Устройство для резонансного ускорения заряженных частиц Советский патент 1982 года по МПК H05H9/00 

нитную линзу (например, квадрупольный триплет) 4 и электростатический разделитель с двумя внешними пластинами 5 и с двумя тонкими внутренними пластинами 6, ускоряющую секцию 7, два идентичных устройства для фазовой группировки заряженных частиц, содержащие литание от генератора-возбудителя 3, модулирующие резонаторы 8 (с продольным или поперечным электрическим полем) и пролетные участки 9 (прямолинейный участок или участок с группирующим магнитом); имеются также выходные резонат-оры 10, коллекторы И и фидеры 12 для перевода высокочастотной мощности от выходных резонаторов 10 в ускоряющую секцию 7. Траектории 13-18движения частиц проходят через резонатор 2, линзу 4, разделитель, выходные резонаторы 10 и ускоряющую секцию 7.

Устройство быть использовано для ускорения различных заряженных частиц, в частности для ускорения электронов.

Устройство работает следующим образом.

Электронный пучок ускоряется и предварительно фокусируется в высоковольтном источнике 1, ускоряющее напряжение которого стабилизировано. Выходящий из источника непрерывный электронный луч 13 развертывается линейно поперечным высокочастотным электрическим полем резонатора 2. Этот резонатор питается от маломощного возбудителя 3. Осевая траектория 14 соотвеггствуегг Частицам, прошедшим /резонатор 2 при нулевой фазе и фазе 180°; траектория 15 соответствует фазам ±90°.

Развернутый пучок после магнитной линзы 4 поступает в электростатический разделитель, где он расш,епляется на три пучка с осевыми траекториями 14 и 17. Осевая траектория 14 проходит между тонкими, охлаждаемыми водой внутренними пластинками 6 разделителя; находящиеся около этой TpiaeK TOip«M электроны следуют к ускоряющей секции 7. Траектории 16 соответствуют наиболее удаленным от оси частицам, прощедщим между внутренними пластинами. Фазы этих частиц находятся в окрестности нулевой фазы или фазы 180°. Поэтому после разделителя идущий к ускоряющей секции пучок состоит из сгустков, частота след01Ва ния которых вдво1е бошьше частоты генератора-возбудителя. Меняя зазор между внутренними пластинами, можно регулировать фазовую селекцию электронов: чем зазор меньше, тем сгустки короче. Оптимальная величина зазора определяется мощностью электронного пучка, выходящего из высоковольтного источника, приростом энергии электронов в ускоряющей секции 7, требуемой мощностью ускоренного лучка и тепловыми потерями высокочастотной мощности.

Траектории 17 соответствуют осевым траекторИЯм электронов, откланениым электростатическим полем разделителя. Находящиеся около этих траекторий электроны

следуют к выходным резонаторам 10 через модулирующие резонаторы 8 и пролетные участки 9. На выходе разделителя фазовая протяженность электронных сгустков, следующих с частотой генератора-возбудителя

по траектории 17, составляет около 180. В выходных резонаторах фазовая протяженность сгруппированных сгустков около 20°. Выходные резонаторы 10 настроены на вторую гармонику частоты генератора-возбудителя и возбуждаются синфазно. Электрическое поле выходных резонаторов торл:озит электроны, и мощность пучка преобразуется в высокочастотную мощность; остаточная энергня электронов рассеивается

в охлаждаемых коллекторах 11. Через фидеры 12 высокочастотная 1мощность от выходных резонаторов 10 поступает в ускоряющую секцию 7, также настроенную на вторую гармоникз генератора-возбудителя.

Высокий КПД предлагаемого устройства обеспечивается за счет инжектирования в генераторные и ускоряющую части предварительно разделенного пучка при полном использовании тока источника ускоренных

частиц. Наиболее перспективно использование данного устройства для ускорения электронов.

Формула Изобретения

Устройство для резонансного ускорения заряженных частиц, содержащее источники высокочастотной мощности, входы которых подключены к резонансной ускоряющей

структуре с источником ускоренных заряженных частиц, отличающееся тем,что, с целью повышения КПД устройства, между резонансной ускоряющей структурой и источником ускоренных заряженных частиц

расположено устройство для разделения непрерывного пучка на несколько дискретных пучков, причем один выход последнего устройства подсоединен к входу резонансной ускоряющей структуры, а остальные

выходы - к входам нсточников высокочастотной мощности.

Источники ииформ-ации, пр|Ииятыс во чваимание при экспертизе 1. Вальднер О. А., Власов А. П., Шальнов А. В. Линейные ускорители. М., Атомиздат, 1969, с. 130-132.

2. Арефьев А. В., Ленников В. Ф., Липатов В. П. Физический пуск сильноточного линейного ускорителя электронов «Факел. Труды четвертого всесоюзного совещания по ускорите.чям заряженных частиц, т. I. М., «Паука, 1975, с. 181 - 184 (прототип).

- 10