Устройство для вывода ускоренных электронов из авторезонансного ускорителя

Авторы патента:

H05H7/22 - конструктивные элементы линейных ускорителей, например трубки дрейфа (H05H 7/02-H05H 7/20 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2564090:

Ишков Александр Петрович (KZ)

Изобретение относится к области ускорительной техники. Устройство для вывода ускоренных электронов из авторезонансного ускорителя представляет собой трубчатый магнитный шунт из мягкой стали. Входным торцом магнитный шунт направляется навстречу ускоренным электронам в авторезонансном ускорителе. Траектория ускоренных электронов в авторезонансном ускорителе представляет собой раскручивающуюся коническую спираль. Сам авторезонансный ускоритель - это волновод с электромагнитной волной поперечного типа, который размещается в соленоиде. Трубчатый магнитный шунт входным торцом герметично вмонтирован в немагнитный сферический шарнир, корпус которого монолитно соединен с ускоряющим волноводом у его выхода из соленоида, сам сферический шарнир герметично-подвижно монтируется в корпусе немагнитного сферического шарнира. Технический результат- повышение надежности работы и снижение массогабаритных показателей. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к ускорительной технике и предназначено для вывода ускоренных электронов с энергией порядка 1-5 Мэв на мишень или коллектор.

Целью предлагаемого изобретения является создание малогабаритного устройства из стальной трубки для извлечения релятивистских электронов из ускоряющего волновода, размещенного в соленоиде и эффективной их транспортировки на мишень.

Аналогом предлагаемого изобретения является устройство вывода ускоренных электронов из микротрона. Он представляет собой магнитный шунт в форме трубки из мягкой стали, которая размещается в плоскости орбит ускоряемых электронов. Входным торцом трубка направлена навстречу электронам, которые нужно вывести на мишень. Сама мишень размещается на выходном торце трубки.

Действует аналог следующим образом. Трубка из мягкой стали, размещенная в плоскости орбит микротрона, не возмущает структуры однородного магнитного поля, потому что линии магнитного поля замыкаются через тело трубки. При этом пространство внутри трубки остается свободным от линии магнитного поля. Благодаря этому электроны, попавшие в такой магнитный шунт, продолжают свободное движение по прямой линии и для вывода электронов из ускорителя остается направить магнитный шунт вдоль этих прямолинейных траекторий. См. Капица С.П., Мелехин В.Ч. "Микротрон". Наука. М., с.123, 1969.

Недостаток аналога состоит в том, что он не может быть непосредственно применен для вывода ускоренных электронов из авторезонансного ускорителя. Аналог ориентируется в плоскости, по одному углу. При выводе из авторезонансного ускорителя нужно ориентировать магнитный шунт в пространстве, т.е. по двум углам, в телесном угле.

Прототипом предлагаемого изобретения является устройство для вывода ускоренных электронов из авторезонансного ускорителя, которое конструктивно представляет собой магнитный шунт трубчатого типа из мягкой стали. Этот шунт входным торцом смонтирован в кардановом подвесе и ориентирован навстречу ускоренным электронам. Для герметизации узел карданового подвеса размещен внутри сильфона. Предварительно перед монтажом карданового подвеса определялось место высыпания ускоренных электронов на стенку ускоряющего волновода. Для этого снаружи на предлагаемое место высыпания ускоренных электронов напылялся люминофор и по яркости его свечения определялось искомое место. На этом месте делалось отверстие в стенке волновода и крепился карданов подвес.

Действует прототип следующим образом. Магнитный шунт ориентируется входным торцом навстречу ускоренным электронам так, чтобы они свободно пролетали через шунт на мишень. При этом пространственное положение шунта фиксируется специальным шарнирным фиксатором. См. Ишков А.П. Кандидатская диссертация "Экспериментальное исследование авторезонансного ускорителя электронов". НИИЯФ ТПИ, Томск, с.42-43, фото 5, 6, 1969.

Недостатком прототипа являются существенные радиальные размеры карданового подвеса у торца магнитного шунта, который при этом еще нужно помещать в сильфон для герметизации. Все это делает устройство вывода ускоренных электронов громоздким и недостаточно оперативным в настройке при смене режима работы ускорителя.

В качестве примера предлагаемое изобретение представлено на чертежах. На фиг. 1 показано размещение устройства на авторезонансном ускорителе. На фиг. 2 показано устройство в разрезе. Позициями на чертежах обозначены:

1 - ускоряющий волновод,

2 - внешний магнитопровод соленоида,

3 - обмотка соленоида,

4 - трубчатый магнитный шунт,

5 - шарнирный узел,

6 - немагнитный сферический шарнир,

7 - корпус шарнирного узла,

8 - эластичная уплотняющая прокладка,

9 - фланец уплотняющий,

10 - входное отверстие,

11 - траектория ускоренных электронов,

12 - мишень /коллектор/.

Место вывода ускоренных электронов определяется по технологии прототипа. Оно должно быть у выхода ускоряющего волновода 1 из внешнего магнитопровода соленоида 2, который охватывает обмотку соленоида 3. По выбранному месту /это место наиболее энергичных электронов/ сверлится в волноводе 1 отверстие под корпус шарнирного узла 7. После его припайки монтируется шарнирный узел 5 и все остальное устройство по известной технологии.

Действует предлагаемое изобретение следующим образом.

