Ускоритель заряженных частиц Советский патент 1985 года по МПК H05H9/02 

i

fofl

со ;о сд

Од СО N « Предлагаемое изобретение относит ся к ускорительной технике, конкрет но к ускорителям заряженных частиц с сильноточными пучками и малой дли тельностью импульса тока, и предназ начено для использования в ядерной физике, радиационной химии, актива- ционном анализе, дефектоскопии, луч вой терапии и т.п. Известен ускоритель заряженных ч тиц с накоплением в течение большей части импульса высокочастотной ) энергии в системе высокодоброт1п 1х резонаторов. Ускоритель состоит из задающего ВЧ генератора, импульсного фазовращ теля со сдвигом фазы на 180°, клист ронного усилителя мощности, инжекто ра, ускоряющей секции и накопительного устройства, состоящего из двух резонаторов, включенных через щеле вой трехдедибельный мост. В течение первой части ВЧ импуль са ВЧ энергия запасается в резонато рах, затем,следует резкий переброс фазы колебаний на 180 , и в результате на вход ускоряющей секции в течение второй половины импульса поступает энергия от ВЧ генератора и энергия, запасенная в накопительном устройстве. Основные недостатки рассматривае мого ускорителя следукяцие. 1.Сложная технология изгбтовления и настройки, а следовательно, и высокая стоимость элементов накопительного устройства. 2.На высоком уровне мощности возникают значительные перенапряжения в ВЧ тракте и накопительном устройстве, что, в свою очередь, приводит к ВЧ пробоям. Наиболее близок к предлагаемому устройству линейный ускоритель электронов, состоящий из инжектора, первой ускоряющей секции, источника ВЧ мощности, устройства для инверсии фазы ВЧ сигнала, второй уско ряющей секции, вход и выход которой соединены цепью обратной связи с фазовращателем. Вторая секция вместе с каналом обратной связи и фазовращателем образуют резонатор бегущей волны (РБВ, который выполняет функции накопительного и ускорянлцего устройства. 2 Основным недостатком ускорителя является большой разброс частиц по энергии на выходе ускорителя, обусловленньй спадом напряженности электрического поля во второй секции после переброса фазы Ё.Ч волны. . Целью предлагаемого изобретения является уменьшение энергетического разброса частиц на выходе ускорителя. Поставленная цель достигается тем, что в .известный линейный ускоритель заряженных частиц, содержащий источник мощности с частотой ig и последовательно расположенные инжектор заряженных частиц и .. две ускоряющие секции, причем пер вая подключена к источнику мощности, а вторая выполнена в виде резонатора бегущей волны, введен дополнительно инжектор-группирователь на частоте (,/2, который установлен перед ускорителем соосно с инжектором, причем резонатор бегущей волны настроен на частоту i(,/2, а вдоль оси электронно-оптической системы инжектора ускорителя выполнен сквозной пролетный канал. Структурная схема предлагаемого ускорителя приведена на чертеже. Ускоритель состоит из инжектора- группирователя 1, инжектора 2, первой ускоряющей секции 3, второй ускоряющей секции 4,вход ивыход которой соединены цепью обратной связи с фазовращателем 5, и источника 6 ВЧ мощности, первой ускоряющей секции. Вторая секция 4 вместе с каналом обратной связи и фазовращателем 5образуют резонатор бегущей волны (РБВ. Источник 6 ВЧ мощности и первая ускоряющая секция работают на частоте Ijj , а инжектор-группирователь 1 и вторая ускоряющая секции 4 - на частоте i /2. Конструктивно инжектор 2 выполнен таким образом, что сруппированнь е сгустки из инжектора- группирователя 1, пролетая через инжектор 2, поступают на вход первой ускоряющей секции 3, Для питания инжектора -, группирователя можно ис пользовать дополнительный источник ВЧ мощности с частотой fo/2, работающей в синхронном режиме с источником ВЧ мощности. В течение первой (начальной) части импульса ВЧ мощности включен инжектор-группирователь 1, а инжектор 2 выключен, Сгруппированные сгус ки из инжектора-группирователя 1 с частотой следования „/2 набирают энер гию в первой ускоряющей секции 3. При влетэ ускоренного пучка из первой секции в РБВ происходит возбуждение второй секции, причем время нарастания поля излучения до установившегося значения определяется добротность резонатора. Поле во второй секхщи возбуждается в противофазе колебаний в инжекторе-группирователе. Если в некоторый 1«эмент ВЧ импульса выключить инжектор-группирователь 1 и одновременно включить инжектор 2, то электроны, ускоренные в первой 24секции, будут получать дополнительный прирост энергии во второй ускорякицей секции. Причем, так как сгустки частиц из первой секции поступают во вторую секцию с частотой следования io , а в РБВ настроен на частоту , то часть сгустков, влетающих в резонатор, будет дополнительно ускоряться, а другая часть отдавать свою энергию. Таким образом, на вьпсоде установки можно получить моноэнергетичный пучок заряженных частиц. Энергетический разброс в данном ускорителе оказывается в 2 раза меньше, чем в известном.

УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий источник мощности с частотой |j и - последовательно расположенные инжектор заряженных частиц и две ускоряющие секции, причем первая подключена к источнику высокочастотной мощности, а вторая выполнена в виде резонатора бегущей волны, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергетического разброса частиц на выходе ускорителя, введен инжектор-группирователь на частоте i.12, который установлен перед ускорителем соосно с инжектором, причем резонатор бегущей волны настроен на частоту „/2, а вдоль оси электронно-оптической системы ин$ жектора ускорителя выполнен сквозной пролетный канал. сл