Высокочастотная система ускорителя со стоячей волной
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
° СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН.,SU,» 1246871
А1 (50 4 Н 05 Н 9/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втоеском свидктюьстам
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3813699/24-?1 (22) 22.11.84 (46) 15.03.87. Вюл. М - 10 (71) Московский ордена Трудового
Красного Знамени инженерно-физический институт (72) А. Н. Филатов и В. К. Шилов (53) 621.384.6(088.8) (56) Викулов В. Ф. и др, Разработка, запуск и испытание компактного ЛУЭ со стоячей волной на энергию 5.5 мэВ и ток 100 мА, ВАНТ, Сер."Техника физического эксперимента" в 4(4).
Харьков: ХФТИ, 1979, с.3-5.
Зверев Б. В., Шилов В. К.
Ускоряющие системы со стоячей волной на основе многопучковых структур, ВАНТ. Сер. "Техника физического эксперимента", в 2(4), — Харьков.
ХФТИ, 1983, с. 63-64. (54)(57) ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ СИСТЕМА
УСКОРИТЕЛЯ CO СТОЯЧЕЙ ВОЛНОЙ, состоящая из ускоряющей секции и последовательно соединенных ВЧ-генератора, фазовращателя, аттенюатора, волноводного моста, входные плечи котороFo подсоединены к аттенюатору и волноводной поглощающей нагрузке, а выходные — к ускоряющей секции, содержащей М резисторов с внутренним диаметром D — 1,2, где N — четное число ъ, 4, расположенных на одной оси цилиндрических резонаторов, — длина волны генератора, и соединяющих их резонаторов связи с отверстиями связи в общих стенках и пролетными отверстиями в местах пучностй ускоряющего электрического поля, при этом волноводный мост выполнен со связью по узкой стенке и его выходные плечи соединены — одно непосредственно с цилиндрическим резонатором через окно ввода мощности в торцовой поверхности волновода, а на конце другого расположена закорачивающая пластина и связь с соседним цилиндрическим резонатором осуществлена посредством окна ввода мощности в узкой стенке волновода так, что центр окна ввода мощности расположен от закоротки на расстоянии
Л вЂ” (2n+1), где n = 0,1,2,..., длина волны в волноводе, а различие длин выходных плечей моста кратно отличающаяся тем, что, с целью улучшения технологичности, уменьшения массогабаритных параметров ускорителя, все М резонаторов расположены на одной оси и имеют идентичную форму, при этом отверстия связи расположены в центре торцовых поверхностей резонаторов и имеют во всех резонаторах, кроме крайних, форму креста, образованного двумя эллиптическими щелями, ориентированными на пролетные отверстия, а в крайних резонаторах отверстия связи выполнены в виде эллиптических шелей, проекции которых на одну торцовую поверхность резонатора образуют крест, ориентированный аналогично крестообразным отверстием связи, при этом большие оси щелей связи и плоскости окон ввода мощности, расположенных со стороны соответствующего плеча волноводного креста, ортогональны, если Y/2 — четное число, и параллельны, если М/? — нечетное число.
1 124
Изобретение относится .к ускори,тельной технике, а именно к высокочастотным системам малогабаритных
:,ускорителей заряженных частиц со стоячей волной, и может найти применение в тех областях науки и техники, где требуются мощные источники ионизирующих излучений или потоков ускоренных частиц.
Целью изобретения является улучшение технологичности ускоряющей системы и уменьшение массогабаритных параметров ускорителя.
На чертеже изображена высокочастотная система ускорителя со стоячей волной.
Система содержит высокочастотный генератор (магнетрон) 1, последовательно соединенный с фазовращателем
2 и аттенюаторам 3, который соединяется с одним из входных плечей валноваднога моста 4, К другому входному плечу этого моста присоединена волноводная поглощающая нагрузка 5, а выходные плечи с помощью окон 6 ввода ВЧ-мощности подведены к двум соседним ускоряющим резонаторам 7, связанным с помощью крестообразных отверстий связи с ускоряющими резонаторами 9, которые непосредственно с валноводами не связаны. Причем крайние из этих резонаторов связаны с помащьи щелей связи 10 и 11, чьи проекции на одну плоскость ортоганальны, с замыкающими с обоих концов ускоряющую структуру ускоряющими резонаторами 12. В торцовых поверхностях всех ускоряющих резонаторов имеется по четыре цилиндрических отверстия 13 для проводки пучков ускорения электронов.
