Ускоряющая система линейного ускорителя со стоячей волной

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (11) 28 А1 (51) 4 Н 05 Н 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3849578/24-21 (22) 01.02.85 (46) 30.06.88. Бюл. ¹ 24 (71) Московский инженерно-физический институт (72) А.Н. Филатов и В.К. Шилов (53) 621.384.6(088.8) (56) Филатов А.Н. и др. Сменные группирователи ускорителя РЭЛУС-3. — В кн.: Ускорители заряженных частиц.

M. Энергоатомиздат, 1983, с. 43-46.

Завадцев А.А..и др. Разработка новых ускоряющих систем для специализированных ЛУЭ со стоячей волной.—

В кн.: Доклады IV всесоюзного совещания по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве, т. 1. Л.: НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, 1982, с. 100-104. (54)(57) УСКОРЯ10ЩАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОГО

УСКОРИТЕЛЯ СО СТОЯЧЕЙ ВОЛНОЙ, выполненная в виде соосной последовательности чередующихся ускоряющих ячеек о связи на виде колебания Е,, в общих торцовых стенках которых в местах пучности магнитного поля выполиены азимутальные щели связи, а на оси — цилиндрические пролетные отверстия, при этом первая и последняя ячейки выполнены ускоряющими, а связь одной из промежуточных ускоряющих ячеек осуществлена посредством двух призматических резонаторов на виде а колебаний H,ù, расположенных по периметру этой ячейки, щели связи выполнены в общей части боковой стенки ускоряющей ячейки и оснований призматических резонаторов связи, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения величины ускоренного тока, ускоряющая ячейка, снабженная призматическими резонаторами связи, выполнена в виде трех последовательно и соосно расположенных цилиндрических резонаторов, из которых центо ральный — на виде колебаний Н „, а крайние — на виде колебаний Е, при этом щели связи с центральным резонатором параллельны продольной оси системы и одно из его пролетных отверстий снабжено соосно расположенной конической пролетной трубкой.

1406828

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в качестве ускоряющей системы, предназначенной для получения потоков сфокусированных ускоренных

5 частиц и высокоэнергетичных (-лучей.

Цель изобретения — повышение величины ускоряемого тока заряженных частиц, что позволяет повысить эффективность ускорителя и расширить область его применения.

На фиг. 1 изображена ускоряющая система линейного ускорителя со стоячей волной, позволяющая в режиме 15 работы без применения внешних фокусирующих устройств увеличить значение ускоряемого тока заряженных ча.стиц; на фиг. 2 " разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на 2О фиг. 1.

Система содержит последовательно и поочередно расположенные на одной оси ускоряющие ячейки в виде цилиндрических профилированных ускоряющих 25 ! резонаторов 1 и ячейки связи в виде цилиндрических непрофилированных резонаторов 2 связи, связанные с помощью аэимутальных щелей 3 связи, кроме того,, одна из промежуточных 3Q ускоряющих ячеек выполнена в виде трех соосно расположенных цилиндрических резонаторов, крайние из которых резонаторы 4, возбуждаются на рабочей частоте на виде колебаний Е, а фокусирующий центральный резонатор 5 — на виде колебаний Н„„, и снабжена двумя призматическими резонаторами С. При этом крайние резонаторы 4 связаны с цилиндрическими непрофилиро-4р ванными резонаторами 2 связи с помощью азимутальных щелей 7, помимо этого, с помощью щелей 8 связи в своих боко. вых стенках они связаны с призматическими резонаторами 6 связи, которые, в свою очередь, через щели 9 связи, находящиеся вблизи боковой стенки призматического резонатора и ориентированные параллельно оси системы, связаны с центральным цилиндри-. ческим фокусирующим резонатором 5.

Для проводки пучка заряженных частиц в центре торцовых стенок всех находящихся на оси системы резонаторов имеются цилиндрические пролетные отверстия 10, причем в фокусирующем

55 резонаторе 5 вокруг одного пролетного отверстия имеется коническая пролетная трубка 11.

Система раб от ает следующим об разом.

Внутренние диаметры цилиндрических профилированных ускоряющих резонаторов 1, цилиндрических непрофилированных резонаторов 2 связи, индуктивно связанных между собой через щели 3 связи, имеют такие геометрические размеры, что в них на рабочей частоте возбуждается колебание о вида Е„, . Возбуждение осуществляется через узел ввода ВЧ-мощности, присоединенный к одной из ускоряющих ячеек так, чтобы направление силовых ли" ний магнитного поля в резонаторе 1 в районе окна связи совпадало с направлением силовых линий магнитного поля в районе окна связи со стороны подводящего волновода, причем вся система возбуждается на виде

