Выпускное окно ускорителя электронов

Выпускное окно ускорителя электронов предназначено для вывода широкоаппертурных, интенсивных, радиально сходящихся пучков ускоренных электронов в атмосферу или в газ повышенного давления и может быть применено для накачки газовых лазеров электронным пучком. Окно выполнено в виде цилиндра и набрано из нескольких секций. Объединяющим элементом конструкции является цилиндрический каркас, в котором вырезаны прямоугольные сквозные отверстия. Каждое сквозное отверстие закрыто фольгой прямоугольной формы с размерами большими, чем само отверстие. Фольга уплотнена к каркасу посредством резинового или индиевого уплотнителя. Уплотнитель уложен в паз по периметру прямоугольного отверстия в каркасе. Фольга прижата к уплотнителю прижимными винтами, через прямоугольную опорную решетку. Винты вкручены в глухие отверстия в каркасе. Конструкция заявленного выпускного окна позволяет использовать окно в коаксиальных ускоряющих системах и обеспечить вывод радиально сходящихся пучков электронов. 2 ил.

 

Устройство относится к ускорительной технике, в частности к ускорителям электронов с выводом пучка ускоренных электронов в атмосферу или в газ повышенного давления, преимущественно дающих высокоинтенсивные пучки большого сечения, и может быть применено для накачки газовых лазеров электронным пучком.

Известно выпускное окно электронного ускорителя, состоящее из фланца с отверстием, фольги и поддерживающей подложки, при этом поддерживающая подложка выполнена из пироуглеродной ткани, см. патент РФ №2101888, 1998 г.

Главным недостатком известного устройства является невозможность использования планарной конструкции для ускорения радиально сходящегося пучка электронов, кроме того, в случае использования технических решений, заложенных в данном изобретении для обеспечения вывода радиально сходящегося пучка электронов в известном выводном окне, необходимо изготавливать дополнительный фланец, обеспечивающий фиксацию подложки из пироуглеродной ткани, а при изготовлении выпускных окон большого сечения необходимо увеличивать толщину этой подложки с целью предотвращения ее механического разрыва, что отрицательно скажется на пропускной способности окна.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является выпускное окно ускорителя электронов, включающее опорную решетку в виде прямоугольной рамки, в проеме которой размещены стержневые перегородки, параллельные его короткой стороне, и с опорной плоскостью, фольгу, размещенную на ней, уплотнитель и прижимную рамку, причем проем рамки герметично закрыт фольгой посредством резинового уплотнителя, прижимной рамки и крепежных элементов, см. А.с. СССР №1688775, 1994г.

Основным недостатком известного устройства, принятого за прототип, является то, что данная конструкция планарна, что не позволяет использовать ее для вывода радиально сходящихся пучков электронов, кроме того, в известном устройстве нет уплотнения между фольгой и прижимным фланцем, что в случае использования технических решений, заложенных в данном изобретении для обеспечения вывода радиально сходящегося пучка электронов, делает невозможным монтаж и вакуумное уплотнение элементов выводного окна снаружи цилиндрической детали в условиях, когда необходимо герметизировать внутренний цилиндрический объем с повышенным давлением рабочей газовой смеси.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение вывода широкоаппертурного, радиально сходящегося электронного пучка из вакуума в атмосферу или газ повышенного давления.

Решение указанной задачи при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном выпускном окне ускорителя электронов, содержащем фольгу, поддерживаемую опорной решеткой, и уплотнитель, согласно изобретению, выпускное окно выполнено из нескольких секций, собранных на едином цилиндрическом каркасе со сквозными отверстиями, при этом каждая секция содержит фольгу, вакуумно-плотно расположенную на каркасе и зафиксированную опорной решеткой.

Заявляемое выпускное окно выполнено в виде цилиндра и набирается из нескольких секций. Объединяющим элементом конструкции является цилиндрический каркас, в котором вырезаны прямоугольные сквозные отверстия, обеспечивающие прохождение ускоренных электронов. Каждое сквозное отверстие закрыто фольгой прямоугольной формы, размерами, большими чем само отверстие, таким образом, чтобы фольга могла уплотняться к каркасу посредством резинового или индиевого уплотнителя, уложенного в паз по периметру прямоугольного отверстия. Фольга прижимается к резиновому или индиевому уплотнителю прижимными винтами, через прямоугольную опорную решетку. Винты вкручиваются в глухие отверстия в каркасе.

На Фиг.1 изображено поперечное сечение выводного окна (а) и поперечное сечение секции окна (б), на фиг.2 изображена ячейка опорной решетки.

Секционированное выпускное окно ускорителей электронов содержит цилиндрический каркас 1. Каждая секция состоит из фольги 2, опорной решетки 3, резинового или индиевого уплотнителя 4 и прижимных винтов 5.

Цилиндрический каркас 1 имеет прямоугольные сквозные отверстия, которые закрываются фольгой 2. Фольга 2 уплотняется по резиновому или индиевому уплотнителю 4, который укладывается в паз, расположенный в каркасе 1 по периметру прямоугольного отверстия. Фольга 2 поддерживается прямоугольной секцией опорной решетки 3. Прижим уплотнителя 4 осуществляется винтами 5, вкручиваемыми в глухие отверстия в каркасе 1. Прямоугольные секции опорной решетки 3 имеют размеры в длину и в ширину большие, чем размер паза для уплотнителя 4, а по периметру секции просверлены отверстия с зенковкой под винты с потайной головкой 5.

Наличие уплотнителя между цилиндрическим каркасом и фольгой позволяет собирать конструкцию выпускного окна для вывода радиально сходящегося широкоаппертурного пучка ускоренных электронов из вакуума без необходимости затяжки винтов изнутри цилиндрической конструкции, что невозможно в случае использования технических решений, заложенных в прототипе.

Описываемое изобретение использовалось в ускорителе электронов, предназначенном для электронной накачки эксимерного лазера с активным объемом 200 л. Выводное окно было 410 мм в диаметре и 1500 мм в длину. Геометрическая прозрачность выводного окна составляла 75%, толщина титановой фольги - 40 мкм. Выводное окно обеспечивало вывод в активный объем электронов с энергией 550 эВ, общий ток электронов составлял 320 кА. В пучке была достигнута энергия 60 кДж, при этом энергия, проходящая через выводное окно, составила 32 кДж.

Выпускное окно ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком, содержащее фольгу, поддерживаемую опорной решеткой, и уплотнитель, отличающееся тем, что выпускное окно выполнено из нескольких секций, собранных на едином цилиндрическом каркасе со сквозными отверстиями, при этом каждая секция содержит фольгу вакуумноплотно расположенную на каркасе и зафиксированную опорной решеткой.