Инжектор линейного индукционного ускорителя

 

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СО(1ИАЛИСТИ 1ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (1% (111 (5ц 4 H 05 H 5/00

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ H ОТКРЫТИЙ (21) 3935481/24-21 (22) 11,06,85 (46) 07.03,.87. Бюл. И- 9 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.M.Кирова (72) Э.Г.Фурман и О.Н.Томских (53) 621. 384.6 (088.8) (56) Анацкий А.А. и др, Линейные ичдукционные ускорители. — M. Атомиздат, 1978, с. 180.

Автор ское свидетельство СССР

¹ 1257860, кл. Н 05 Н 5/00, 1984. (54) ИНЖЕКТОР ЛИНЕЙНОГО. ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к импульсной ускорительной технике. Цель изобретения - упрощение конструкции.

Она достигается тем, что в инжектор линейного индукционного ускорителя введены конденсатор 11 и дроссель 12.

Он содержит также корпус 1, ферромагнитные сердечники 2 индукционной системы, витки 3 намагничивания, двойную формирующую линию 4, катододержатель 6, фокусирующий электрод

7 катода, диэлектрическую пластину

8, сетку 9, обкладку 10, анод 13, фокусирующую катушку 14, цилиндр Фарадея 15, импульсный трансформатор

17, емкостный накопитель 18. В инжекторе для питания диэлектрического эмиттера используются источник питания и коммутатор 5, создающие импульс высокого .напряжения в катоданодном промежутке, что существенно упрощает конструкцию устройства и увеличивает ее надежность. Изобретение предназначено дпя получения, формирования и последующей инжекции электронного пучка в линейный индукционный усилитель, а также может быть использовано как самостоятельный ускоритель. 2 ил, 1 1?

Изобретение относится к импульс" ной ускорительной технике и предназначено для получения, формирования и последующей инжекции электронного пучка в линейный индукционный ускоритель, а также может быть использовано как самостоятельный ускоритель.

Цель изобретения — упрощение конструкции, что позволяет уменьшить стоимость установки, так как отпадает необходимость во втором источнике питания и коммутаторе.

На фиг.l показан инжектор линейного индукционного ускорителя; на фиг,2 — эпюры, характеризующие работу устройства.

Предлагаемый инжектор содержит корпус 1, ферромагнитные сердечники

2 индукционной системы, витки 3 намагничивания, двойную формирующую линию 4, коммутатор 5, катододержатель 6, фокусирующий электрод 7 катода, диэлектрическую пластину 8, сетку 9, обкладку 1О, конденсатор 11, дроссель 12 насыщения, анод 13, фокусирующую катушку !4, цилиндр Фарадея 15, импульсный трансформатор 16, тиристор 17, емкостный накопитель 18.

На эпюрах (фиг,2), характеризующих работу устройства, показаны напряжение 19 емкостного накопителя, напряжение 20 двойной формирующей линии, ток 21 автоэлектронной эмиссии в сетки, импульс 22 высокого напряжения катод-анодного промежутка, ток 23 с диэлектрической пластины при отсутствии дросселя насыщения,, ток 24 с диэлектрической пластины при наличии дросселя насыщения, напряжение 25 обкладки 10 относительно сетки 9, ток 26 пучка цилиндра Фар адея, Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии емкостный накопитель !8 заряжен до требуемого уровня напряжения, а по катушке 14 протекает ток, создающий необходимое фокусирующее продольное магнитное поле. При подаче запускающего импульса на тиристор 17 емкостный накопитель подключается к первичной обмотке импульсного трансформатора

16 и с момента времени t начинается заряд формирующих линий 4. Потенциал формирующей линии через дроссель 12 насыщения, конденсатор 11, обкладку 10 прикладывается к проме95540

1О

2 жутку диэлектрическая пластина 8— сетка 9. В момент времени с напряженность на проводниках сетки малого радиуса достигает величинь, достаточной для автоэлектроиной эмиссии, и на диэлектрическую поверхность начинает осаждаться заряд.

Ток в цепи: сетка — диэлектрическя ° пластина (ток поляризации) — конденсатор 11 — дроссель 12 насыщения обмотка импульсного трансформатора— корпус 1 — сетка 21 показан эпюрой, Осаждаемый на поверхности диэлектрической пластины заряд компенсируется и удерживается положительным зае рядом обкладки 1О, поэтому электрическое поле осаждаемого заряда сосредоточено в основном в диэлектрике диэлектрической пластины 8.

В момент .времени t, когда накопитель 18 передал свою энергию двойной формирующей линии 4, включается коммутатор 5. При этом цепь: обкладка 10 — конденсатор 1 — дроссель

12 насыщения через коммутатор подключается к корпусу ускорителя, а следовательно, через катододержатель 6, фокусирующий электрод 7 катода к сетке 9. Напряжение конденсатора ll и диэлектрической пластины 8 прикладывается к промежутку сетка— поверхность диэлектрической пластины и осажденные ранее электроны начинают сниматься с поверхности диэлектрика. Ток в цепи разряда конденсатора 11 и диэлектрической пластины ограничивается величиной импеданса цепи разряда, дросселем насыщения и соединякицими проводниками обкладки

10 конденсаторов 11.

