Индукционный ускоритель

 

ИНДУКЦИОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ, содержащий соосно расположенные и включенные последовательно один другому индукционные ускоряющие секции. ,Е Пучок расположенные между двумя торцовыми фланцами ускорителя, плоскости которых перпендикулярны оси ускорителя, отличающийся , что, с целью увеличения тока-и уменьшения потерь ускоренного пучка путем сокращения осевого размера ускорителя, индукционные секции выполнены с последовательно нарастающими в перпендикулярном к оси направлении радиальными размерами, расположены одна внутри другой, и закреплены с электрическим контактом на одном из торцовых фланцев ускорителя. §

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„

А (504 Н 05 Н 11 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 к !

I (21) 3671080/24-21 (22) 06.12.83. (46) 15.12.86. Бюп. У 46 (72) 10.Г.Орлов (53) 621.384.6(088.8) (56) Коцар Е.Г. Основы ускорительной техники. М.: Атомиздат, 1975, с. 83-87.

Авторское свидетельство СССР

У 256903, кл. Н 05 Н 11/00, 1969. (54)(57) ИНДУКЦИОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ, содержащий соосно расположенные и включенные последовательно один другому индукционные ускоряющие секции, расположенные между двумя торцовыми фланцами ускорителя, плоскости которых перпендикулярны оси ускорителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения тока.и уменьшения потерь ускоренного лучка путем сокращения осевого размера ускорителя, индукционные секции выполнены с последовательно нарастающими в перпендикулярном к оси направлении радиальными размерами, расположены одна внутри другой, и закреплены с электрическим контактом на одном из торцовых фланцев ускорителя.

1153802

E = — --- (д В g t) S

О Э

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке ускорителей для генерации сильноточных, высокоэнергетичных электронных пучков. 5

Известен индукционный ускоритель, содержащий соосно расположенные электронную пушку, индукционные ускорительные секции и фокусирующую систему. 0

При подаче импульса напряжения в первичную обмотку индукционных секций вдоль оси ускорителя индуцируется продольное вихревое электрическое поле, ускоряющее электронный пучок, инжектируемый электронной пушкой.

Недостатком известного устройства являются значительные линейные размеры, так как энергия, набираемая электронным пучком на единицу длины 20 ускорителя, ограничена величиной порядка 1 МэВ/м иэ-за ограниченной электрической прочности конструкции . индукционных секций. Значительные ли" нейные размеры у ож яют юст .Ровку 25 ускорителя и проводку электронного пучка вдоль ускорительного тракта с минимальными потерями. 1(роме тото, требуется создание фокусирующего продольного магнитного поля вдоль всего И тракта ускорителя.

Прототипом данного изобретения является индукционный ускоритель, содержащий соосно расположенные и включенные последовательно друг другу индукционные ускоряющие секции, расположенные между двумя торцовыми фланцами ускорителя, плоскости которых перпендикулярны оси ускорителя.

При работе известного устройства 40 возбуждение первичных обмоток индукторов приводит к генерации вихревого ускоряющего поля вдоль оси ускорителя, что обеспечивает ускорение электронного пучка вдоль оси ускори- 45 теля.

Недостаток известного устройства обусловлен большой осевой протяженностью ускорителя, что приводит к потерям пучка и ограничению его по то- 50 ку при транспортировке его вдоль ускоряющего тракта, так как ограниченная электрическая прочность индукторов не позволяет поднять амплитуду ускоряющего напряжения. . 55

Цель изобретения — увеличение тока и уменьшение потерь ускоренного пучка путем сокращения осевого размера ускорителя, 2

Поставленная цель достигается тем, что в индукционном ускорителе, содержащем соосно расположенные и включенные последовательно один другому индукционные ускоряющие секции, расположенные между двумя торцовыми фланцами ускорителя, индукционные секции выполнены с последовательно нарастающими в перпендикулярном к оси направлении радиальными размерами, расположены одна внутри другой, и закреплены с электрическим контактом на. одном из торцовых фланцев ускорителя.

