Индуктор линейного индукционного ускорителя Советский патент 1982 года по МПК H05H7/00 H05H11/00 

(54) ИНДУКТОР ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ

устройства газообеспечения к разрядникам.

При работе устройства управление разрядниками осуществляется по тригатронному способу, что сниж.ает амплитуду импульса зправляющего напряжения по сравнению с рабочим напряжением накопителя. Это позволяет уменьшить габариты и массу генератора управляющего напряжения. Известный индуктор позволяет формировать импульсы ускоряющего напряжения, близкие к прямоугольным, что обеспечивает больщую моноэнергетичность заряженных частиц в ускоряемом пучке.

Недостатком известн|0го устройства является сложность его конструкции из-за большого числа вводов коаксиальных волноводов в корпус индуктора от генератора управляющих импульсов и вводов газовых магистралей от устройства газообеспечения, а также из-за раздельных герметичных вводов двухпроводных коаксиальных волноводов и газовых магистралей к разрядникам коммутатора. Сложность конструкции увеличивает трудоемк ость обслуживания индуктора при его ревизии или профилактическом осмотре.

Целью изобретения является упрощение конструкции индуктора и уменьщение трудоемкости его обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном индукторе волноводы снабжены внутренним проводником в виде трубки из электропроводящего материала, которая изолирована от заземленных дисковых электродов и соединяет устройство газообеспечения с разрядниками, причем камера между дисковыми электродами выполнена герметичной и присоединена к устройству подачи в полость камеры изолирующей среды. Основания разрядных камер выполнены из диэлектрика с радиальными относительно оси индуктора каналами для внутреннего проводника волновода и снабжены металлическими крепежными деталями, которые соединяют детали разрядников между собой и с деталями индуктора. Трубка из электропроводящего материала выполнена разветвляющейся к управляющим электродам. Конец трубки размещен в отверстии основного электрода каждого разрядника и выполнен в виде управляющего электрода. Трубка выполнена с уменьщающимся внешним и внутренним диаметрами по направлению к управляющим электродам. Тороидальные камеры индуктора сообщаются между собой.

На фиг. 1 показан поперечный разрез индуктора; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - вид с торца при разветвлении внутреннего трубчатого проводника волновода к разрядникам многоканального коммутатора.

Индуктор содержит герметичный корпус, который образован внешней металлической обечайкой 1, заземленными через обечайку дисковыми электродами 2, 3 и 4, а также трубчатым изолятором 5, в вакуумируемой полости 6 которого производится ускорение заряженных частиц. Дисковый электрод 7 присоединен к вь1соковольтному зажиму источника тока зарядки и

образует совместно с электродами 2 и 3 распределенный накопитель электрической энергии - радиальную линию. Пространство между электродами ,2 и 7, 7 и 3 заполнено диэлектриком, например деионизованной водой. Вокруг области ускорения установлены равномерно по окружности газонаполненные разрядники 8 тригатронного типа, основные электроды 9 и 10 каждого из которых соединены электрически

с электродами линии соответственно 7 и 3. Корпус разрядной камеры каждого разрядника состоит из двух частей - основания 11 и изолятора 12, выполненных из диэлектрического материала, причем основание 11 размещено между электродами 3 и 4. Обе части корпуса механически соединены между собой при помощи крепежных деталей - винтов 13 и накладных колец 14. Посредством этих же деталей

производится герметизация разрядной камеры при сжатии уплотняющих прокладок 15, например, из резины и электрическое соединение электрода 10 посредством тонкого металлического диска 16 с электродом

3. Волновод 17, идущий от внешнего генератора, присоединяется к переходному разъему 18, гермети1чно установленному в отверстие обечайки 1. В изоляторе 19 разъема выполнен канал, к которому присоединена газовая магистраль 20 от системы газообеспечения. Ввод газа в разъем осуществляется сбоку, чтобы не увеличивать осевую протяженность индуктора (фиг. 2). Канал газа сообщается с полостью трубки

21 через отверстия в ее стенке, а трубка электрически соединена с внутренним проводником кабеля 17. Трубка 21 проложена между электродами 3 и 4 и образует от носительно них электрическую линию, причем фиксирование положения трубки осуществляется размещением между ней и электродами 3 изоляторов. Трубка может иметь вплоть до разрядника 8 одинаковый диаметр, но целесообразнее выполнять ее

с уменьщающимся внешним и внутренним диаметрами по направлению к коммутатору, Н апример составленной из герметично соединенных трубок разного диаметра. Герметизация ввода трубки достигается прокладкой из резины, сжимаемой посредством гайки или втулки при воздействии на нее накладки.

Трубка 21 (фиг. 3) разветвляется нервоначально на две одинаковых по длине трубки 22, которые, в свою очередь, разветвляются на две трубки 23.

Устройство работает следующим образом.

Камеры 8 разрядников заполняются сжатым газом до необходимого давления. От внешнего источника тока (чаще всего в качестве такового используется импульсный генератор умножения напряжения по методу Аркадьева-Маркса) заряжается емкость радиальной линии. По достижении между ее электродами 7, 2 и 3 определенной величины разности потенциалов срабатывает внешний генератор, и по волноводам начинает распространяться волна управляющего напряжения. Через разъемы 18 в обечайке 1 напряжение проходит в волноводы, образованные в индукторе трубкой 21 и электродами 3 и 4. По этим линиям импульсы достигают одновременно управляющих электродов всех разрядников коммутатора, инициируя синхронное срабатывание разрядников и соответственно создавая в области ускорения электрическое поле, параллельное оси индуктора, которое ускоряет заряженные частицы. Выполнение волновода с увеличивающимся волновым сопротивлением по направлению к управляющим электродам обеспечивает увеличение амплитуды напряжения по мере прохождения импульса.