В режиме ускорения слабого пучка электронов при ослабленной затяжке эластичной прокладки 8 уплотняющим фланцем 9 трубчатый магнитный шунт 4 ориентируется входным отверстием 10 настречу траекторий ускоренных электронов 11 до появления их на мишени /коллекторе/ 12. После определения оптимального положения трубчатого магнитного шунта 4 он жестко фиксируется фланцем уплотняющим 9. После этого работа устройства продолжается по заданной программе.

Достоинством предлагаемого изобретения является его малогабаритность, компактность и надежность работы. Внутрь ускоряющего волновода 1 немагнитный сферический шарнир 6 входит на глубину своего радиуса отполированной поверхностью. Это обеспечит устойчивую работу волновода 1 без пробоев и искрений. Малый радиальный размер устройства позволит "забраться" в область наиболее ускоренных электронов.

Технология изготовления устройства не требует специального технологического оборудования.

Пo своим техническим характеристикам устройство вполне применимо и в качестве инжектора в режиме угловой инжекции в авторезонансный ускоритель.

Устройство для вывода ускоренных электронов из авторезонансного ускорителя, состоящее из трубчатого магнитного шунта, отличающееся тем, что трубчатый магнитный шунт входным торцом герметично вмонтирован в немагнитный сферический шарнир, корпус которого монолитно соединен с ускоряющим волноводом у его выхода из соленоида, сам сферический шарнир герметично-подвижно монтируется в корпусе немагнитного сферического шарнира.

Изобретение относится к ускорительной технике. .

Сильноточный ускоритель ионов // 2418338

Изобретение относится к ускорителям заряженных частиц. .

Способ и устройство проводки пучка электронов в тракте линейного ускорителя // 2408172

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в линейных индукционных ускорителях сильноточных (более 1 кА) импульсных (менее 1 с) пучков электронов при их ускорении и/или транспортировке в протяженных (более 1 м) вакуумных трактах.

Трубка дрейфа резонансного ускорителя // 2397626

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в ускоряющей структуре резонансного линейного ускорителя типа Альвареца. .

Линейный ускоритель для ускорения пучка ионов // 2316157

Изобретение относится к линейным ускорителям с дрейфовыми трубами и может быть использовано для ускорения пучков ионов низкой энергии. .

Устройство для получения ускоренных заряженных частиц // 2187911

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к конструктивному выполнению узлов и элементов. .

Многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов // 2163426

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к линейным резонансным ускорителям, и может быть использовано при создании новых и реконструкции действующих линейных ускорителей ионов.

Квадрупольная ускоряющая структура // 2152143

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано в устройствах ускорения ионных пучков. .

Устройство ускоряющей структуры с пространственно- однородной квадрупольной фокусировкой с четырехкамерным резонатором // 2142680

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в высокоинтенсивной начальной части ускорителя с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой.

Ускоряющая структура // 2105440

Изобретение относится к области техники ускорителей заряженных частиц и может быть использовано в качестве ускоряющей структуры для промежуточных и высоких энергий ускоряемых частиц.

Электростатический инжектор частиц для высокочастотного ускорителя заряженных частиц // 2580950

Изобретение относится к области ускорительной техники. На входе первого объемного резонатора предусмотрен электрод, который подключен к источнику постоянного напряжения и на основе которого формируется потенциальная яма, которая обуславливает ускорение частиц, испускаемых источником ионов, к первому объемному резонатору. За счет того что источник ионов и ускорительный участок, то есть объемные резонаторы ускорительного участка, находятся на общем потенциале, в частности потенциале земли, достигается то, что электростатическая потенциальная яма не вносит вклад в полную энергию частиц, полный эффект ускорения достигается за счет индукции напряжения в ВЧ резонаторе, и источник постоянного напряжения не нагружается током пучка, так что он не должен быть точно регулируемым или высокопроизводительным. Технический результат - повышение скорости заряженных частиц. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Высокочастотный объемный резонатор и ускоритель // 2583048

Изобретение относится к высокочастотному объемному резонатору для ускорения заряженных частиц (15), при этом предусмотрена возможность введения в высокочастотный объемный резонатор (11) электромагнитного высокочастотного поля, которое при работе воздействует на пучок (15) частиц, который проходит в высокочастотном объемном резонаторе (11), который характеризуется тем, что для повышения электрической пробивной стойкости в высокочастотном объемном резонаторе (11) вдоль пути прохождения пучка (15) частиц расположен по меньшей мере один промежуточный электрод (13), установленный подвижно. Технический результат - повышение электрической пробивной стойкости. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Ускоряющая структура с параллельной связью // 2605949

Изобретение относится к ускорительной технике, предназначено для ускорения электронов СВЧ полем при одновременном удержании пучка вблизи заданной оси магнитным полем соленоидального типа. Устройство содержит ускоряющую структуру с параллельной связью, ускоряющие резонаторы которой конструктивно разделены промежутками, в промежутки установлены радиально намагниченные кольцевые постоянные магниты, создающие на оси резонаторов знакопеременное магнитное поле. Технический результат - возможность ускорения электронов СВЧ полем при одновременном удержании магнитным полем постоянных магнитов на оси ускоряющих резонаторов пучка электронов с большим током (не менее 1 А) при относительно малом суммарном весе магнитов, за счет выбора конструкции системы в целом, встраивания фокусирующих магнитов внутрь ускоряющей структуры и использования реверсивной фокусировки. Разборные магниты позволяют осуществлять прогрев ускоряющей структуры. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.