В то же время ускоряющее налряжение в катод-анодном промежутке появляется через время пробега волны по плечу двойной формирующей линии 4 и напряжение линии 4 прикладывается к виткам намагничивания в интервале времени t>-t4, Аьптлитуда импульса высокого напряжения в согласованном режиме равна напряжению заряда двойной формирующей линии, умноженной на число ферромагнитных сердечников 2.

В случае, если в цепи разряда конденсатора 11 и конденсатора, образованного диэлектрической пластиной

8 имеется линейный активно-индуктивный импеданс, то ток 23 разряда этих конденсаторов показан эпюрой и начинается сразу при замыкании коьжута1295540 тора 5, Это приводит к тому, что в катод-анодный промежуток за счет прозрачности сетки попадают низкоэнергетические электроны, изменяющие пер вианс катод-анодного промежутка, и при появлении импульса ускоряющего напряжения захватываете в ускорение электроны имеют значительный разброс по энергии и высокую расходимость пучка. К тому же значительная часть заряда, ранее накопленного на диэлектрической поверхности, попадает на сетку и не захватывается в ускорение, что при прочих равных условиях требует накопления на диэлектрической поверхности большего з аряда.

Для устранения этого недостатка в цепь разряда конденсатора 11 введен дроссель 12 насыщения, который задерживает импульс тока электронов с диэлектрической поверхности на время tä-t и он оказывается сфазированным по отношению импульса 22 высокого напряжения катод-анодного пр омежут ка.

Роль активно-индуктивного импеданса в рассматриваемом случае выполняет обмотка насыщенного дросселя насыщения и участок коаксиального кабеля, образованный катододержателем 6 и проводником, соединяющим обкладку 10 и конденсатор 11. Наличие конденсатора 11 позволяет согласовать напряжение имеющегося источника с напряжением, необходимым для питания диэлектрического эмиттера, и, кроме того, контролируя напряжение на конденсаторе 11, можно осуществлять измерение величины заряда, осаждаемого на диэлектрическую поверхность.

В качестве диэлектрического эмиттера предлагаемого инжектора целесообразно испольэовать диэлектрик с большой диэлектрической проницаемостью — сегнетоэлектрики. Например, для диаметра катода до 100 мм диэлектрический эмиттер легко выполняется на основе конденсаторов типа КВИ или

К 15 — 10 0,01 мкФ, 45 кВ, Е =1300), В качестве сетки используются проводники из нихромовой проволоки диаметром 0,08 мм, расположенные на расстоянии 1-2 мм над поверхностью диэлектрика с шагом 4-5 мм. Дроссель насыщения целесообразно выполнять в виде ударной линии, располагая его в катододержателе.

Например, для получения тока ,1,5:10 А в течение импульса 0,2 10 с необходимый заряд на диэлектрической пластине будет при напряжении на обкладке 32 кВ, и при зарядном напряжении двойной формирующей линии

50 кВ потребуется конденсатор в цепи обкладки 0,02 мкф, а драссель насыщения должен иметь потокосцепление

° 5 10 В с, что при размахе индукции 2,5 Т требует 20 см стали. Ука2 занный ток 1,5 кА при длительности

0,2i10 с и энергии электронов

-б

500 кэВ получен экспериментально в рассмотренном инжекторе.

Таким образом. в предлагаемом устройстве для питания диэлектрического эмиттера используются источник питания и коммутатор, создающие импульс высокого напряжения в катоданодном промежутке, что существенно упрощает конструкцию устройства и увеличивает ее надежнос. ь Осуществление фазирования тока электронов с диэлектрической поверхности с импульсом высокого напряжения катоданодного промежутка дросселем насыщения позволяет исключить низкоэнергетические электроны в катод-анодном промежутке до прихода импульса высокого напряжения и тем самым уменьшить разброс энергии электронопучка и повысить его качество.

\ формула изобретения

Инжектор линейного индукционного ускорителя, содержащий ферромагнитную индукционную систему, подключенную к двойной формирующей линии, вход которой через коммутирующий элемент подключен к выходу импульсного источника питания, анодный электрод и катодный узел, содержащий сетку и металлическую подложку, на кото рой расположена диэлектрическая пластина, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в инжектор введены последовательно соединенные конденсатор и дроссель насыщения, при этом конденсатор подключен к подложке катодного узла, а дроссель к общей точке соединения коммутирующего элемента, двойной формирующей линии и импульсного ис-. точника питания.! 295540

Составитель E.Ãðoìoâ

Редактор Н.Тупица Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Колб

Заказ 828/62 Тираж ЯО2 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4t5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4