УСКОРИТЕЛЬ С УСТРОЙСТВОМ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ПИТАНИЯ Советский патент 1999 года по МПК H05H7/02 

Изобретение относится к системам высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, конкретно к системам высокочастотного питания резонаторных секций ускорителей электронов от магнетронов.

Известно устройство, в котором для развязки генератора и секций используется волноводный мост [1]. Генератор подключен к входному плечу моста, а две идентичные резонаторные секции - к выходным плечам моста. Волны, отраженные от секций, отводятся в поглощающую нагрузку и на входе генератора отсутствуют, что обеспечивает развязку генератора и секций.

Недостатком устройства является наличие потерь мощности в поглощающей нагрузке.

Известен также ускоритель с устройством для высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный к первому плечу ферритового циркулятора, резонаторную ускорительную секцию, подключенную к второму плечу циркулятора, и поглощающую нагрузку в четвертом плече циркулятора [2].

Недостатком устройства является сравнительно малый КПД, определяемый тем, что значительная часть мощности генератора отражается от секции и рассеивается в поглощающей нагрузке, причем во время переходного процесса ускорения частиц не происходит.

Целью изобретения является повышение КПД ускорителя.

Это достигается тем, что в ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащем магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора, резонаторную ускорительную секцию, подключенную к второму плечу циркулятора, и поглощающую нагрузку, подключенную к четвертому плечу циркулятора, к третьему плечу циркулятора подключена через фазовращатель вторая резонаторная ускорительная секция.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры зависимости амплитуды ускоряющего поля Е, нормированной на установившееся значение Е_o, от времени t, нормированного на постоянную времени резонаторной секции τ.

Магнетрон 1 соединен волноводным трактом с первым плечом циркулятора 2. К второму плечу циркулятора 2 присоединена резонаторная ускорительная секция 3. В третьем плече циркулятора 2 установлен фазовращатель 4 и резонаторная ускорительная секция 5. В четвертом плече циркулятора 2 установлена поглощающая нагрузка 6.

На фиг. 2 эпюра 7 характеризует переходный процесс в секции 3, подключенной к второму плечу циркулятора 2, эпюра 8 - переходный процесс в секции 5, подключенной к третьему плечу циркулятора, эпюра 9 является суммой кривых 7 и 8 и характеризует переходный процесс в ускорителе в целом.

Устройство работает следующим образом. Волна, отраженная от секции 3, поступает через циркулятор 2 на вход секции 5 и возбуждает ее. Амплитуда волны, отраженной от секции 3, максимальна в нулевой момент времени, так как секция 3 представляет собой закоротку, коэффициент отражения от которой равен - 1. В процессе возбуждения секции 3 коэффициент отражения от нее уменьшается, поэтому уменьшается и амплитуда отраженной волны. Таким образом, возбуждение секции 5 в третьем плече циркулятора 2 осуществляется импульсом с амплитудой, максимальной в нулевой момент времени и плавно уменьшающейся до стационарного значения, вследствие чего ускоряющее поле в секции 5 максимально в начальной части высокочастотного импульса и уменьшается с течением времени (см. фиг. 2, эпюра 8). Использование мощности генератора, отраженной от секции 3 в переходном режиме, для создания ускоряющего поля в дополнительной секции 5 обеспечивает сокращение длительности переходного процесса в ускорителе в 2 - 3 раза и повышение его КПД (см. фиг. 2, эпюра 9). Фазовращатель 4 установлен для обеспечения оптимальной фазы влета сгустков из секции 3 в секцию 5.

Предлагаемое устройство позволяет сократить длительность переходного процесса в 2 - 3 раза, что приводит к увеличению на 40 - 60% полезной части высокочастотного импульса, используемой для ускорения частиц.

Ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора, резонансную ускорительную секцию, подключенную к второму плечу циркулятора, и поглощающую нагрузку, подключенную к четвертому плечу циркулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД ускорителя, он содержит вторую резонансную ускорительную секцию, подключенную к третьему плечу циркулятора через фазовращатель.

Ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора, резонансную ускорительную секцию, подключенную к второму плечу циркулятора, и поглощающую нагрузку, подключенную к четвертому плечу циркулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД ускорителя, он содержит вторую резонансную ускорительную секцию, подключенную к третьему плечу циркулятора через фазовращатель.