Способ высокочастотного питания линейного ускорителя электронов и система для его осуществления

 

Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения -- уменьшение энергетического разброса ускоренных электронов. Цель изобретения заключается в уменьшении спада амплитуды сигнала5 подаваемого улггя даволорсчигли.- «пгдчпишглс на Бход йг- -ледляк леи Ь ст 4 i o об ;с;;ечиваатск из.сме:-;г;Н;-; я прж Ч ЭН г-ости элег тр;7чс;ского B-VTKM, поступ;:жцеп на накопитс:п. резонаторы г.йстеьъ; пь:соко ас7оттг.иго пптзния замедляющей CItcтe.i л;;лсйт1О1-о ускориталя, электроноБ. П);и-.чсдится аналитическое выраже){ие лг:я rpefiye- мсго изменентш напряжентгости полк во рремекн, Спопоб реалпзснгп - устройсгве S, . coдepжзл( ск читч ль с. ре-- гулируем:-:м коэффициентом ус ше тн, генера ср HMnyjTbccB угап эяж гн.п я Зг-;- даиной фср№1.. линейный ускорптет.,, задаю ций ггнере:;тср, 6ыстрод1и1с :-;; С гдий фазовращатель 5 уси.г.ртель высокочастотной мощности, волководкмй мое ., замедляюгп ло сгрук уру, ;-г о- П55тель; ые рег;сь зторы, снабжеи;,ъ:е устройс Г ами ,цлл ступз1-гча огс кия связ; К 2 с,, 2 ;:.л,, К к

1521264

i < АЖ вЂ” — Е + — - -Е (l "е ) паД М 1 2 1+jEo

Ю

2 (х, — "„- (a -t.)

--- — Е е (1)

М -1 г

9 и t Е (t»,t ) момент коммутации ВЧ-энергии, с; длительность импульса

ВЧ-мощности, c, коэффициенты связи резонаторов в период накопления и использования ВЧэнергии соответственно, где t о

Pt1 1- 2

2 2- 2 с

О (, йй .й. °

Ф f (1+/,)

° л (gt «» Ф 35

Т (1+ P2) — постоянные установления поля в период накопления. и использования

ВЧ-энергии соот" ветственно, с; ный усилитель 8 ВЧ-иощности (типа лампы с бегущими волнами). Управление усилителя 8 осуществляетсй от генератора 9 импульсов напряжения заданной форт, который может быть создан на основе цифроаналогового преобразователя, подключенного либо к счетчику, либо к ЭВМ.

Работает устройство согласно предложенному способу следующим образом.

В течение основной части ВЧ-импульса задающего генератора t6(O,t ) (см.фиг.2) энергия усилителя 2 мощ" ности запасается в высокодобротных резонаторах 5. В момент времени t осуществляется резкое увеличение связи накопительных резонаторов одновременно со срабатыванием быстродействующего фазовращателя 3, вы зывающего изменение фазы падающей о на резонаторы ВЧ-волны на 180 (см. фиг ° 2а). Предварительный усилитель

8 после момента времени t осуществляет амплитудную модуляции поля на входе в усилитель 2 мощности по закону, определяемому формулой

Е,; ц = О, t e(O,tj

Qo о собственная добротность и резонансная частота

t

Проиллюстрируем преимущества изоб" ретения на примере ЛУЭ с параметра" ми; длина ускоряющей секции.4,4! м,. параметр нагружения а/ф 0,14, мощность питающего ВЧ-генератора Р

20 МВт. За исходные параметры берут следующие величины . коэффициенты связи резонаторов, 1 и Pq 20, постоянные - установление поля в резонаторах с, 5 мкс, 0,5 мкс, собственная добротность. Q. с 1О

5 резонансная частота Х Э 10 МГц, момент коммутации ВЧ-энергии й,9

4 мкс, длительность импульса ВЧ.мощности tlat 5 мкс. Тогда согласно выражению (1) напряженность поля волны, падающей на резонаторы в пе"

-риод накопления энергии, E 8 ИВ/м накопительных резонаторов, Гц, Е и Š— напряженность по о ля волны, падающей на резонаторы в период накопления энергии, и поля на входе ускоряющей секции соответственf5 но.