Ц колебаний †. Каждый ускоряющий ре2 зонатор 1 возбуждается в противофазе по отношению к соседним ускоряющим резонаторам 1. ВЧ-поле в ячейках связи очень мало по величине. В дан" ной системе в зависимости от требований радиальной динамики ускоряемых электронов можно между двумя любыми цилиндрическими непрофилированными резонаторами 2 связи разместить реэонаторную систему, выполняющую как функцию ускорения, так и функцию фокусировки пучка заряженных частиц. Эта резонаторная система включает в себя пять отдельных резонаторов: два цилиндрических ускоряющих резонатора 4 с видом колебаний о

E . Связь между резонаторами 4 и резонаторами 2 связи осуществляется с помощью азимутальных щелей 7 связи, в свою очередь, ускоряющие резонаторы 4 через щели 8 связи в своих боковых стенках связаны с призматическими резонаторами 6 связи. Выбор геометрических размеров призматических резонаторов 6 связи обеспечивает возбуждение в них на рабочей о частоте вида колебаний Н„, . Эти резонаторы 6 связи, в свою очередь, связаны с помощью прямоугольных щелей 9 связи в своих основаниях вблизи боковых стенок с фокусирующим цилиндрическим резонатором 5, геометрические размеры которого обусловливают его возбуждение на рабочей чао стоте на виде колебаний Н „ . Этот

1406828 вид колебаний характеризуется очень высокой собственной добротностью резонатора на этом виде, которая на практике составляет десятки тысяч и может доходить до 10 . Распреде5 5 ление в резонаторе высокочастотного магнитного поля полностью соответствует распределению магнитного поля в тонкой магнитной линзе и аналогично распределению магнитного поля на оси короткого соленоида. Аксиально-симметричное магнитное поле производит фокусирующее действие на проходящий параллельный пучок элеi5 ктронов. Механизм фокусировки сводится к следующему: в такой системе присуствует радиальное магнитное поле, которое, взаимодействуя с продольной скоростью заряженных частиц, приводит к вращению электронов по азимуту. После появления азимутальной скорости от взаимодействия этой скорости и продольного магнитного поля появляется движение в радиальном напра- 25 влении, причем радиальная сила всегда направлена к оси независимо от первоначального направления магнитного поля в резонаторе 5. В центре торцовых стенок резонаторов выполнены цилиндрические пролетные отверстия 10, служащие для проводки пучка заряженных частиц. В фокусирующем резонаторе

5 по ходу пучка на выходе из резонаторов вокруг пролетного отверстия 10 выполнена коническая пролетная трубка 11, служащая для достижения максимального фокусирующего воздействия на проходящие электроны. Она необходима для экранировки ВЧ-поля, когда

40 оно изменяет направление во время пролета электронов через фокусирующий резонатор 5, так как направление магнитного поля сохраняется постоянным только половину периода высоко45 частотного колебания. В данном случае при скоростях электронов, близких

1 к скорости света (f5 1), возможно фокусирующее воздействие на всю область начальных фаэ влета электронов в ускоряющие резонаторы 1, при которых частицы ускоряются, так как в этом случае происходит как бы совмещение двух систем фокусировки, возникающих в результате того, что тонкая магнитная линза обладает фокусирующим действием независимо от направления магнитного поля. Таким образом, даже при смене направления силовых линий магнитного поля резонатор 5 в определенном фазовом интервале начальных фаз влета оказывает фокусирующее воздействие. Если ускоряющее напряжение в ускоряющих резонаторах 1 и 4 меняется по закону косинуса, то диапазон начальных фаз влета в ускоряющие резонаторы 1 и 4, при которых электроны ускоряются и фо кусируются, составляет-«+2«g а О+

+2«К, где К = О, 1, 2,... При этом довольно просто обеспечить максимальное фокусирующее воздействие на электроны, влетающие в фазе, соответствующей максимальному набору энергии.

В такой системе воздействие фокусирующего поля достаточно велико изза большой величины собственной добротности фокусирующего резонатора на о виде колебаний Н ц и вследствие того, что электроны в пролетном канале взаимодействуют с максимальной величиной магнитного поля в резонаторе. Наряду с увеличением в два раза и более диапазона начальных фаз влета электронов в ускоряющие резонаторы, при которых происходит как ускорение, так и фокусировка заряженных частиц, более чем в два раза увеличивается захват частиц в процессе ускорения и в результате более чем на 100Х увеличивается значение тока ускоряемых частиц.

1406828

Составитель Е. Громов

Техред А. Крлнчук Корректор !. Максимишинеы Редактор А. Orap

Заказ 3211/56

Тираж 832

Подписное

В11ИИПИ Госудлрственного комитета CCCP ло делам изобретений и с -.êðûòèé

113035, Москва, iH-35, Рлупскля нлб., 4/5

Производственно-полиграфическое нреднрннтие, г. Ужгород, ул. Пр ектная, 4