Ускоряющая структура линейного ускорителя ионов

 

Изобретение относится к ускорительной технике и позволяет повысить эффективность и упростить регулировку распределения ускоряющего поля вдоль канала ускорения. Одна из четностей трубок 4 и 5 дрейфа посредством соответствующих проводящих штьфей 2 и 3 соединена с продольным токонесущим элементом 3 6, Б Э 6 выполнены различного рода вырезы СБ) 7-11, имеющие форму окружности или ее частей. Форма и площадь Б 7-11 подбирается в зависимости от того, какую роль в наст ройке ускоряющей структуры они должны играть. Б 8 в виде сегмента на Э 6 дает возможность существенно увеличить индуктивность, компенсирующую уменьшение емкости между трубками 4 и 5 дрейфа на этом участке . Настроечные элементы 12-16, выполненные в виде проводящих стержней , один конец которых касается окружности соответствующего в 7-11, а другой установлен в центре окружности с возможностью вращения вокруг этого центра. Перемещение настроечных элементов 12-16 обеспечивает тонкое регулирование величины индуктивности участков Э 6, Предложенные конфигурации в 7-11 и конструктивное выполнение настроечных элементов 12-16 обеспечивает регз лировку профиля распределения ускоряющего поля в иироких пределах как В общем виде, так и на отдельных участках. 2 з«п. ф-лы, 1 ил. с ё лтега С.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 05 Н 9 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -- ....

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ аа

ОЪ

@Р

@4! (21) 4076041/24-21, (2 ) 09.06.86 (46) 07.11.89. Бюл, ¹ 41 (72) В,А.Вомко, А.Ф,Дьяченко, А,Ф.Кобец и Б.И.Рудяк (53) 621,384,6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

{{ - 728684, кл, H 05 Н 9/04» 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 952088, кл..Н 05 Н 9/04, 1980. (54) УСКОРЯН)ЩАЯ СТРУКТУРА ЛИНЕЙНОГО

УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ (57) Изобретение относится к ускорительной технике и позволяет повысить эффективность и упростить регулировку распределения ускоряющего поля вдоль канала ускорения. Одна из четностей трубок 4 и 5 дрейфа посредством соответствующих проводящих штырей 2 и 3 соединена с продольным токонесущим элементом Э

6. В Э 6 выполнены различного рода вырезы (B) 7-11, имеющие форму окружности или ее частей. Форма и

„„80„„137 1 А 1

2 площадь В 7-11 подбирается в зависимости от того, какую роль в настройке ускоряющей структуры они должны играть. В 8 в виде сегмента на Э 6 дает возможность. существенно увеличить индуктивность, компенсирующую уменьшение емкости между трубками 4 и 5 дрейфа на этом участке. Настроечные элементы 12-16, вы— полненные в виде проводящих стержней, один конец которых касается окружности соответствующего в 7-11, а другой. установлен в центре окружности с возможностью вращения вокруг этого центра, Перемещение настроечных элементов 12-16 обеспечивает тонкое регулирование величины индуктивности участков Э 6, Предложенные конфигурации в 7-11 и конструктивное выполнение настроечных элементов 12-1б обеспечивает регулировку профиля распределения ускоряющего поля в широких пределах как в общем виде, так и на отдельных участках. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1376931

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к линейным ускорителям протонов и многоI зарядных ионов.

Целью изобретения является повышение эффективности и упрощение регулировки распределения ускоряющего поля вдоль канала ускорения.

На чертеже схематически изображена конструкция ускоряющей структуры.

Ускоряющая структура содержит цилиндрический резонатор 1 с проводя-! щими штырями 2 и 3 и трубками 4 и 5 дрейфа. Трубки 4 дрейфа одной четности прикреплены с помощью проводящих штырей 2 к продольному токонесущему элементу 6, а трубки 5 дрейфа другой четности — на встречных штырях 3.

Для простоты рисунка.не приведена конструкция элемента, на котором закреплены штыри 3. Они могут быть закреплены на продольном токонесущем элементе, аналогичном продольному токонесущему элементу 6, или непосредственно на образующей резонатора

i. В продольном токонесущем элементе б сделаны различного рода вырезы (окна), форма и площадь которых подбираются в зависимости от того, какую роль в настройке ускоряющей структуры они должны играть. На схеме приведены различные варианты вырезов в виде окружности или ее частей. Например, на входном конце ускоряющей структуры рационально сделать вырез 7 в виде перевернутой полуокружности. Центр такой полуокружности отстоит от торцовой и боковой стенок резонатора на величину ее радиуса. На выходном конце наиболее эффективной является форма выреза 8 в виде сегмента, обращенного своей хордой к образующей резонатора 1, с центром окружности, часть которой образует указанный сегмент, находящимся снаружи резонатора 1.

По всей длине продольный токонесущий элемент содержит вырезы 9 в виде полуокружности, обращенной к оси резонатора.1, вырез 10 в виде полуокружности, обращенной к образующей резонатора 1 вырез 11 в виде окружности, Кроме того, на чертеже изображены настроечные элементы в виде проводящих стержней 12-16, одним концом касающихся окружности выреза, а другим установленных в центре

55 окружности с возможностью вращения вокруг этого центра. В вырезе 11 в виде окружности устанавливается настроечный элемент в виде проводящего стержня 17, имеющего воэможность вращения вокруг центра окружности выреза.