Система работает следующим образам, ВЧ-мощность ат генератора 1 проходит через фазовращатель 2, с помощьи которого выбирают оптимальную рабочув фазу, через аттениатор 3, назначение каторога заклвчается в регулировании величины проходящей в ускоряющую систему ВЧ-мощности, и далее поступает в первое входное плечо волнаводного моста 4, где делится между двумя выходными плечами, причем фазовый сдвиг между падающими волнами в выходных плечах составляет 3 /2, ВЧ-мощность, поступающая через окна ввода мощности 6 в соседние ускоряющие резонаторы 7, за счет наличия
6871 2 отверстий и щелей связи 8, 10 и 11 распространяется по всей ускоряющей структуре, т ° е. во всех ускоряющих резонаторах 7, 9 и !2 возбуждаются
ВЧ-поля., Причем так как внутренний диаме.тр резонаторов D 1,23, то в них возбуждается на рабочей частоте колебание вида F. . Нужно отметить, что
«o в первый момент вся ВЧ-мощность атра10 жается от высокодобротной ускоряющей системы и поступает в поглощающую волновадную нагрузку 5. Затем ВЧ-поля в ускоряющей структуре нарастают да своих номинальных значений, причем
15 ат каждого подвода мощности с помощью окон связи 6 ускорявщая система возбуждается на3/2 виде колебаний. Структура ВЧ-поля на этом виде колебаний вдоль ускоряющей системы такова, что для каждого данного конкретного ввода ВЧ -мощности будут возбуждаться разные наборы ускоряющих резонаторов
7, 9 и 12, расположенных один за другим через один, а часть резонато25 ров 9 и другой резонатор 7 для данного ввода мощности будут играть роль резонаторов связи (ВЧ-поля, возбуждаемые в них от данного ввода ВЧ"мощности, практически равны нулю), но наличие второго ввода мощности приводит к тому, что и в этих резонаторах возбуждаются ВЧ-поля, сдвинутые по фазе относительно ВЧ-полей в соседних ячейках на 7/2. Помимо этого, 35 так как плоскости окон ввода ВЧ-мощности 6 артоганальны, благодаря наличии крестообразных отверстий связи 8, возбуждаемые ат разных вводов
ВЧ-мощности поля в -соседних ускоряющих резонаторах (вид колебаний Е ) ио имеют пространственное распределение с двумя пучностями ускоряющего электрического паля, Причем фазовый сдвиг между электрическими полями в пуч4,. настях одного ускоряющего резонато4с, ра составляет, а проекция осей, перпендикулярных оси системы и прохадяц|их через пучности электрическоI га поля в соседних резонаторах, артогональны. Наличие двух щелей связи
10 и 11, проекции больших осей симметрии которых на плоскость, перпендикулярную оси системы, артоганальны, соединяюших ускоряищие резонаторы 9
55 с крайними ускоряющими резонаторами
i2, позволяет реализовать такие граничные условия на концах ускоряющей структуры, при которых во всех ускоряющих резонаторах 7, 9 и 12 возбуж1246871 дается рабочий — вид .колебаний, так
7( как щели связи 10 и 11 действуют избирательно, позволяя возбуждать каждый резонатор 12 от одного ввода
ВЧ-мощности. В этом случае они ориентированы вдоль силовых линий азимутальной компоненты магнитного поля, возбуждаемого от одного ввода ВЧ-мощности, а для азимутальной компоненты магнитного поля, возбуждаемого другим вводом ВЧ-мощности, они ориентированы поперек силовых линий и н этом случае возбуждения ускоряющего резонатора 12 не происходит. Отверстия же связи 8, представляющие собой соединение данных щелей связи н одном месте, позволяют возбуждаться соседним ускоряющим резонаторам 7 и
9 при обеих ориентациях полей вида
20 колебаний Е,. возбуждающихся от ио различных окон 6 ввода ВЧ-мощности °
B принципе связь между ускоряющими резонаторами 7 и 9 можно выполнить вместо одного крестообразного отверстия связи с помощью четырех щелей связи, расположенных вблизи боковой стенки резонаторов параллельно щелям, составляющим крестообразное отверстие связи 8, а щели связи 10 и 11 заменить, каждую — двумя щелями, параллельными им и находящимися вблизи боковой стенки. При этом для другой ориентации структуры поля нида колебаний F, они будут находиться вообще ио в нуле поля. Для проводки пучков ускоряемых электронов в торцовых поверхностях каждого ускоряющего резонатора 7, 9, 12 сделано по четыре отверстия, находящихся в местах расположения двух пучностей электричес40 кого поля в данной ускоряющей ячейке и двух пучностей в соседних ускоряющих резонаторах. Геометрически отверстия располагают н местах пересечения двух ортогональных осей с окружностью
45 диаметром d 0,6Л. Длины выходных плечей волнонодного моста 4 различаются в кратное A. число раз, что пазнсляет обеспечить йормальное функционирование ВЧ-системы при сохранении разности фаз ВЧ-полей B соседних ускоряюЭ щих ячейках 7, 9 и 12, равной —, и кРоме того, в момент установления 55 значений ВЧ-палей н структуре отражения ВЧ-мощность поступает в площадную волновадную нагрузку 5. Так как нолноводный мост 4 выполнен со связью по узка1 стенке, то конструктивно выгодно одно нь:ходнае плечо ВЧмоста 4 присоединить непосредственно к ускоряющему резонатору 7 через окно ввода мощности 6 н торцовой поверхности нолнонода, другое =.àêîðoтить, а снязь с ускоряющим резонатором 7 осуществить через окно ввода мощности 6, расположенное н узкой боковой стенке нолнонода. Причем центр окна ввода мощности 6 должеч
Л8 находиться на расстоянии †(2п+1)
4 от закоратк, чта позволяет обеспечить HopIIHJlhI- связь с ускоряющим резонатором 7. В зависимости от общего количества . ускоряющих резонаторов 7, 9 и 12 находится ориентировка н пространстве щелей связи !О и 11 и окон вводя мощности 6, что обусловлено выполнением граничных условий на краях ВЧ-структуры для ее нормального возбуждения. Так большие оси симметрии окон ннада мощности 6 и большие аси симметрии щелей связи 10 и 11, ра" ïî.ë îæåííû.å со стороны соответствующего выходного плеча ВЧ-моста 4, ортогональны — если
М/2 четное число, и параллельны— если М/2 нечетное число. В данной системе, как н н прототипе, возрастает возможный темп ускорения электронон, так как в данном случае силовые линии ускоряющего электрического поля вида колебаний F. направлены
1246871 Составитель Е. Громов Техред А. Кравчук Корректор С Редактор Т. Иванова Заказ .1475 Тираж 802 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, W-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. р л П оектная 4 
