Циклический ускоритель заряженных частиц

 

ЦИКЛИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСтац, содержащий одновитковый соленоид с разрезом, выполненный в виде аксиально-симметричного высокочастотного резонатора с рабочим типом колебаний Н i , на цилиндрической стенке которого располо жен подключенный к генератору через линию связи узел возбуждения, о т ли чающийся тем, что, с цель повышения КПД устройства путем увеличения эффективности взаимодействия ускоряемых частиц с высокочастотным полем, в устройство введены дополнительный узел возбуждения и линия связи его с генератором, а также набор диэлектрических прокладок с чередующимися значениями диэлектрической проницаемости, при этом дополнительный узел возбуждения расположен на цилиндрической стенке резонатора и сдвинут по азимуту на 90° от первого узла возбуждения.в сторону , противоположную разрезу, электрическая длина его линии связи на целое число и одну четверть длин волн линии связи больше электрической длины линии связи первого узла возбуждения, набор диэлектрических прокладок установлен в разрезе солено ида и ближайшая к внутренней поверхности резонатора прокладка удалена от нее ;вглубь. разреза соленоида на четверть длины волны генератора.

СОЮЗ CGBETCHHX

В

РЕСПУБЛИН . (19) (И) 3(5D Н 05 Н

3, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР -

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3251958/18-21 (22) 26.02.81 (46) 23.11.84. Бюл. ¹ 43 (72) В.С. Панасюк, Ю.М. Терешкин и В.Б. Хромченко (53) 621.384.6(088.8) (56) 1. Комар Е.Г. Основы ускорительной техники. М., Атомиздат, 1975, .с. 264-298.

2. Труды второго Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, "Наука", М., 1972, т. 1, с.170172 (прототип) . (54) (57) ЦИКЛИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий одновитковый соленоид с разрезом, выполненный в виде аксиапьно-симметричного высокочастотного резонатора с рабочим типом колебаний Н к, на цилиндрической стенке которого расположен подключенный к генератору через линию связи узел возбуждения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД устройства путем увеличения эффективности взаимодействия ускоряемых частиц с высокочастотным полем, в устройство введены дополнительный узел возбуждения и линия связи его с генератором, а также набор диэлектрических прокладок с чередующимися значениями диэлектрической проницаемости, при этом дополнительный узел возбуждения расположен на цилиндрической стенке резонатора и сдвинут по азимуту на 90 от первого узла возбуждения.в сторону, противоположную разрезу, электрическая длина его линии связи на целое число и одну четверть длин I

t волн линии связи больше электрической длины линии связи первого узла возбуждения, набор диэлектрических прокладок установлен в разрезе солено ида и ближайшая к внутренней поверх- р ности резонатора прокладка удалена от нее:вглубь разреза соленоида на четверть длины волны генератора.

3 1056871

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь-,. зовано при разработке ускорителей, которые используются в качестве источников синхротронного излучения в области вакуумного ультрафиолета.

Известен циклический ускоритель заряженных частиц 1, содержащий электромагнит, ускоряющую систему, вакуумную систему, инжектор. Ввиду того,что электромагнит содержит железный сердечник, известный ускоритель представляет собой крупногабаритное и дорогостоящее сооружение, что и является его основным недостат- 15 ком.

Прототипом данного изобретения является циклический ускоритель заряженных частиц f2 ), содержащий одновитковый соленоид с разрезом, выполненный в виде аксиально-симметричного высокочастотного резонатора с рабочим типом колебаний Н ц, на цилиндрической стенке которого расположен подклю- ченный к генератору через линию связи узел возбуждения.

В известном устройство используется безжелезный электромагнит, внутренняя полость которого является одновре

30 менно ускоряющим высокочастотным резонатором. Резонатор с помощью узла возбуждения возбуждается на волне

НЩ . Ускорение происходит внутри электромагнита в скрещенных электрическом высокочастотном и ведущем маг-З5 нитном полях. Орбита представляет собой разворачивающуюся из центра спираль, выходящую на постоянный радиус. Число частиц, захваченных в ускорение, определяется величиной усред ненного за оборот электрического поля на орбите. Использование безжелезноге электромагнита позволяет получить большие напряженности ведущего магнитного поля, и, следовательно, большие энергии частиц при малом радиусе орбиты. При этих условиях синхронное излучение частиц достаточно интенсивно, чтобы его можно было использовать в практических целях.

