Устройство для формирования сгустков заряженныхчастиц

 

- =ессювнв - Ъ

1 иатен-.- ---. г:,хни-;е,- < @со > библиотека | | д

ОП ИСАН И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 21.Х11.1970 (№ 1601311/26-25) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 05.VII.1973. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 25.Х.1973

М. Kë. Н 05h 7/02

Н 0511 9/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий

УДК 621.384.6(088.8) Авторы изобретения

И. А. Прудников, Д. Г. Борисов, А. И. Грызлов, Ю. А. Свистунов и Ю. Ф. Чичикалов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СГУСТКОВ ЗАРЯЖЕННЪ|Х

ЧАСТИЦ

Изобретение относится к области ускорительной техники, преимущественно к устройствам генерации импульсных последовательностей заряженных частиц с увеличенным, относительно исходного периода группирования, интервалом между сгустками.

Известны ускорители электронов, генерирующие импульсную последовательность сгустков, каждый из которых относится к одной из нескольких спектральных линий. Следующее за модуляцией энергии разделение сгустков по энергии и распределение их по каналам позволяет получить для время-пролетной методики сгустки, следующие с интервалом, который превышает исходный период группирования.

Известен также способ группирования электронов в полях различных частот, по которому электроны в начальной фазе процесса группируют в электромагнитном поле исходной частоты, а в конечной фазе процесса группируют и ускоряют в поле более низкой (по сравнению с исходной) частоты. Устройство, осуществленное по этому способу, генерирует импульсную последовательность сгустков, следующих с интервалами, которые так же, как и в первом примере превышают исходный период группирования. Кроме того сгустки, благодаря использованию для ускорения более низкой частоты, чем для исходного группирования, оказываются более мопохроматичными.

Однако, в обоих устройствах существование сгустков, поступающих в волноводную

5 систему в промежутках между теми сгустками, которые предполагается использовать во время-пролетной методике, значительно влияет на токовую характеристику пучка в диафрагмированном волноводе. Предельная

10 величина тока частиц, направляемых в канал время-пролетной методики, зависит от полного тока частиц в секции диафрагмированного волновода, ограниченного сверху из-за явления разрушения пучка в диафрагмированном вол15 поводе наведенными электромагнитными полями.

Цель изобретения — увеличить ток частиц для время-пролетной методики и повысить количество частиц в отдельных сгустках пу20 тем отодвигания границы по максимальному току за счет отведения нежелательных сгустков в сторону, коллимирования перед входом в волновод и использования группирователя клистронпого типа для исходного группирова25 ния, а также получить один сгусток частиц за импульс (в импульсе) .

Сущность изобретения заключается в том, что исходная группировка заряженных частиц осуществляется группирователем клистронно30 го типа, возбу кденным на частоте колебаний, 343649

3 превышающей частоту возбуждения ускоряющего резонатора и частоту возбуждения диафрагмпрованного волновода, после которой производится модуляция сгустков по энергии и отбор с помощью разделительного магнита и коллиматора необходимых сгустков, направляемых после этого в диафрагмированный волновод.

С конструктивной точки зрения, сущность изобретения заключается в том, что после источника заряженных частиц на трассе пучка расположены группирователь клистронного типа, ускоряющий резонатор, разделительный магнит, коллиматор, и диафрагмированный волновод, причем генератор высокочастотных колебаний через фазовращатели соединен с ускоряющим резонатором и диафрагмированным волноводом, а через умножитель — с другим генератором высокочастотных колебаний, выход которого соединен с группирователем клистронного типа.

Ь1ежду группирователем клистронного типа и ускоряющим резонатором на трассе пучка могут быть дополнительно расположены чоппер (резонатор с поперечным электрическим полем), соединенный с генератором высокочастотных колебаний для питания группирователя через фазовращатель, и предварительный коллиматор. Источник заряженных частиц в этом случае может быть модулирован нарастающим (или спадающим) по амплитуде импульсом.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, где: 1 — источник заряженных частиц, 2 — группирователь клистронного типа, 8— ускоряющий резонатор, 4 — разделительный магнит, 5 — коллиматор, б — диафрагмированный волновод, 7 — генератор высокочастотных колебаний с частотой f>, 8 — фазовращатель, 9 — умножитель частоты, 10 — генератор высокочастотных колебаний с частотой fq u

11 — фазовр ащатель.

