Устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя Советский патент 1985 года по МПК H05H7/02 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что защитный разряд: ник выполнен в виде двух отрезков коаксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой с 910 107 центральным сквозным отверстием, и имеет два разрядных промежутка между металлической диафрагмой и окончаниями внутренних проводников отрезков коаксиала с обеих сторон диафрагмы.

1. УСТРОЙСТВО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ПИТАНИЯ РЕЗОНАТОРНЫХ СЕКЦИЙ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход О П .через направленный ответвитель подключен к двум узлам связи двух резонаторньпс секций и фиксированному аттенюатору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при пробоях в резонаторных секциях, в устройство введены защитный разрядник и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответйителя, а другим концом - к защитному разряднику, при этом длина отрезков линий связи кратна половине длины волны генератора, а место их подключения удалено от узлов связи на расстояние, ° которое кратно нечетному числу чет(Л вертой части длины волны генератора. О п

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь зовано при разработке систем ВЧ-питания многосекционных линейных ускорителей. Известно устройство, содержащее генератор, трехплечий мост, фазовра щатель, балластные нагрузки и резонатор, подключенный к двум одинаковым выходам генератора через два направленных отверстия Dj В процессе работы известного устройства при подаче ВЧ-мощности в резонатор в последнем возможно появление пробоев. Недостатком извест ного устройства является его малая ,надежность при появлении пробоев, которые приводят к перенапряжению в элементах устройства ВЧ-питания и выходу их из строя. Прототипом данного изобретения яв ляется устройство высокочастотного п тания резонаторных секций линейного уско штеля, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выход предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход через направленный (ответвитель подключен к двум узлам связи двух резонаторных секций и фиксированному аттенюатору 2 . При работе известного устройства пробой одного из резонаторов соответ ствует режиму короткого замыкания в сечении узла связи этого резонатора в то время как другой резонатор находится в рабочем режиме В итоге оконечный генератор оказывается вклю ченньм на рассогласованную нагрузку так как не выполняется условие идеитичности нагрузок выходных плеч направленного ответвителя. Так как да ная система ВЧ-питания использует в качестве сигнала обратной связи отраженную волну, то в случае, когда значение коэффициента отражения в сечении узла связи резонатора близко к единице, оконечный генератор, охваченный кольцом обратной связи, рабо- . тает в режиме с глубокой положительной обратной связью, что по данной схеме приводит к резкому возрастанию его коэффициента усиления и выходной ВЧ-мощности, а следовательно, и к многократным перенапряжениям в элементах конструкции генератора, элементах системы ВЧ-питания. Рассмотренные эффекты при ограниченном запасе по электрической прочности в реальных конструкциях приводят к пробоям в системе ВЧ-питания и ее отказу.j Таким образом, недостатком известного устройства является его недостаточная надежность при пробоях в резонаторах. Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение надежности работы устройства при пробоях в резонаторных секциях. Поставленная цель достигается тем, что в устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход через направленный ответвитель подключен к двум узлам свя зи двух резонаторных секций и фиксированному аттенюатору, введены защитный разрядник и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответвителя, а другим концом - к защитному разряднику, при этом длина отрезков линий связи кратна половине, длины волны генератора, и место их подкл чения удалено от узлов связи на ра стояние, которое кратно нечетному числу четвертой части длины волны генератора. Поставленная цель достигается также и тем, что защитный разрядник выполнен в виде двух отрезков аксиала, разделенных между собой м таллической диафрагмой с центральным сквозньм отверстием, и имеет два разрядных промежутка между мет лической диафрагмой и окончаниями внутренних проводников отрезков коаксиала с обеих сторон диафрагмы. На фиг, 1 показана схема системы ВЧ-питания резонаторов линейного ускорителя; на фиг.2 дан вapиaнт конструкции ВЧ-разрядника защиты с Двумя взаимоупрявляющими разрядными промежутками,соединенными между собой коротким плазменным каналом. Устройство содержит резонаторы подключенные к оконечному каскаду генератора 2 при помощи направленно го ответвителя 3 в каждое из выходных плеч которого на расстоянии ( т (2н + 1), (где Д - длина волны, rt 0,1,2,...) от сечения узлов 4 связи включены два отрезка линии 5

которых подключены к ВЧ-разряднику 6 защиты. Плечо направленного ответвителя 3, в котором выделяются отраженные волны, подсоединено через фиксированный аттенюатор 7 к одному из входных плеч Т-моста 8 сложения мощностей, другое входное плечо которого подключено к выходу предоконеного каскада ВЧ-генератора 9.

