Система высокочастотного питания ускорителя заряженных частиц

 

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к сильноточным ускорителям заряженных частиц с малой длительностью импульса тока для использования в радиационной химии, активационном анализе и др. Цель изобретения - повышение выходной высокочастотной мощности. Система высокочастотного питания ускорителя заряженных частиц содержит задающий генератор 1, подключенный через управляемый фазовращатель 2 и усилитель 3 мощности к накопительному устройству из двух резонаторов 4 и 50, подключенных к высокочастотному тракту посредством двух циркуляторов 6 и 7, между которыми размещен высокочастотный выключатель 8 и направленный ответвитель 9, выход которого является выходом системы. Благодаря накоплению энергии в двух резонаторах 4 и 5 и одновременному переключению фазовращателя 2 и переключателя 8, при коэффициенте связи резонаторов с трактом β ≫ 1 выходная мощность в системе превышает мощность на выходе усилителя 3 в 13 раз. 1 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к сильноточным ускорителям заряженных частиц с малой длительностью импульса тока, предназначенных для использования в радиационной химии, активационном анализе, фундаментальных исследованиях физики высоких энергий и др. Целью изобретения является повышение выходной импульсной мощности. На чертеже приведена структурная схема системы ВЧ-питания ускорителя заряженных частиц. Система состоит из задающего генератора 1, быстродействующего фазовращателя 2 с изменением фазы волны на 180^o, усилителя 3 мощности и накопительного устройства, которое включает в себя два накопительных резонатора 4 и 5, подключенных к ВЧ-тракту с помощью двух циркуляторов 6 и 7, между которыми расположен выключатель 8 ВЧ-мощности. Свободные плечи циркуляторов 6 и 7 подключены к направленному ответвителю 9. Cистема работает следующим образом. В первой (большей) части импульса ВЧ-мощности происходит накопление энергии ВЧ-поля в резонаторах. При этом на отверстие связи первого резонатора с трактом падает волна, поступающая с усилителя 3 мощности, которая имеет амплитуду Е_o. Далее эта волна, складываясь с волной, излучаемой из резонатора 4, которая в установившемся режиме имеет амплитуду , где β - коэффициент связи резонатора с трактом, проходит через циркулятор 6, выключатель 8 ВЧ-мощности, циркулятор 7 и попадает на отверстие связи резонатора 5. При этом, если коэффициенты связи резонаторов 4 и 5 с трактом равны, то амплитуда излучаемой из резонатора 5 волны равна . Таким образом, при β>>1 амплитуды излучаемых из резонаторов 4 и 5 волн равны 2Е_o, a мощности, соответственно, 4P_о, где Ро мощность волны на выходе усилителя мощности. После окончания периода накопления энергии происходит быстрое изменение фазы волны усилителя 3 мощности на 180^o и закрывание выключателя 8 ВЧ-мощности. В результате этого волна с выхода усилителя 3 мощности складывается в одной фазе с волной, излучаемой из резонатора 4, и, отражаясь от выключателя 8, с помощью циркулятора 6 направляется в плечо направленного ответвителя 9. Мощность этой волны равна На другое плечо ответвителя 9 поступает волна, излучаемая из резонатора 5, с мощностью, равной В направленном ответвителе эти волны складываются, и суммарная волна с мощностью поступает в выходное плечо направленного ответвителя. Для случая, когда β ≫ 1, мощность волны на выходе предлагаемого устройства в 13 раз превышает мощность волны на выходе усилителя мощности.

Формула изобретения

Система высокочастотного питания ускорителя заряженных частиц, содержащая последовательно соединенные задающий генератор, быстродействующий фазовращатель, усилитель высокочастотной мощности и два накопительных резонатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения выходной импульсной мощности, к выходу усилителя высокочастотной мощности последовательно подключены циркулятор, имеющий четыре плеча, выключатель высокочастотной мощности, второй циркулятор, имеющий три плеча, и направленный ответвитель, причем накопительные резонаторы подключены к вторым плечам циркуляторов, в четвертое плечо четырехплечего циркулятора подключено к направленному ответвителю.

РИСУНКИ

Рисунок 1