Рассмотрим работу ускоряющей структуры.

При возбуждении ее высокочастотной мощностью в зазорах между трубками 4 и 5 дрейфа устанавливается ускоряющее поле, профиль которого должен соответствовать расчетному, Наиболее высоким темпом ускорения обладает ускоряющая структура с равномерным по всей аа длине профилем распределения ускоряющего поля.

Ввиду того, что длина трубок 4 и 5 дрейфа и соответствующих зазоров растет с ростом скорости ускоряемых частиц вдоль структуры, необходимо компенсировать уменьшение емкости между трубками 4 и 5 дрейфа соответствующим увеличением индуктивности токонесущих конструкций ускоряющей структуры. При условии, что индуктивность резонатора 1, встречных штырей 2 и 4,,а также индуктивность и емкость между трубками 4 и 5 дрейфа остаются постоянными, изменение индуктивности достигается за счет соответствующего подбора места и формы вырезов в токонесущем продольном элементе .5. Тонкое регулирование величины индуктивности участков продольного токонесущего элемента достигается с помощью перемещения проводящих стержней 12-16 или 17, При этом перемещение проводящего стержня 12 по окружности выреза 7 на входном конце ускоряющей структуры вплоть до полного закорачивания продольног0 токонесущего элемента днищем резонатора 1 позволяет существенно понижать индуктивность на этом участке и компенсировать тем самым большое значение емкости между трубками 4 и 5 дрейфа с малой длиной зазора. Вырез

8 в виде сегмента на продольном несущем элементе в выходной части ускоряющей структуры, наоборот, дает возможность существенно увеличивать индуктивность, компенсирующую уменьшение емкости между трубками 4 и 5 дрейфа на этом участке. Подстроечный элемент в виде проводящего

5 13769 стержня 13 позволяет регулировать величину этой индуктивности. Закрепление второго его конца в центре окружности, вынесенного за пределы резонатора 1, позволяет усиливать эффект увеличения индуктивности особенно существенно, когда конец продольного токонесущего элемента

6 вместе с расположенными на нем

10 трубками 4 дрейфа становится резонансным по отношению к собственной частоте ускоряющей структуры, Размещение вырезов 9-11 с проводящими стержнями (настроечными элементами

14-17 позволяет регулировать индуктивность участков токопроводящего несущего элемента 6 и тем самым осуществлять регулирование профиля распределения ускоряющего поля, 20 в том числе формировать его участки длиной, меньшей длины резонатора 1 „ что обеспечивает регулирование энергии ускоренных частиц.

Настройка частей ускоряющей 25 структуры, позволяющая получать равномерное распределение ускоряющего поля с помощью вырезов 7-11 и проводящих стержней настроечных элементов) 12-17 достигается путем измене— ния индуктивности токопроводящего элемента, что не приводит к ухудшению шунтированного сопротивления в отличие от емкостной настройки с помощью увеличения диаметров трубок

35 дрейфа, Это дает существенную экономию ВЧ-мощности.

Предлагаемое техническое решение конструкции ускоряющей структуры линейного ускорителя ионов позволяет эффективно осуществлять настройку ее участков на заданную резонансную частоту и обеспечивает регулировку профиля распределения ускоряющего поля. в широких пределах как в общем виде. так и на отдельных ее участках без нарушения вакуумной герметичности ускорителя, в результате чего достигается высокий темп ускорения и возможность регулирования энергии ускоренных частиц, Технико-экономические преимущества заявляемой системы по сравнению с известной заключаются в том, что предлагаемое техническое решение дает возможность повышать эффективность настроечных систем ускоряющей структуры и упрощать регулировку распределения поля вцоль канала ускоре31 6 ния. Наличие новых настроечных устройств и место их расположения в ускоряющей структуре дают воэможность упростить конструкцию эа счет уменьшения количества элементов регулировки и дистанционно управлять распределением ускоряющего поля, что обеспечивает высокий темп ускорения и плавное регулирование энергии ускоренных частиц.

Формула изобретения

1. Ускоряющая структура линейного ускорителя ионов Н-типа, содержащая цилиндрический резонатор с трубками дрейфа, установленными на продольном

=,оконесущем элементе с вырезами на концах и расположенными в них токопроводящими настроечными элементами, отличающаяся тем, что, с целью повьппения эффективности Н упрощения регулировки распределения ускоряющего поля вдоль канала ускорителя, вырезы в продольном токонесущем элементе имеют форму окружности или ее частей„ а настроечные элементы выполнены в виде -.окопроводящих стержней и расположены внутри вырезов с возможностью перемещения конца стержня в плоскости продольного токонесущего элемента вдоль окружности выреза с помощью скользящих.контактов. при этом второй конец стержня установлен с возмо -;— ностью обеспечения электрического контакта с продольным токонесущим элементом на противоположной стороне выреза, 2. Структура по п,1 о т л и ч а ю щ а я с я тем„. =a на качце продольного токонесуще-о элемента, входном по отношению к движению пучка, вырез выполнен в форме полу-: окружности с центром, отстоящим от торцовой и боковой стенок резонатора на величину радиуса окруж.",ости, а на выхоцном конце продольного токонесущего элемента вырез выполнен в форме части окружности, центр которой расположен снаружи боковой стенки резонатора, 3, Структура по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что в продольном токонесущем элементе выполнены дополнительные аналогичные вырезы, расположенные по его длине.