Одно выходное плечо Т-моста 8 сложения мощностей соединено с входо оконечного каскада генератора 2, а другое - с согласованной балластной нагрузкой 10.

ВЧ-разрядник 6 защиты состоит из корпуса 11, являющегося наружным проводником двух отрезков коаксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой 12с центральным сквоным отверстием и двух внутренних проводников 13 отрезков коаксиала с обеих сторон металлической диафрагмы.

После пробоя обоих разрядных промежутков ВЧ-разрядника 6 короткое замыкание в сечении через отрезки линии 5 связи, кратные полуволне, трансформируется в короткое замыкание в сечениях подключения отрезков линий 5 в выходных плечах направленного ответвителя 3. При этом коэффициент отражения в этих сечениях становится равным -1, что равносильно холостому ходу в сечениях узлов 4 связи.

Условие идентичности нагрузок выходных плеч направленного ответвителя 3 будет выполнено, и оконечный каскад ВЧ-генератора 2.вновь окажется включенным на согласованную нагрузку. Холостой ход в сечениях узлов 4 связи приводит к появлению на входе моста 8 сложения сигнала отраженной волны в фАзе, при которой на входе оконечного каскада генератора 2 амплитуда возбуждения равна половине арифметической ризницы амплитуд сигналов предоконечного генератора 9 и 074 Металлическая диафрагма 12 являёт ся общим электродом двух разрядных промежутков разрядника 6, вторыми электродами являются окончания внутренних проводников 13 с обеих сторон диафрагмы 12. Устройство работает следующим образом. . При пробое одного из резонаторов 1 короткое замыкание в сечении его узла 4 связи через отрезок линии связи длиной 7 (2п + 1) трансформируется в холостой ход в сечении подключения соответствующего отрезка линии 5 связи. При этом коэффициент отражения в этом сечении равен +1. Аварийное перенапряжение в сечении подключения линии 5 вызовет пробой соответствующего разрядного промежутка ВЧ-разрядника 6. Через сквозное отверстие (плазменный канал) в металлической диафрагме 12 производится инжекция свободных электронов и ультрафиолетовая подсветка из облас ти ВЧ-разряда сработавшего разрядного промежутка в другой разрядный промежуток, образованный одним из электродов - проводником 13 и электродом-диафрагмой 12, ионизация газа в котором способствует его быстрому пробою рабочим уровнем ВЧ-напряжения в сечении подключения второго Г) отрезка линии 5 связи.

отраженной волмы. При правильной настройке системы амплитуда сигнала возбуждения упадет до нуля.

Сквозное отверстие в металлической диафрагме 12 по ВЧ представляет собой запредельный волновод и тем самым осуществляет ВЧ-развязку выходных плеч направленного ответвителя 3.

Кроме приведенного примера конструкции ВЧ-разрядника представляется возможным использовать газовые разрядники тригатронного типа, включенные непосредственно в выходные плечи направленного ответвителя, на расстоянии,- кратном нечетному числу четвертей волн, запуск которых производится с помощью цепи вспомогательного поджи.га.

1 с:

/5

Однако в этом случае наряду с усложнением конструкции, обусловленным дополнительным источником питания и датчиками перенапряжения в линии связи, существенно снизится быстродействие, а следовательно, и эффективность защиты.

Данное устройство ВЧ-питания резонаторов линейного ускорителя в отличие от известного позволяет осуществить надежную работу при пробоях в резонаторах ускорителя. В случае пробоев в резонаторах будет происходить быстрый сброс ВЧ-мощности генератора и тем самым будет предотвращено разрушение элементов конструкции системы и вь4ход ее из строя.

/J

1/г.2