На фиг.1 дан продольный разрез ускорителя; на фиг.2 — продольный разрез отдельного индуктора. Устройство содержит торцовый фланец 1, на котором закреплены соосно с осью ускорителя индукционные ускоряющие секции 2-4 с разновеликими радиальными размерами и катодная ножка 5 с термоэмиссионным или автоэмиссионным катодом 6. Сетчатый анод 7 установлен на токоподводе 8. Фокусирующие линзы 9 и 10 укреплены на токоподводах 11 ч 12 соответственно.

Токоподвод 12 одновременно выполняет роль вакуумного кожуха ускорителя, Ускоряющие индукционные секции

2-4 состоят из наборов отдельных индукторов 13, содержащих первичный виток 14, ферромагнитный сердечник

15 и металлический корпус 16, Устройство работает следующим образом.

При подаче импульса тока на первичный виток индуктора осуществляется изменение магнитного потока в ферромагнитном сердечнике во времени. В соответствии с принципом электромагнитной индукции возникает вихревое электрическое поле во вторичном витке, который образован. металлическими стенками корпуса 16 индуктора.

Величина вихревого электрического поля в центре,индуктора определяется как где S — площадь сечения ферромагнитного сердечника;

1 — расстояние между стенками индуктора; дВ/gt — изменение магнитной инцукции но времени.

Так как индукционные ускорительные .секции 2-4 состоят из набора отЕ - (дВ/д )»

S ьт 1

Фиа2

Техред И.Попович

Редактор С.Титова

Корректор С. Шекмар

Заказ 6973/2 Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 1153 дельных индукторов 13, то для каждой из них суммарная величина вихревого электрического поля выражается как где n — - количество индукторов, из которых состоит индукционная ускорительная секция.

В приведенном индукционном уско- 10 рителе при подаче импульса тока на индукторы 13 возникают вихревые, электрические поля Е, Е, Е в зазорах I, II, III соответствейно, причем поле Е„ используется в ка- 15 честве ускоряющего поля пушки и приложено между катодом 6 и анодом 7.

Эмиссионный ток, цройдя через сетчетый анод 7, ускоряется в зазорах

II и Ш вихревыми электрическими 20 полями Е и Е . Надо подчеркнуть, что радиальные размеры индукционных ускорительных секций выбраны таким образом, чтобы не возникали пробои в зазорах, образованных внутрен-25 ними и наружными их размерами (например, зазор между наружным размером секции 2 и внутренним размером секции 3) от приложенных вихревых электрических полей. 30

Приведенная конструкция может быть использована в качестве сильноточной высокоэнергетичной пушки, ес1

802 4 ли сетчатый анод 7 установить на то-. коподводе 12, а токоподводы 8, 11 и фокусирующие линзы 9 и 10 исключить иэ конструкции установки.

Ввиду того, что величина напряжения пробоя в вакууме приблизительно на порядок выше напряжения пробоя по поверхности конструкции ускоряющих секций, достигается значительное сокращение линейных размеров ускорителя — приблизительно в 5 раз при энергии электронного пучка на выходе ускорителя порядка 10 МэВ.

Сокращение линейньйразмеров уско рителя уменьшает количество фокусирующих элементов, тем самым повышается экономичность ускорителя. Кроме того, в приведенном ускорителе величина апертуры канала.для проводки электронного пучка значительно может быть больше, чем в линейных индукционных ускорителях, где этот размер ограничен внутренним размером ускорительных индукционных секций, который в свою очередь ограничен экономическими соображениями. Больший размер апертуры канала и меньшая длина ускорителя значительно упрощает проводку пучка с минимальнымипотерями. Сокращение длины ускорителя упрощает юстировку канала, а вопрос юстировки ускоряющих индукционных секций вообще исключается.