Ускоритель заряженных частиц с устройством высокочастотного питания

 

Изобретение может быть использовано в системах высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, а именно в системах высокочастотного питания резонансных ускорителей от магнетронов. Ускоритель с устройством высокочастотного питания содержит магнетрон, подключенный через фазовращатель к входному плечу волноводного моста, две идентичные резонаторные секции, подключенные к выходным плечам волноводного моста, поглощающую нагрузку, подключенную к плечу волноводного моста, развязанному со входным плечом. Между выходными плечами моста и входами идентичных резонаторных секций установлены два идентичных низкодобротных проходных резонатора. Повышается КПД полезного ускорителя за счет сокращения длительности переходного процесса в секциях. 1 ил.

Изобретение относится к системам высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, конкретно к системам высокочастотного питания резонансных ускорителей от магнетронов.

Известен ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный к резонаторной секции через ферритовый вентиль. Во время переходного процесса отраженная мощность рассеивается в ферритовом вентиле.

Недостатком устройства является наличие потерь мощности, отраженной от резонаторной секции, во время переходного процесса (см. Зверев Б.В., Собенин Н. П. Электродинамические характеристики ускоряющих резонаторов. Москва, Энергоатомиздат, 1993, с. 200-204).

Известен ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный через фазовращатель ко входному плечу волноводного моста, две идентичные резонаторные секции, подключенные к выходным плечам волноводного моста, поглощающую нагрузку, подключенную к плечу волноводного моста, развязанному со входным плечом. Волны, отраженные от секций, отводятся в поглощающую нагрузку и на входе магнетрона отсутствуют, что обеспечивает развязку магнетрона и секций.

Недостатком устройства является наличие потерь мощности в поглощающей нагрузке во время переходного процесса (см. Зверев Б.В., Собенин Н.П. Электродинамические характеристики ускоряющих резонаторов. Москва, Энергоатомиздат, 1993, с. 200-204).

Задачей изобретения является повышение КПД ускорителя за счет сокращения длительности переходного процесса в секциях.

Данная задача достигается в ускорителе с устройством высокочастотного питания, содержащем магнетрон, подключенный через фазовращатель к входному плечу волноводного моста, поглощающую нагрузку, подключенную к плечу волноводного моста, развязанному со входным плечом, согласно изобретению между выходными плечами моста и входами идентичных резонаторных секций установлены два идентичных низкодобротных проходных резонатора.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Магнетрон 1 подключен через фазовращатель 2 к входному плечу моста 3, к плечу моста, развязанному со входным, подключена поглощающая нагрузка 4. Две идентичные резонаторные секции 5 подключены к выходным плечам моста 2 через два идентичных дополнительных проходных резонатора 6.

Устройство работает следующим образом.

Импульсный высокочастотный сигнал от магнетрона 1 через фазовращатель 2 и волноводный мост 3 поступает на входы идентичных низкодобротных проходных резонаторов 6. Эти резонаторы являются низкодобротными проходными по сравнению с ускоряющими резонаторными секциями 5. В связи с этим они возбуждаются за время, существенно меньшее времени возбуждения ускоряющих резонаторных секций 5. В каждом из проходных низкодобротных резонаторов 6 устанавливается режим стоячей волны с амплитудой, превышающей амплитуду падающей волны в 2-2,5 раза (см. Бараев С.В., Коровин О.П., Минькин К.Г. Способ увеличения эффективности передачи энергии в резонатор, журнал Технической физики, т. 53, вып. 2, 1983, с.413-415). Волна, отраженная от резонансной системы, включающей ускоряющую резонаторную секцию 5 и проходной низкодобротный резонатор 6, представляет собой суперпозицию противофазных волн отраженной от отверстий связи проходного низкодобротного резонатора 6 с передающей линией и "просачивающейся" через это отверстие. Ее амплитуда, определяемая в начале периода накопления амплитудой "просачивающейся" волны, возрастает практически мгновенно до максимального значения. По мере накопления энергии в ускоряющей резонаторной секции 5 амплитуда отраженной от резонансной системы волны убывает быстрее, чем амплитуда отраженной волны в системе без проходного низкодобротного резонатора 6. Это указывает на сокращение длительности переходного режима в ускоряющих резонаторах. Оценки показывают, что постоянная времени переходного процесса может сокращаться в 2-3 раза, при этом потери, связанные с рассеянием энергии в проходных низкодобротных резонаторах 6, не превышают единиц процентов. Волноводный мост 3, как и в прототипе, выполняет функцию развязывающего устройства магнетрона 1 и ускоряющих резонаторных секций 5.

Устройство позволяет сократить длительность переходного процесса в 2-3 раза, что приводит к увеличению на 40-60% полезной части высокочастотного импульса, используемой на ускорение частиц.

Формула изобретения

Ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный через фазовращатель к входному плечу волноводного моста, две идентичные резонаторные секции, подключенные к выходным плечам волноводного моста, поглощающую нагрузку, подключенную к плечу волноводного моста, развязанному со входным плечом, отличающийся тем, что между выходными плечами моста и входами идентичных резонаторных секций установлены два идентичных низкодобротных проходных резонатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1