Высокочастотный ускоритель электронов

 

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ; ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий вакуумный коаксиальный четвертьволновый резонатор с внешним и внутренним электродами и емкостным зазором между ними, электронную пушку, выход которой обращен в сторону емкостного зазора, источник высокочастотной мощности, вьшолненный на генераторной лампе, анод которой закреплен на удаленном от пушки торце внутреннего электрода резонатора, который вакуум-плотно соединен с внешним электродом резонатора с помощью высоковольтного изолятора, а также соосный с резонатором элемент связи лампы с резонатором, закрепленный на удаленном от пушки конце внутреннего электрода резонатора, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения энергии электронов и надежности работы ускорителя при сохранении габаритов и веса, элемент связи лампы с резонатором выполнен в форме стакана, расположенного внутри резонатора, причем внешняя поверхность дна стакана обращена в сторону анода генераторной лампы. СХ) О) о а 00

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

СЮ 4 Н 05 Н 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ „,:-",:,,-",:- :---:-,,!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ " Е э . д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3691735/24-21 (22) 19.01,84 (46) 30.03.86..Бюл. У 12 (72) В.С.Панасюк, Ю.К.Самошенков, М.Ф.Симановский и Я.М.Спектор (53) 621.384.6{088.8) (56) В.Ф.Викулов, О.С.Милованов, Резонаторный ускоритель электронов.

Сб. "Ускорители", вып. VIII М., Атомиздат, 1966, с. 57.

Авторское свидетельство СССР

Б 776529, кл. Н 05 Н 9/00, 1979. (54)(57) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий вакуумный коаксиальный четвертьволновый pesoнатор с внешним и внутренним электродами и емкостным зазором между ними, электронную пушку, выход которой обращен в сторону емкостного зазора, источник высокочастотной

„„SU„„1186063 A мощности, выполненный на генераторной лампе, анод которой закреплен на удаленном от пушки торце внутрен него электрода резонатора, который вакуум-плотно соединен с внешним электродом резонатора с помощью высоковольтного изолятора, а также соосный с резонатором элемент связи лампы с резонатором, закрепленный на удаленном от пушки конце внутреннего электрода резонатора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения энергии электронов и надежности работы ускорителя при сохранении габаритов и веса, элемент связи лампы с резонатором выполнен 3 в форме стакана, расположенного внутри резонатора, причем:внешняя поверхность дна стакана обращена в сторону анода генераторной лампы.

1186063

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке малогабаритных ускорителей заряженных частиц.

Цель изобретения — повышение 5 энергии электронов и надежности работы ускорителя при сохранении габаритов и веса путем сокращения поперечных размеров элемента связи и повышения электрической прочности . 10 емкостного промежутка в элементе связи, а также повышения собственной частоты паразитного контура, образованного элементами генераторной лампы. f5

На фиг. 1 изображен вариант ускорителя с прямолинейным внутренним электродом, на фиг. 2 — со спиральным внутренним электродом.

Ускоритель содержит электронную 20 пушку 1, мишень 2, внутренний электрод вакуумного коаксиального четверФьволнового резонатора 3, внешний электрод вакуумного коаксиального четвертьволнового резонатора 4, элемент связи лампы с резонатором 5„ высоковольтный изолятор 6, дроссель 7, генераторную лампу 8, корпус 9, дроссель 10, элемент обратной связи 11. Во втором варианте прямолинейный электрод 3 заменен на спиральный 12.

Устройство работает следующим образом.

Откачивают, обезгаживают и отпаи- З5 вают резонатор. Через дроссель 10 включают ток накала катода, а через дроссель 7 — напряжение питания анода генераторной лампы 8. При этом возбуждается автогенератор, и на 40 емкостном зазоре резонатора возни:— кает напряжение высокой частоты.

Включают электронную пушку 1. Пучок электронов ускоряется в емкостном зазоре резонатора, попадает на ми- 45 шень 2, рентгеновское излучение с которой направляют на исследуемый объект.

В заявляемом устройстве форма, расположение и ориентация элемента 50 связи лампы с резонатором не меняет по сравнению с прототипом емкостного характера самой связи. Однако в этом случае необходимая величина емкости. связи набирается в основном 55 между боковой стенкой стакана элемента связи лампы с резонатором помещенного в вакуумный объем резонатора и внешним электродом резонатора, что, в силу высокой электрической прочности вакуумного промежутка, позволяет значительно сократить габариты самого элемента связи, увеличив при этом его емкость. Кро.— ме того, обращение поверхности дна стакана в сторону анода генераторной лампы повышает собственную частоту паразитного контура, образованного распределенными параметрами анода генераторной лампы, элемента связи лампы с резонатором и корпусом генератора. Таким образом совокупность перечисленных факторов обеспечивает повышение надежности и предельной энергии ускорителя при очевидном упрощении его конструкции.

Поскольку продольные габариты ускорителя определяются в основном продольными размерами резонатора и генераторной лампы, а поперечные— габаритами элемента связи, то предложенные форма, расположение и ориентация последнего обеспечивают и одновременное уменьшение габари тов ускорителя в целом. Расчеты и конструкторские проработки показывают, что заявляемое устройство, выполнен-! ное в габаритах и весе прототипа, обладает по крайней мере в 2 раза большей предельной энергией и по сравнению с прототипом обладает более простой конструкцией, что обусловлено отсутствием дополнительной высоковольтной изоляции. При этом собственная частота упомянутого паразитного контура в 1,5 раза выше, чем в прототипе, что указывает на его большую надежность.

Широко известным приемом сокращения продольного размера резонатора является выполнение его внутреннего электрода в форме спирали. В данной конструкции ускорителя этот прием также позволяет получить дополнительные преимущества: дополнительно снизить вес и повысить надежность ускорителя. Действительно, величина емкости элемента связи лампы четвертьволновым коаксиальным резонатором может быть определена из выражения и

Ый где h — - коэффициент трансформации анодного напряжения лампы

Составитель В.Краснопольский

Редактор Л.Письман ТехредН.Бонкало Коррект ор H. Мус к а

Заказ 1631/5 Тираж 765 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 в ускоряющее напряжение резонатора;

u3 — частота резонатора; — волновое сопротивление резонатора.

Выражение (1) можно получить, например, так: напряжение и ток в их пучностях связаны по определению соотношением О „ I „ W (2), записав выражение для напряжения на электроде связи лампы с резонатором как ВаХ (3) и подставив сь (2) и (3) в формулу, определяющую

1186063 4 коэффициент трансформации:

U,„ приходим к выражению (1).

Из выражения (1) следует, что при

5 постоянных н и Э емкость С уменьшается с ростом W .

Следовательно, выполнение внутреннего электрода резонатора в форме спирали снижает величину С ; что приводит к сокращению габаритов и веса элемента связи лампы с резонатором и ускорителя в целом и дополнительно повышает его надежность, т.е. устойчивость работы на частоте резонатора.