Источник СВЧ мощности для питания ускоряющих систем ускорителей заряженных частиц Советский патент 1982 года по МПК H05H7/02 

Изобретение относится к ускорительной технике.

На малосекционных линейных ускорителях электронов наиболее надежным и недорогим в изготовлении и эксплуатации источником СВЧ-мощности является автогенератор, в котором использован мощный импульсный усилительный клистрон с цепью положительной обратной связи.

Известно устройство для питания СВЧ-мощностью ускоряющих систем ускорителей запряженных частиц, содер жащее мощный импульсный усилительный клистрон и цепь положительной обратной связи, включающую аттенюатор, фазовращатель ифильтрующий злемент, в качестве которого использована ускоряющая секция Cl J.

В этом устройстве клистрон работает в импульсном режиме, поэтому СВЧ-мощность в импульсе на выходе клистрона появляется с некоторым запаздыванием по отношению к импульсу анодного напряжения, при зтом длина цепи обратной связи настолько велика за счет применения секции, что даже при длине секции в 1 м врюмя установления колебаний составляет 2,75 МКС, т.е. для генерирования импульсов с длительностью менее 3 МКС зта схема вообще непригодна. Кроме того, из-за наличия шумов в клистроне момент возникновения.колебаний в автогенераторе носит случайный хаотический характер от импульса к импульсу, из-за чего длительность генерируемого сигнала еще более сокращается.

Известен также источник СВЧ-мощности для питания ускоряющих систем ускорителей заряженных частиц, содержащий мощный импульсный усилительный клистрон и цепь положительной обратной связи с направленным от ветвителем и дополнительным генератором 2 .

Описанное устройство также обладает недостатком, приводящим к снижению эффективности использования системы, так как мощность от дополнительного генератора вводится в цепь обратной связи либо через элемент связи, который ослабляет дополнительную мощность в сотни раз, либо через двойной волноводный тройник, который делит эту мощность на две части. Одна часть по цепи обратной связи поступает на вход клистрона, а вторая часть бесполезно теряется в нагрузке или в волноводном тракте. Следовате:льно, на вход клистрона мощность от дополнительного генератора поступает не полностью, поэтому КПД такого источника СВЧ-мощности низок (не превышает 70%).

Целью изобретения является повышение КПД устройства.

Цель достигается тем, что выход дополнительного генератора подключен к вспомогательному плечу бокового волновода направленного ответвителя.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого источника СВЧ-мощности для односекционного ускорителя; на фиг. 2 - блок-схема предложенного источника СВЧ-мощности для питания ускорителя, содержащего несколько секций; на фиг. 3 - график зависимости времени установления СВЧ-колебаний на выходе автогенератора от мощности Дополнительного генератора.

Приведенная на фиг. 1 схема источника СВЧ-мощности содержит импульсный ускорительный клистрон 1, работающий в автогенераторно - режиме, обеспечивающий СВЧ-питание одНосекционного ускорителя 2. Часть выходной мощности клистрона через на правленный ответвит ль 3 и цепь обратной связи поступает на вход клистрона 1. Цепь обратной связи состоит, например, из последовательно соединенных блока 4 защиты, аттенюатора 5 фазовращателя 6 и стабилизирующего резонатора 7. Дополнительный генератор 8 подключен к цепи обратной связи, к вспомоагтельному плечу бокового волновода направленного ответвителя.

Схема работает следующим образом.

При подаче на клистрон импульса анодного напряжения начинается развитие процесса генерации колебаний. Через некоторое время на выходе клисрона появляется СВЧ-мощность. Так как дополнительный генератор подключен к вспомогательному плечу бокового волновода направленного ответвителя, то его мощность используется полностью. По сравнению с прототипом где применяется двойной трЬйник, это приводит к уменьшению установления колебаний в 2-3 раза, а КПД устройства повышается примерно на 10%.

Приведенную на фиг. 2 схему целесообразно использовать для питания ускорителей заряженных частиц, содержащих несколько секций, но не более 10-12 шт. Для этого необходимо один из клистронов, питающих секции ускорителя 2, использовать в качестве автогенератора, часть выходной мощности которого подают на входы остальных клистронов.

При определении зависимости времени установления СВЧ-колебаний на выходе автогенератора, имеющего предлагаемую конструкцию (фиг. 3), использовался автогенератор на основе КИУ-53 с длительностью выходного импульса не более 10 мкс. В качестве дополнительного генератора можно использовать СВЧ-генератор с уровнем выходной мощности до 120 Вт.

Из графика видно, что увеличение мощности дополнительного генератора приводит к уменьшению времени установления

колебаний,что особенно важно,как указано выше,при работе с короткими импульсами на выходе автогенератора.

ИСТОЧНИК СВЧ-МОЩНОСТИ ДЛЯ ПИ?DAHИЯ УСКОРЯЮЩИХ СИСТЕМ УСКОРИТЕЛЕЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий мощный импульсный усилительный Тслист- рон и цепь положительной обратной связи с направленным о±ветвителем и Дополнительным генератором, о т- личающийся тем, что, с целью повышения КПД устройства, вы~ .ход дополнительного генератора подключен к вспомогательному плечу бо- .кового волновода направленного ответ- вителя. .^л•^Kjсо4^*ч1СХ)сь