Система возбуждения резонатора ускорителя Советский патент 1987 года по МПК H05H7/00 

V

е

5 00

%

as о

4

сл Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке, систем высокочастотного питания резонаторных стру тур линейных ускорителей ионов. Известна система возбуждения резонатора ускорителя, содержащая основной источник ВЧ-мощности и дополнительный предвозбудитель. В известном устройстве в начале рабочего цикла осуществляется быстрое предварительное возбуждение резо натора от дополнительного предвозбудителя, и только после прохождения зоны вторичного электронного резонан ного разряда, включается основнЪй ис точник ВЧ-мощности. Недостатком известного устройства является его сложность, так как оно содержит два источника ВЧ-мощности, работа которых должна быть специальным образом синхронизирована. Прототипом- данного изобретения яв ляется система возбуждения резонатора ускорителя, содержащая ВЧ-генератор, подключенный к резонатору через линию связи, и источник импульсного напряжения, подключенный к ВЧ-генера тору. Б известном устройстве подавление вторично-электронного резонансно го разряда достигается быстрым подня тием уровня ВЧ поля в резонаторе уск рителя со скоростью нарастания не ме нее 5-7 КБ/МКС, что обеспечивается использованием быстродействующих (с .малой постоянной времени) усилительных каскадов генератора, быстродейст вунндего импульсного модулятора анодного напряжения, и расстройкой систе мы возбуждения относительно рабочей частоты с целью снижения нагруженной добротности резонатора. Практическая реализ ация перечисленных выше мер значительно усложняе систему возбуждения резонатора, что и является ее недостатком. Целью данного изобретения являетс устранение указанного недостатка, т.е. повышение эффективности подавле ния вторичного электронного резонанс ного разряда в резонаторе и упрощение системы. Поставленная цель достигается тем, что в системе возбуждения резонатора ускорителя, содержащей ВЧ-генератор подключенный к резонатору через линию связи, и источник импульсно1 о напря5жения, подключенный к ВЧ-генсратору, линия связи содержит четвертьволно-; вой разомкнутый коаксиальный шлейф с двухэлектродным искровьм разрядником на разомкнутом конце, включенный в линию связи, причем один электрод разрядника объединен с внутренним проводником коаксиального шлейфа, а второй электрод изолирован от наружного проводника щлефа проходным конденсатором и соединен с источником импульсного напряжения. Изобретение представлено: на фиг.1структурная схема устройства в целом, на фиг.2 - конструкция четвертьволнового коаксиального шлейфа с двухэлектродным искровым разрядником. Устройство состоит из ВЧ-генератора 1- с источником 2 анодного питания, линии 3 связи с включенной в нее управляемой резонансной неоднородностью 4 типа Короткое замыкание - холостой ход, резонатора 5 ускорителя. Управляемая резонансная неоднородность 4, вьшолненная на основе четвертьволнового коаксиального шлейфа, состоит из наружного проводника 6, внутреннего проводника, который также является электродом искрового разрядника. Искровой разрядник является управляемым элементом неоднородности и состоит из двух электродов 7 и 8. Электрод 8 соединен с источником 2 анодного питания ВЧ-генератора и изолирован от. наружного проводника проходным конденсатором 9. В качестве управляемого элемента резонансной неоднородности могут быть использованы также электровакуумные или газоразрядные приборы, обеспечивающие необходимое быстродействие переключения одного состояния в другое. Устройство работает следующим образом. При включении источника 2 анодного питания высокое напряжение попадает на генер атор 1 и электрод 8 искрового разрядника, с одновременным зарядом конденсатора 9. При отсутствии разряда между электродами 7 и 8 управляемая резонансная неоднородность представляет соgg бой разомкнутый на конце четвертьволновый шлейф.. Холостой ход конца шлейфа трансформируется через четвертьволновый отрезок линии как Короткое замыкание в линии 3 связи. Электри 1еская длина линии 3 связи между генератором I и управляемой резонансной неоднородностью 4 должна быть кратна половине длины волны. Тогда генератор 1 окажется нагруженным на короткое замыкание. Вся мощность будет рассеиваться на аноде лампы выходного каскада генератора 1 Констр гкция мощных генераторных.