Устройство для выпуска пучка заряженных частиц из ускорителя
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПУСКА ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ИЗ УСКОРИТЕЛЯ, содержащее корпус с установленным в нем клапаном с выпускным отверстием, соосным пучку заряженных частиц, механизм привода клапана и блок синхронизации , связанный с механизмом привода и блоком управления пучком заряженных частиц, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса работы устройства , оно снабжено установленной за выпускным отверстием клапана герметичной проставкой с системой вакуумной откачки, на противоположном торце которой расположена фольга, причем длина проставки определяется соотношением О V (t, + е„), где С - длина проставки; Y - скорость распространения потока газовой среды; -, - длительность фазы уменьшения § сечения сквозного канала (Л клапана; - длительность импульса пучка заряженных частиц.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕ (21) 3274633/18-21 . (22) 09.03.81 (46) 30.04.86. Бюл. N - 16 (72) Е.А.Абрамян, Ю.И.Исаенков, Г.Д.Кулешов, А.А.Курков, А.Л.Лисичкин, Ю.Н.Стародубцев и В.Е.Яковлев (53) 621.3.032.269.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 217548, кл. Н 05 Н 7/10, 1968. Авторское свидетельство СССР М- 403370, кл. Н 05 Н 7/00, 1972. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПУСКА ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ИЗ УСКОРИТЕЛЯ, содержащее корпус с установленным в нем клапаном с выпускным отверстием, соосным пучку заряженных частиц, механизм привода клапана и блок синхронизации, связанный с механизмом привода и блоком управления пучком заряженных частиц, о т л и ч а ю щ е„„SU„„104 974 е с я тем, что, с целью повышения надежности и ресурса работы устройства, оно снабжено установленной за выпускным отверстием клапана герметичной проставкой с системой вакуумной откачки, на противоположном торце которой расположена фольга, причем длина проставки определяется соотношением. — длина проставки; — скорость распространения потока газовой среды; , — длительность фазы уменьшения сечения сквозного канала клапана; "„ — длительность импульса пучка заряженных частиц. 1 10 Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц и может быть использовано при разработке устройств для вЫпуска интенсивных пучков электронов или других заряженных частиц в атмосферу или в газовую среду с повышенным давлением. Известно устройство для выпуска пучка электронов из ускорителя в атмосферу, содержащее полый конусный барабан, укрепленный"консольно на конусе ускорительной трубки с возможностью вращения и снабжбнйый в донной части кольцевыми окнами, затянутыми электронопроницаемой фольгой. Такая конструкция устройства позволяет осуществить выпуск концентрированного пучка электронов с энергией в сотни кЭВ и мощностью порядка 10 кВт. Дальнейшее повышение мощности выпущенного в атмосферу пучка огра- ничивается энергией электронов и допустимой плотностью тока на фольгу, скоростью вращения барабана и диаметром его донной части. Указанные ограничения вызваны недостаточной механической прочностью фольги в условиях ее облучения концентрированным пучком электронов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для выпуска пучка заряженных частиц из ускорителя в газовую среду, содержащее корпус с установленным в нем клапаном с выпускным отверстием, соосным пучку заряженных частиц, механизм привода клапана и блок синхронизации, связанный с механизмом привода и блоком управления пучком заряженных частиц. Недостатком известного устройства является сравнительно малая надежность вследствие натекания газа.в момент, когда клапан, находится в открытом состоянии. При такой конструкции практически невозможно выпустить пучок в атмосферу при временах срабатывания клапана более 10 с, тем более это невозможно при выпуске пучка в среду с повышенным давлением. Целью изобретения является повышение надежности и ресурса работы устройства при выпуске мощных пучков заряженных частиц за счет уменьшения натекания газа в вакуумную камеру ускорителя. Поставленная цель достигается тем, что устройство для выпуска пуч48974 2 ка заряженных частиц из ускорителя. в газовую среду, содержащее корпус с установленным B нем клапаном с выпускным отверстием, соосным пучку заряженных частиц, механизм привода клапа на и блок синхронизации, связанный с механизмом привода и блоком управления пучком заряженньгх частиц, снабжено установленной за выпускиым отверстием клапана герметичной проставкой