Зпюра изменения напряженности поля на выходе усилителя мощности

Е„,() представлена на фиг.26. В результате сложения мощности усилителя 2 и мощности излучения иэ резонаторов 5 на входе в ускоряющую секцию формируется импульс ВЧ-поля

E<(t), эпюра которого представлена на фиг.2в. При. этом в течение неко25 торого интервала времени Qt (t< †. и ) напряженность электрического поля Е не зависит от времени.

Таким образом, при согласованной. работе узлов ускорителя в ускоряющую секцию поступает импульс ВЧ-мощности, значительно превышающий мощность ВЧ-усилителя:2 и немодулированный по фазе и амплитуде внутри интервала времени

При условии, что время заполнения ускоряющей секции ЛУЭ меньше

a t, на выходе ускорителя можно получить пучок заряженных частиц без дополнительного энергетического

40 разброса, 1521264 и напряженность поля на выходе ускоряющей секции E 15 ИВ/м.

При этих значениях йа выходе ускорителя можно получить пучок электронов с энергией порядка 30-40 ИэВ и шириной энергетического спектра

4-57..

Ф о р м оу л а и з о б р е т е н н я

j,Ñïîñ0á высокочастотного питания линейного ускорителя электронов, включающий возбуждение системы накопительных резонаторов с перемен/ ной связью, последующее измечение фазы падающей на резонатор волны на о 180 с одновременным увеличением коэффициента связи накопительных резонаторов с трактом и изменением амплитуды напряженности электрического поля волны, поступавшей на накопительные резонаторы, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения энергетического разброса электронов за счет уменьшения спада амплитуды сигнала, подаваемого на вход замедляющей структуры, изменение амплитуды напряженности электрического поля волны, поступающей иа накопительные .резонаторы, осуществляют согласно следующему выражению:

Е для t< (0 Я

Е„„ Е2 + «1-„-Е (1 е " .) big 1 о (Ф.- о1 — — — Е2 е а для ta/t»t„g, где t момент времени, в который осуществляется вывод ВЧ-энергии из накопительных резонаторов, с, длительность импульса

ВЧ-мощности, с, коэффициенты связи накопительных резонаторов в период накопления и период использования

ВЧ-энергии соответственно, 1 Ра2Pr

М

2 1+ р л Оо постоянные установ2 Л (!+62) ления поля в период накопления и исполь" зования ВЧ-энергии соответственно,с;

0 — собственная доб" о ротность накопительных конденсаторов, Е и Š— напряженность о 2

15 электрического поля

20 подающей на накопительные резонаторы волны в период накопления энергии и поля на входе за25 медляющей структуры ускорителя в период использования энергии соответственно, В/м.

3Q 2. Система. высокочастотного пита" ния линейного ускорителя электронов, содержащая последовательно соединенные задающий генератор, быстродействующий фазовращатель, соединенный

35 трактом с входом усилителя Высоко» частотной мощности, выход которого соединен с входным плечом волноводного моста, выходное плечо которого соединено с входом замедляющей струк40 туры ускорителя, а к каждому иэ двух других плеч моста подключены накопительные резонаторы, снабженные устройствами для ступенчатого изменения связи, о т л и ч а ю щ а45 я с я тем, что, с целью повышения моноэнергетичности пучка, в тракт между усилителем высокочастотной мощности и быстродействующим фазовращателем введен усилитель с pery50 лируемым коэффициентом усиления, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительно введенного генератора импульсов напряжения заданной формы.

1521264

ЯИ.Г

Составитель Е.Громов

Техред A.Кравчук орректор 4

Редактор Т, Юрчикова

Заказ 2145 »раж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

f13035, Иосква, 8-35, Раушскай наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 с