ламп рассчитанных на работу с несогласованной нагрузкой, позволяет рассеивать на аноде достаточно большую, мощ ность. При достижении заданной величины анодного напряжения., достаточной для того, чтобы генератор 1 возбудил вакуумированный резонатор 5 ускорителя до уровня ВЧ-поля, превьшакядего в несколько раз уровень возникновения ВЧ-вторично-электронного резонансного разряда, напряжение на электроде 8 достигает величины, достаточной для пробоя промежутка между электродами 7 и 8. В течени разряда между электродами 7 и 8 управляемая резонансная неоднородность представляет собой короткозамкнутый четвертьволновый шлейф - металличес кий изолятор. Короткое замыкание шлефа трансформируется в линию 3 свя зи как холостой ход и генератор I оказывается нагруженным на резонатор 5 ускорителя. В этом случае, при воз буждении резонатора, время запаздывания будет определяться временем срабатьшания искрового разрядника и не будет зависеть от быстродействия источника анодного питания, возбудителя и усилительных каскадов генератора. Время срабатывания искровых разря ников составляет не более десятков наносекунд, что обеспечивает необходимую начальную скорость нарастания ВЧ-поля в вакуумированном резонаторе ускорителя. Кроме того, при пробое разрядного промежутка между электродами 7 и 8, линия связи вместе с выходной цепью 5 генератора и резонатором ускорителя оказьшается подключенной к заряженному до высокого напряжения проходному конденсатору 9. В силу колебательных свойств длинной линии, в линии 3 связи, которая вместе с резонансной системой генератора 1, резонатором 5 ускорителя и проходным конденсатором 9 представляет собой ВЧ-колебательный контур; развивается ударный, с KpyTbiM передним фронтом, колебательный затухающий процесс с выбранной частотой расстройки относительно рабочей частоты генератора. Колебания на частоте расстройки способствуют нарушению условий существования ВЧвторичного электронного резонансного разряда. Величина емкости проходного конденсатора 9 определяет количество запасенной энергии для поддержания затухающего колебательного процесса в течение заданного времени. Частота расстройки системы задается либо выбором длины линии связи, либо некоторой расстройкой разонан-. сных систем ускорителя и генератора. В процессе установления номинального уровня ВЧ-поля в резонаторе усилителя, разряд между электродами 7 и 8 поддерживается малыми затратами эйер-, гии самого ВЧ-генератора и постоянным напряжением источника анодного питания. При необходимости, электроды 7 и 8 могут быть механически закорочены. Наличие в системе возбуждения резонатора ускорителя быстродействующей управляемой резонансной неоднородности типа короткое замыкание холостой ход введенньй в линию связи, исключает необходимость в дополнительном источнике питания, дополнительной мощной ВЧ-генераторной аппаратуре, быстродействующим импульсном модуляторе анодного питания, что и упрощает Данное устройство по сравнению с прототипом.

в

mi

Ч/

СИСТЕМА- ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЗОНАТОРА УСКОРИТЕЛЯ, содержащая ВЧ-генераторл подключенный к резонатору через линию связи, и источник импульсного напряжения, подключенный к ВЧгенератору, о тличающаяся тем, что, с целью повьшения эффективности подавления вторичного электронного резонансного разряда в резонаторе и упрощение системы, линия содержит четвертьволновый разомкнутый коаксиальный шлейф с двухэлектродным , искровым разрядником на разомкнутом конце, включенный в линию связи, при этом, один электрод разрядника объединен с внутренним проводником коаксиального шлейфа,а второй электрод изолирован от наружного проводника i шлейфа проходным конденсатором и соединен с источником импульсного на(П пряжения .