с системой вакуумной откачки, на противоположном торце которой расположена фольга, причем длина проставки определяется соотношением 8 > .Y (Г< + 15 + („ ), где 3 — длина проставки; скорость распространения потока газовой среды;, — длительность фазы уменьшения сечения сквозного канала клапана; — длительность импульса пучка заряженных частиц. В некоторых случаях, когда из требований эксперимента не допускается взаимодействие пучка с материалом фольги (мембраны), вместо последней 25 установлен второй клапан, синхронизированный с первым, а длина проставки определяется условием 1 3 Ч (< + + g + ., ) rpe — длительность фазы увеличения сечения сквозного канала второго клапана; ь, — время, в, течение которого оба клапана полностью открыты. Данное техническое решение позволит существенно повысить надежность устройства за счет того, что к моменту закрытия первого клапана фронт газового потока, врывающегося в полость проставки через проплавленную пучком мембрану или через отверстие второго клапана, не успеет дойти до выпускного отверстия, так как длина проставки выбирается из условия ь > Ч (r, + 7 ), где Я вЂ” длина про, ставки; Ч вЂ” скорость распространения фронта газового потока в пределах проставки; 2, - длительность фазы уменьшения сечения сквозного канала кЛапана; о — длительность импульса электронного пучка. В случае установки вместо мембраны на конце проставки второго клапана длина проставки выбирается из условия 1> Ч (c, + Таким образом, вакуум в камере не нарушается и катод не отравляется. 1048974 з На фиг. 1 изображено продольное сечение и блок-схема устройства; на фиг. 2 — вариант установки вместо мембраны импульсного клапана; на фиг. 3 — временная диаграмма зависимостей фаз открытия клапанов и про-. хождения пучка. Устройство содержит ускоритель 1 электронов, быстродействующий импульсный клапан 2, расположенный по оси ускорителя 1 и содержащий подвижный диск 3 с отверстием 4 для выпуска пучка иэ вакуумной камерь, 3а выпускным отверстием .4 установлена вакуумно-герметичная проставка 5 с системой 6 вакуумной откачки. На противоположном торце вакуумной проставки 5 размещена электронопроиицаемая мембрана 7. В корпусе клапана 2 размещены быстродействующие микровыключатели 8, соединенные электрически с блоком 9 синхронизации и блоком 10 управления импульсным пучком 11. В том случае, когда при исследовании -процессов взаимодействия пучка заряженных частиц с различными средами нежелательно соприкосновение пучка с мембраной, вместо мембраны устанав-,. ливают быстродействующий импульсный клапан 12 (см. фиг. 2), индентичный клапану 2, работающий с ним синхронно Устройство работает следующим об-,. разом. После подготовки ускорителя 1 к рабочему импульсу включают механизм клапана 2 (либо обоих вместе в случае Работы двух клапанов). В момент открытия выпускного отверстия 4 микровыключатели 8 подают сигнал в блок 9 синхронизации, с которого сигнал поступает в блок 10 управления на включение ускорителя 1. Пучок 11 заряженных частиц проходит через выпускное отверстие 4 и попада. ет в полость проставки 5, затем про— жигает мембрану 7 и выходит в контролируемую среду. По мере перекрытия выпускного отверстия 4 диском клапана микровыклю1б чатель 8 с блоком 9 синхронизации и блок 10 управления отключают ускоритель 1. Длину проставки 5 выбирают так, чтобы к моменту окончания импульса заряженных частиц, а точнее к моменту перекрытия выходного отверстия 4 клапаном 2 газовый поток не успел достичь выпускного отверстия, т.е.. должно быть соблюдено соотношение 1 Ч (2, + ) при установке 2О мембраны и Р > Ч (, + + „ ) в случае установки двух клапанов. Таким образом, вакуум в камере ускорителя после выпуска пучка не ухудшится, что существенно повысит надеж25 ность и увеличит ресурс работы ускорителя. После завершения цикла выпуска пучка заряженных частиц клапан. 2 устанавливается в исходное положение, заменяют мембрану 7 (в случае ЗО использования двух клапанов второй клапан также устанавливается в исходное положение), вакуумируют полость проставки 5, устройство таким образом подготавливается к производству 35 очередного импульса. Данное техническое решение позволит увеличить надежность и ресурс катодного блока ускорителя более, Hà 80Х 1048974 Монент прожига ральзи Редактор О. Кузнецова Техред Н.Бонкало Корректор Л. Патай Заказ 233 1/3 Тираж 765 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1130359 Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ф (Р) >сх8. E1) скб Начало натекания . газа 8 @фосей у Фиг-У
