Система высокочастотного питания ускорителя заряженных частиц

 

Использование : относится к ускорительной технике, в частности, к сильноточным ускорителям заряженных частиц с малой длительностью импульса тока. Сущность изобретения: система ВЧ-питания состоит из задающего генератора 1, быстродействующего фазовращателя 2, усилителя 3 мощности, цепи формирования импульсов, включающей в себя два моста 4 и 5 и две линии задержки 6 и 7. 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 других. Цель изобретения уменьшение энергетического разброса ускоренных частиц. Структурная схема системы ВЧ-питания ускорителя заряженных частиц представлена на чертеже. Она состоит из задающего генератора 1, быстродействующего фазовращателя 2, усилителя 3 высокочастотной мощности, цепи формирования высокочастотных импульсов, включающей в себя два высокочастотных моста 4 и 5 и две линии задержки 6 и 7. Система работает следующим образом. ВЧ-волна от задающего генератора 1 через быстродействующий фазовращатель 2 возбуждает усилитель 3. С выхода усилителя 3 ВЧ-волна с мощностью Р_o поступает на одно из плеч моста 4. При этом ВЧ-волна делится мостом на две волны, мощность каждой из которых равна 0,5 Р_o. Одна из этих волн поступает на мост 5, а другая на вход линии задержки 6. Линия задержки 6 обеспечивает задержку фронта волны на время τ. Через время t от начала ВЧ-импульса на два смежных плеча моста 4 поступают две волны практически одинаковой амплитуды (если потери в линии задержки незначительны), мощность каждой из которых составляет 0,5·P_o. Фазировка этих волн осуществляется выбором электрической длины линии, соединяющей плечи мостов 4 и 5, так, чтобы результирующая волна с мощностью Р_o поступала в плечо моста 5, соединенное с линией задержки 7. Эта линия обеспечивает задержку фронта ВЧ-волны на время 2τ.. Через время 2τ,, когда линия задержки 7 полностью заполнится ВЧ-мощностью (фронт волны с мощностью Р_o подойдет к выходу линии задержки 7, подключенному к мосту 4), ВЧ-волна появится на плече моста 4, смежном с плечом, подключенным к усилителю 3 мощности. При этом фазировка этих волн выбором электрической длины тракта, соединяющего мосты 4 и 5 через линию задержки 7, осуществляется так, чтобы суммарная волна c мощностью 2P_o поступала в плечо, подключенное к линии задержки 6. Через время τ, когда фронт волны, мощность которой равна 2P_o, подойдет к выходу линии задержки 6, с помощью быстродействующего фазовращателя 2 фаза колебаний волны на выходе усилителя 3 мощности изменяется на 180^o. При этом результирующая волна, образованная сложением волны с выхода усилителя 3 мощности и волны, поступающей из линии задержки 7 (мощность результирующей волны равна 2P_o), поступает на плечо моста 4, непосредственно соединенное с мостом 5. В результате на плечи моста 5 поступает две волны с мощностью 2P_o). Фазировка этих волн (для установленного значения электрической длины тракта, соединяющего мосты 4 и 5 через линию задержки 7) оказывается такой, что результирующая волна с мощностью 4P_o поступает в плечо моста 7, соединенное с высокочастотным выходом, предназначенным для подключения ускоряющей секции. Длительность ВЧ-импульса мощностью 4P_o на высокочастотном выходе равна времени задержки меньше линии задержки, т.е. равна t. При этом величина t= 1/5·T_и, где Т_и длительность ВЧ-импульса усилителя мощности. Заявляемый объект имеет преимущества по сравнению с прототипом, поскольку энергия ускоренных частиц постоянна в течение всего ВЧ-импульса мощности на входе ускоряющей секции, и весь импульс тока может быть использован при работе с пучком. При этом длительность полезно используемой части импульса тока по сравнению с прототипом возрастает в 4 5 раз и во столько же возрастает эффективность использования пучка.

Формула изобретения

Система высокочастотного питания ускорителя заряженных частиц, содержащая включенные последовательно задающий генератор, быстродействующий фазовращатель, усилитель высокочастотной мощности, цепь формирования высокочастотных импульсов с высокочастотным выходом для подключения ускоряющей секции, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения энергетического разброса ускоренных частиц, цепь формирования высокочастотных импульсов содержит первый и второй высокочастотные мосты и две линии задержки, время задержки первой из которых в два раза меньше времени задержки второй, при этом выход усилителя высокочастотной мощности подключен к первому плечу высокочастотного моста, его второе и четвертое плечи подключены соответственно к второй и первой линиям задержки, а третье плечо первого высокочастотного моста подключено к первому плечу второго высокочастотного моста, при этом второе и четвертое плечи второго высокочастотного моста подключены соответственно к первой и второй линиям задержки, а его четвертое плечо к высокочастотному выходу для подключения ускоряющей секции.

РИСУНКИ

Рисунок 1