На фиг. 2, а изображена последовательность сгустков на входе ускоряющего резонатора, где 12 — 19 — сгустки заряженных частиц; на фиг. 2, б — фазы влета сгустков в ускоряющий резонатор, а на фиг. 2, в — фазы влета сгустков в вол н овод.

Устройство работает следующим образом.

В волноводе б и в ускоряющем резонаторе

8 при помощи генератора 7 возбуждают колебания с частотой f>, а в группирователе 2 возбуждают колебания с частотой f при помощи генератора 10. Источник 1 ипжектирует непрерывный поток частиц, который прп прохождении через группирователь 2 соединяется в сгустки, следующие друг за другом с частотой f (фпг. 2,а). Эти сгустки попадают в ускоряющий резонатор 8 и либо ускоряются в нем, либо тормозятся, в завпспмости от фазы влета каждого сгустка в резонатор 8 (фиг. 2, б). Фазовращатель 8 устанавливается в положение, при котором некоторые сгустки, У2 например 18 и 18 (при — —, равном 5) полуЛ чают в ускоряющем резонаторе 8 наибольший прирост энергии. Из ускоряющего резонатора 8 сгустки попадают в разделительный магнит 4, в котором напряженность магнитного поля подобрана таким образом, чтобы через отверстие коллиматора 5 проходили только сгустки 18 н 18, получившие в резонаторе 8 наибольший прирост энергии, После коллиматора 5 сгустки попадают в область начальных фаз волновода б, расположенных вблизи равновесной фазы, что обеспечивает оптимальную группировку и ускорение частиц в волноводе б, выполненном, например, с переменными параметрами ячеек.

Таким образом, на выходе волновода б получают импульсную последовательность частиц с увеличенным относительно исходного периода группирования интервалом между сгустками.

При включении чоппера, сфазированного должным образом и запитанного от генератора 2, и при одновременной модуляции источника 1 частиц изменяющимся по амплитуде импульсом после прохождения предварительного коллиматора может быть получена короткая импульсная последовательность заряженных частиц, состоящая например из

33 сгустков. В том числе, когда соотношение частот f> и f> равняется 33, в волновод б может быть инжектирован один сгусток за все время импульса.

Проведение через волновод б только тех сгустков, которые предназначены для непосредственного использования в эксперименте, позволяет значительно увеличить импульсный ток источника частиц (вплоть до его естественного предела) и получить высокие значения тока на выходе волновода.

Предмет изобретения

1. Устройство для формирования сгустков заряженпых частиц, содержащее источник частиц, группирователь клистронного типа, диафрагмированный волновод, высокочастотный генератор и фазовращатели, отличающееся тем, что, с целью увеличения количества заряженных частиц в сгустках, образующих импульсную последовательность на выходе волновода, на трассе пучка после источника заряженных частиц расположены группироватсль клистронного типа, ускоряющий резонатор, разделительный магнит, коллиматор и дпафрагмироваппый волновод, причем генератор высокочастотных колебаний через фазо«ращатели соединен с ускоряющим резонатором и диафрагмированным волноводом, а через умножнтель частоты — с генератором высокочастотных колебаний для питания группирователя, выход этого генератора соединен с групппрователем клистронного типа.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью получения одиночных сгустков, 343649

Фиг 2

Составитель E. Громов

Техред 3. Таранеико

Редактор Л. Мазуронок

Корректоры: Г. Запорожец и E. Сапунова

Заказ 2838/6 Изд. ¹ 776 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 на трассе пучка между группирователем клистронного типа и ускоряющим резонатором расположены чоппер, соединенный с генератором для питания группирователя через фазовращатель, и предварительный коллиматор, а импульсный генератор питания источника частиц выполнен IIo схеме с регулируемым на. клоном вершины импульса.