Линейный ускоритель заряженных частиц

 

1. ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий задающий генератор и инжектор, расположенньй на входе ускоряющей секции, вход которой через фазовращатель соединен линией передачи с выходом оконечного каскада твистронного усилителя ВЧ-мощности, отличающийся тем, что, с целью по ыщения выходной энергии частиц, на входе оконечного каскада твистронного усилителя ВЧ-мощности установлен ввод высокочастотной мощности, соединенный линией передачи через дополнительный фазовращатель с выходом ускоряющей секции. 2. Ускоритель поп.1, отличающийся тем, что оконечный каскад твистронного усилителя ВЧсл мощностй выполнен в виде отрезка круглого диафрагмированного волновода .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (д1) 1. Н 05 Н 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3522274/18-21 (22) 17,12.82 (46) 23.11.85. Бюл. У 43 (71) Московский. инженерно-физический институт (72) Б.Ю.Богданович, Н.С.Можаев и В..А.Останин (53) 621.384.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1) 624546, M., кл. Н 05 Н 7/02, 1977 °

Б.Ю.Богданович и др. "Линейный ускоритель электронов с использованием энергии поля излучения пучка"

В. сб, "Ускорители" вып. 20 М. Энергоиздат, 1981 с. 72-75 (прототип). (54) (57) 1. ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий задаю" щий генератор и инжектор, расположенный на входе ускоряющей секции, вход которой через фазовращатель соедииен линией передачи с выходом оконечного каскада твистронного усилителя ВЧ-мощности, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения выходной энергии частиц, на входе оконечного каскада твистронного усилителя ВЧ-мощности установлен ввод высокочастотной мощности, соединенный линией передачи через дополнительный фазовращатель с выходом ускоряющей секции.

2. Ускоритель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что оконечный каскад твистронного усилителя ВЧмощности выполнен в виде отрезка круглого диафрагмированного. волновода.

1109030

f0 !

30

Изобретение относится к ускорительной технике, а более конкретно к линейным ускорителям, предназначенным для использования в ядерной физике, радиационной химии, активационном анализе, лучевой терапии и т.п.

Известен линейный ускоритель заряженных частиц с накоплением энергии поля излучения релятивистского пучка в структуре типа резонатор бегущей волны. Линейный ускоритель состоит из инжектора, первой ускоряющей секции, источника ВЧ-мощности, устройства для инверсии фазы ускоряющего поля и второй секции, вход и выход которой соединены цепью обратной связи, содержащей фазовращатель. Вторая секция вместе с каналом обратной связи образует резонатор бегущей волны (РБВ), который попеременно выполняет функции накопительного и ускоряющего устройства.

Э

Недостатками этого ускорителя является то, что за счет дополнительного ускорения в РБВ можно увеличить энергию частиц не .более чем в 2 раза, и из-за спадания напряженности электрического поля во второй секции после переброса фазы дополнительяо ускоренные электроны неоднородны по энергии.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является линейный ускоритель заряженных частиц, содержащий инжектор, задающий генера тор, твистроняый усилитель ВЧ-мощности и ускоряющую секцию, вход которой через фазовращатель соединен линией передачи с выходом оконечного каскада твистроняого усилителя (21, Недостатком известного устройства следует считать:неэффективное использование мощности ВЧ-генератора, стоимость которого составляет до 40-50Х стоимости всего линейного ускорителя, так как длительность ВЧ-импульса превьппает длительность импульса тока ускоряемых частиц и часть мощности теряется в поглощающей нагрузке. Это снижает предельно достижимую энергию ускоренных частиц и, соответственно, сужает диапазон возможных энергий для одного ускорителя.

Целью изобретения является увеличение выходной энергии частиц в линейном ускорителе.

Лоставленная цель достигается тем, что в линейном ускорителе заряженных частиц, содержащем задающий генератор, и инжектор на входе ускоряющей секции, вход которой через фазовращатель соединен линией передачи с выходом оконечного каскада,твистронного усилителя ВЧ-мощности, яа входе последнего выполнен ввод высокочастотной,мощностя, соединенный линией передачи через дополнительный фазовращатель с выходом ускоряющей секции.

Оконечный каскад твистронного усилителя мощности выполнен в виде отрезка круглого диафрагмированного волновода °

Структурная схема предлагаемого ускорителя приведена яа чертеже. Ускоритель состоит из инжектора 1, ускоряющей секции 2, питание которой осуществляется высокочастотным источником, содержащим задающий генератор

3 и твистронный усилитель мощности, оконечный каскад 4 которого соединен

25 линией передачи через фазовращатель

5 со входом ускоряющей секции. Выход ускоряющей секции соединен линией передачи через дополнительный фазовращатель б со входом. оконечного каскада твистрона. Твистронный усилитель состоит из электронной пушки 7, входного каскада 8, промежуточных резонаторов 9, оконечного каскада 4, коллектора 10 и источника 11 питания.

Таким образом, ускоряющая секция

2 и оконечный каскад 4 тристронного усилителя, соединенные. между собой линиями передач, образуют резонатор бегущей волны, содержащий в себе ак40 тивный элемент. В таком резонаторе происходит накопление энергии высокочастотного поля, обусловленное его многократным усилением в оконечном каскаде 4 твистрона.

45 . Ускоритель может. работать как в режиме ускорения на запасенной энергии, так и в режиме рекуперации мощности высокочастотного поля. Цикл работы по первому режиму состоит из

50 периода накопления поля в РБВ и периода ускорения частиц в запасенном электромагнитном поле, При работе во втором режиме ускорение частиц начинается сразу же по заполнении

55 ускоряющей секции 2 полем. Часть . мощности, неизрасходованная на ускорение, с выхода секции по линии связи поступает на вход оконечного кас1109030

Редактор П,Горькова Техред М.Гергель Корректор М.Максимишинец

Заказ 7039/4 Тираж 793 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 када 4 твистрона, усиливается и затем вновь поступает на вход ускоряющей секции 2. Проведенные расчеты показали, что при работе в этом режиме выходная энергия ускоренных частиц будет превышать энергию частиц навыходе ускорителя-прототипаболее чемв 1,5 раза (при, длинеускорящей секции Зм, шунтовом сопротивлении 40

МОм/м.изатухании в секции О, 1 м ). Наличие активного элемента в накопительном устройстве обеспечивает более эффективную работу предлагаемой модели ускорителя в стационар5 ном режиме по сравнению с его прототипом — так как в этом случае увеличивается доля энергии, отобранной генерируемым ВЧ вЂ” полем у электронного луча усилительной лам1О > °