Ввиду того, что ускорение происходит в электрическом поле стоячей волны Н „,, во время цикла ускорения существуют моменты времени, в течение которых ускоряющее поле, дей.ствующее на частицу, равно нулю. Это приводит к снижению усредненного за оборот электрического поля, действующего на частицу, по сравнению с ампли. тудным на орбите. Таким образом, мощность питающего высокочастотного генератора используется недостаточно эффективно, что снижает КПД устройства, и является его недостатком.

Целью данного изобретения является повышение КПД устройства путем увеличения эффективности взаимодействия ускоряемых частиц с высокочастотным полем.

Поставленная цель достигается тем, 1 что в циклический ускоритель заряженных частиц, содержащий одновитковый соленоид с разрезом, выполненный в виде аксиально-симметричного высокочастотного резонатора с рабочим типом колебаний Н „,, на цилиндрической стенке которого расположен подключенный к генератору через линию связи узел возбуждения, введены дополнительный узел возбуждения и линия связи его с генератором, а также набор диэлектрических прокладок с раз личными значениями диэлектрической проницаемости, при этом дополнительный узел возбуждения расположен на цилиндрической стенке резонатора и сдвинут по азимуту на 90О от первого узла возбуждения в сторону, противоположную разрезу, электрическая длина его линии связи на целое число и од- . ну четверть длин волн генератора больше электрической длины линии свя» зи первого узла возбуждения, набор диэлектрических прокладок установлен в разрезе соленоида, а ближайшая к внутренней поверхности резонатора прокладка удалена от нее вглубь разреза соленоида на четверть волны гене ратора.

На фиг. 1 показано поперечное сечение устройства; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1.

Устройство содержит выполняемый в виде резонатора одновитковый соленоид 1, два узла 2 и 3 возбуждения, подсоединенных к генератору 4 через линии 5 и 6 связи. Узел 3 возбуждеения сдвинут по азимуту в отношении к о первому узлу на 90 в сторону, противостоящую разрезу. Щель, образуемая разрезом соленоида, заполнена набором диэлектрических пластин 7.

Устройство работает следующим образом.

Узел 3 также как и узел 2 возбуждает в резонаторе колебания типа Нш.

3 105á8

Однако вектор электрического поля в центре резонатора этих колебаний перпендикулярен вектору электрического поля колебаний, возбуждаемых с помощью узла 2. Ввиду разности электрических длин линий связи на — + 2лв, где .в — целое число, колебайияр возбуждаемые узлом 3, будут отставать по фазе от колебаний, возбуждаемых узлом 2 также на + 2Вл. Суперпози 1п ция полей создает поле с вращающейся поляризацией, при которой вектор электрического поля в резонаторе вращается в том же направлении, что и заряженные частицы. Усредненное за оборот электрическое поле, действующее на частицу, будет в 12 раз больше, чем в случае возбуждения одним узлом 2 при той же мощности генератора. 20

Ввиду того, что резонатор .является одновременно и одновитковым соленоидом, резонатор разрезан по образующей. Этот разрез не будет служитb препятствием для протекания тока ВЧ по внутренней поверхности резонатора только в случае возбуждения колебаний с поляризацией, при которой вектор электрического поля, проходящий через центр резонатора, лежит в плоскости

71 4 разреза. Для любой другой поляриза ции этот разрез является препятстви- " ем для протекания высокочастотного тока, Чтобы устранить влияние разреза, его свободная от прокладок глубина делается равной й/4р где Л вЂ” длина волны возбуждаемых в резонаторе колебаний, и на этом расстоянии в щель, образуемую разрезом,вставляются диэлектрические пластины, с различными значениями диэлектрической прони-. цаемости. Необходимо, чтобы диэлектрические проницаемости пластин и

Я отличались друг от друга. Такая система пластин является эквивален- . том проводника в высокочастотном реэонаторе. Входное сопротивление длин-, ной линии, образуемой между поверхностями разреза, в этом случае равно нулю, т.е. возможно возбуждение колебаний в резонаторе с любой поляриза- цией.

Таким образом, использование в ускорителе дополнительного узла возбуждения с линией связи соответствующей длины и многослойного диэлеФгрика позволяет снизить мощность, потребляемую ускорителем при неизменной интенсивности пучка, т.е. повышает КПД устройства по сравнению с прототипом.

Фиг. Г

ВНИНПИ Заказ 9132 3 . Галан 782 Поулноиоа

Филиал ППП "Патант, г.унгород, ул.Проактнаа, а