонатора требует для регулировки связи развакуумирования объема, что затрудняет настройку ускорителя, требует при работе постоянно действующих средств откачки, которые усложняют конструкцию, увеличивают габариты и вес.

Целью настоящего, изобретения является повь1щение надежности устройства, упрощение его конструкции и регулировки связи лампы с резонатором, снижению габаритов и веса ускорителя.

Указанная цель достигается тем, что в высокочастотном ускорителе электронов,. содержащем коаксиальный вакуумный четвертьволновой резонатор, источник высокочастотной мощности на генераторной лампе, элемент регулировки связи лампы с резонатором и электронную нушку, ра;бположенную напротив одного из торцов внутреннего электрода резонатора, анод генераторной лампы закреплен на удаленном от пущки торце внутреннего электрода резонатора, который вакуумплотно соедилен с внешним электродом.

На чертеже изображена конструктивная схема предлагаемого высокочастотного ускорителя электронов, служащего для получения paHtreHbBCKOro излучения. Ус орйтель содержит катод 1, мишеНь 2, коаксиальный четвертьволновый резонатор 3 изолятор 4, лампу 5, элемент 6, рёг ЛИровкй связи лампы с резонатором, элемент обратной связи 7, корпус 8, ДрОССеЛЬ 9, водопровод 10, сеточный диск 11, дроссель 12.

Устройство работает следующим образом. В водопровод 10 подается вода, обеспечивающая охлаждение анода лампы 5 и внутреннего электрода резонатора 3. Через дроссель 9 подаётся toK накала , катода, а через дроссель 12 - напряжение питания анода лампы 5. При этом возбуждается а втОгёнёратор, и на емкостнОй Wasope резонатора возникает напряжение высокой частоты. При включении накала катода 1 нуЧбС yci OpeHHbix электронов Шпадаёт на мишень 2, рентгеновское излучение с которой направляется на йсследуёмйй объект.

В отличие от прототипа, в котором испиЖзЪвалйсь иедуК1ИвйаЯ связь, в предлагаемой к:онструкЦиИ применена емкостная свя1ь а1йьда лампы с рёЗонатОрЪм, вьтполненная так, что анод лампы 5 прЖоединен нШОсредственно ic внутревнему электроду резонатора 3, прй4ем величина связи может регулирЬМться йерёйещешем элемента регулировки связи 6, т. ё.ЙШёМёйГГем емкбстй Между анодом лампы 5 и корпусом 8.

ГТлл,.,г1т,ол.«лл frovnft vriUj-Tnvi IIUpft vrTtlflHPпие дополнительного резонансного элемента (петли связи) из анодной цепи приводит к тому, что собственная резонансная частота паразитного контура, образуемого распределенными параметрами анода лампы 5 и корпусом 8, оказывается значительно выше, чем собственная резонансная частота резонатора 3 (отношение частот приблизительно равно обратному отношению продольных размеров резонаторов и составляет величину порядка трех). Вследствие этого значительно повышается устойчивость работы генератора на рабочей частоте, которая определяется высокодобротным коаксиальным резонатором.

Вынесение элемеита регулировки связи 6 из вакуумного объема ускорителя, достигаемое постановкой высоковольтного изолятора 4, соединенного вакуумплотно с внутренним и внешцим электродами резонатора 3, значительно упрощает регулировку величины связи лампы с резонатором, так как регулировка производится без нарушения вакуума в системе. Это дает возможность выполнить ускоритель отпаянным, что в значительной степени упрощает его конструкцию и. снижает габариты и вес ускорителя.

С целью упрощения конструкции катодный контур связан с анодом лампь емкостной связью .(перемещаемый в сеточном, диске И элемент обратной связи 7).

Благодаря своим преимуществам перед прототипом предлагаемый ускоритель может быть выполнен в виде малогабарйтноного переносного устройства и использован в качестве портативного рентгеновского аппарата, применяемого в промышленности для дефектоскопии. -

..; Формула изобретения

Высокочастотный ускоритель электронов, содержащий коаксиальный вакуумный четвертьволновый резонатор, источник выcoкoчacтotнoй мощности, выполненный на генераторной лампе, элемент регулировки СВЯЗИ лампы с резонатаром и электронную пушку, расположенную напротив одного из торцов внутреннего электрода резонатора, отличающийся тe, что, с целью повышения Hafle ftocfM работЫ устройства, упрощения его конструкций и регулировки СВЯЗИ лампы с резонатором, снижения габйрйтов и веса ускорителя, анод генераторной ламйы Закреплен на удаленном от нуйкй торце внутреннего электрода резонатора, вакуумплотно соединен с внёШйнм электродом с помощью высоковольтного изолятора, а эЛемент рёгулй1з6бкй связи лампы с резонатором расПоЛо кёй вне. ВАкууЙНои области.

Источники информации, принятые во Внимание при экспертизе:

1. Викулов В. Ф., Милованов О. С. Ре/зонаторный ускоритель электронов. Сб. «Ускорители, вып. VIII. М., Атомиздат, 1966, с. 57.

2. Вальднер О. А., Пятнов Е. Г. Разработка и внедрение линейных электронных ускорителей. МИФИ. Сб. «Ускорители, вып. IX. М., Атомиздат, 1967, с. 5. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 1976928/18-25, кл. Н 05 Ц 9/00, 1974 (прототип).