Линейный ускоритель заряженных частиц

 

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к линейным ускорителям (ЛУ) заряженных частиц. Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия ЛУ, содержит генератор СВЧ-мощности, подключенный через направленный ответвитель 4 к входам ускоряющей секции 2 и линии 3 задержки, выходы которых подключены к высокочастотному мосту 5, соединенному цепью обратной связи с направленным ответвителем 4. Введение линии 3 задержки и высокочастотного моста 5 позволяет уменьшить потери высокочастотной мощности и в случае, когда длительность импульса от генератора 1 составляет 2 - 3 длительности времени заполнения ускоряющей секции, повышает КПД устройства в 1,3 - 1,4 раза. 1 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к сильноточным ускорителям заряженных частиц, предназначенных для использования в радиационной химии, активационном анализе, фундаментальных исследованиях физики высоких энергий и др. Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия. На чертеже представлена структурная схема линейного ускорителя заряженных частиц. Ускоритель состоит из источника 1 высокочастотной мощности, ускоряющей секции 2, линии 3 задержки, которая вместе с ускоряющей секцией 2 подключена к источнику 1 ВЧ-мощности посредством направленного ответвителя 4. Выходы ускоряющей секции 2 и линии 3 задержки подключены к ВЧ-мосту 5, к которому также подключена согласованная нагрузка 6. Система работает следующим образом. В начале импульса высокочастотной мощности от источника 1 ВЧ-мощности ВЧ-волна переходит на первое плечо направленного ответвителя 4 и, поскольку его переходное ослабление составляет 3 дБ, делится поровну между ускоряющей секцией 2 и линией 3 задержки. Так как время заполнения ускоряющей секции 2 равно времени задержки линии 3 задержки, то ВЧ-волна появляется на их выходах одновременно. При этом, если фазовый набег в ускоряющей секции 2 и линии 3 задержки одинаков (или отличается на , где n=0,1,2,), то волны, пришедшие на плечи 5.1 и 5.3 моста 5, сложатся так, что результирующая волна пойдет только в плечо, соединенное с плечом 4.3 направленного ответвителя 4. Если в линии обратной связи, соединяющей плечи 5.4 моста 5 и 4.3 ответвителя 4, фазовый набег также кратен 2π, то волна, поступающая по линии обратной связи в плечо 4.3 направленного ответвителя 4, и волна от источника 1 ВЧ-мощности сложатся так, что результирующая волна пойдет только в плечо 4.2 ответвителя 4, т.е. только на вход ускоряющей секции 2. В этом случае на вход ускоряющей секции поступает волна, мощность которой в два раза превышает мощность волны на выходе источника ВЧ-мощности. При этом в течение переходного процесса, длительность которого равна удвоенному времени заполнения ускоряющей секции высокочастотной мощностью, рассеивание ВЧ-мощности в согласованной нагрузке отсутствует. Таким образом, вся энергия ВЧ-поля, выработанная источником ВЧ-мощности (за исключением потерь в ускоряющей секции и линии задержки, которые можно сделать достаточно малыми, используя, например, сверхпроводящие системы), передается в ускоряющую структуру. Для случая, когда длительность импульса генератора составляет 2 3 длительности времени заполнения ускоряющей секции, КПД предложенного устройства в 1,3 1,4 раза выше, чем в устройстве-прототипе.

Формула изобретения

Линейный ускоритель заряженных частиц, содержащий источник высокочастотной мощности, ускоряющую секцию, подключенную к источнику высокочастотной мощности с помощью направленного ответвителя, при этом вход и выход ускоряющей секции соединены линией обратной связи, и согласованную нагрузку, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, дополнительно введены высокочастотный мост и линия задержки, время задержки которой равно времени заполнения ускоряющей секции высокочастотной мощностью, причем входы ускоряющей секции и линии задержки подключены соответственно к второму и четвертому плечам направленного ответвителя, имеющего переходное ослабление, равное 3 дБ, а выходы ускоряющей секции и линии задержки подключены соответственно к первому и третьему плечам высокочастотного моста, при этом первое плечо направленного ответвителя подключено к выходу источника высокочастотной мощности, а третье подключено к четвертому плечу высокочастотного моста, к второму плечу которого подключена согласованная нагрузка

РИСУНКИ

Рисунок 1