При срабатывании раздельных разрядников или коммутатора в них повышается импульсное давление газа под действием проходящего в разрядном промежутке коммутируемого тока.

Ударная волна в газе срывает с поверхностей деталей в разрядной камере продукты эрозии электродов и других загрязнений и взвешивает их в газе, который, перемещаясь в полости трубки, остывает в ней, периодически расширяясь в местах сочленения разветвлений. Кинетическая энергия движущегося 1газа уменьщается, и взвешенные частицы осаждаются в полостях трубок. Чем сильнее увеличивается сечекие трубки волновода, тем эффективней очищается таз. Такое выполнение трубок способствует очистке полостей разрядных камер от загрязнений, что увеличивает стабильность работы и срок службы коммутатора, а следовательно, улучшает эксплуатационные характеристики индуктора. Грязь из трубок удаляется при профилактическом осмотре и ревизии индуктора, например, путем их промывки жидкими растворителями и продувке.

Если волновод в индукторе разветвляется (см. фиг. 3), то при согласовании волнового сопротивления участков волновода с их разветвлениями импульс напряжения достигает разрядников без изменения амплитуды, а при увеличении волнового сопротивления амплитуда импульса напря жения тоже увеличивается. Равенство

электрических длин волноводов обеспечивает одновременность подачи напряжения на все управляющие электроды и синхронность включения разрядников. Корреляция

электрических длин волноводов с их геометрическими длинами обеспечивает равенство сопротивлений потоку газа в трубках, что упрощает технологию наполнения разрядников смесью тяжелых и легких газов одинакового количественного состава. При срабатывании разрядников в них повышается давление газа, и продукты загрязнений выносятся в полости трубок. Выполнение их разветвлений с меньшим

общим поперечным сечением, чем сечение участка до его разветвления, способствует меньшему «забросу продуктов загрязнений в те разрядники, которые срабатывают несколько позже других или в которых

меньше по той или иной причине амплитуда разрядного тока.

В ре.-лльтате упрощается конструкция индуктора, что связано с уменьшением числа разделенных вводов волноводов и газовых магистралей через корпус индуктора, и в его многоканальный коммутатор, с упрощением вводов электропроводящих трубок в разрядники, с упрощением конструкций волноводов в индукторе, с упрощением разрядников, с уменьшением числа присоединений обеих полостей камер индуктора к системам подачи и откачки изоляции из полостей индуктора, с уменьшением собственного числа волноводов и газовых

магистралей, с отсутствием их пересечений в индукторе.

Уменьшается трудоемкость обслуживания индуктора при его нормальном функционировании, при монтаже, демонтаже,

профилактическом осмотре или ревизии, так как снижается число раздельных узлов и элементов, подлежащих сборке и разборке с последующей проверкой их герметичности, электропрочности и надежности контактных соединений, а также из-за обслуживания только одной системы для наполнения полостей индуктора.

Формула изобретения

60

1. Индуктор линейного индукционного ускорителя, содержащий две тороидальные камеры, в одной из которых, герметичной 1 соединенной с системой напуска в камеру изолирующей среды, размещены емкостной накопитель электрической энергии, управляемый многоканальный газонаполненный коммутатор, выполненный в виде параллельно включенных разрядников, в

другой тороидальной камере, образованной заземленными дисковыми электродами, один из которых служит электродом накопителя данного индуктора, а другой - электродом накопителя данного или смежного индуктора, размещены основания разрядных камер разрядников, волноводы с внутренними и внешними проводниками, соединяющие генератор импульсного напряжекия с управляющими электродами разрядников, а также проложены газовые магистрали, от устройства газообеспечения к разрядникам, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции индуктора и уменьшения трудоемкости его обслуживания, волноводы снабжены внутренним проводником в виде трубки из электропроводящего материала, которая изолирована от заземленных дисковых электродов н соединяет устройство газообеспечения с разрядниками, причем камера между дисковыми электродами выполнена герметичной и присоединена к устройству подачи в полость камеры изолирующей среды.

2.Индуктор по п. I, отличающийс я тем, что основания разрядных камер выполнены из диэлектрика с р1адиальными относительно оси индуктора каналами для внутреннего проводника волновода н снабжены металлическими крепежными деталями, которые соединяют детали разрядников между собой н с деталями индуктора.

3.Индуктор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что трубка из электропроводящего материала выполнена разветвляющейся к управляющим электродам.

4. Индуктор по пп. 1-3, отличающ и и с я тем, что конец трубки размещен в отверстии основного электрода каждого разрядника и выполнен в виде управляющего электрода.

5. Индуктор по пп. 1-4, отличающийся тем, что трубка выполнена с уменьшающимися внешним и В1 утренним диаметрами по направлению к управляющим электродам.

6. Индуктор по пп. 1-5, отличающийся тем, что тороидальные камеры индуктора выполнены сообщающимися между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Павловский А. И. Безжелезный индукционный линейный ускоритель. «Атомная энергия, 1970, т. 28, № 5, с. 432.

2. Павловский А. И. Мнолоэлементные ускорители на радиальных линиях. ДАЙ СССР, 1975, т. 222, № 4, с. 817 (прототип).

Фиг. 2

.