Инжектор линейного ускорителя

 

357692

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 26.IV.1971 (№ 1649164J26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 10.Xll.1973. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 12.1 .1974

М. Кл. Н 05h 7j00

Гасударственный камитет

Савета Министрав СССР па делам изобретений и открытий ДК 621 384 6(088 8) Авторы изобретения И. А. Гришаев, В. Н. Гриценко, Г. M. Иванов и Л. А. Махненко

Заявитель

ИНЖЕКТОР ЛИНЕЙ

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности, к конструкции инжекторов линейных ускорителей, в которых в качестве группирователя применяется волноводная секция.

Известен инжектор, состоящий из расположенных на одной оси электронной пушки, устройства, формирующего импульс тока электронов по длительности, волноводной группирующей секции, элементов управления и измерения параметров пучка. Такой инжектор позволяет получать на выходе импульсы тока электронов в большом диапазоне длительностей.

Однако в известном инжекторе устройство, формирующее импульсы тока по длительности, установлено перед группирующей секцией, поэтому при длительностях импульсов тока электронов, меньших либо сравнимых с длительностью переходных процессов в группирующей секции, электроны сформированного импульса тока группируются в сгустки в переходном режиме работы группирователя, что приводит к увеличению эффективной фазовой протяженности сгустков.

При инжекции заряженных частиц в волноводные ускоряющие секции изменяются амплитуда ускоряющего поля и дисперсионные свойства волновода, что существенно влияет на режим группировки электронов, т. е. на фазовые размеры и частоту следования сгустков па выходе инжектора. При инжекции в группирующую секцию непрерывного пучка электронов постоянной интенсивности амплитуда ускоряющего поля изменяется за время заполнения секции высокочастотной мощностью.

Время заполнения определяется групповой скоростью ускоряющей волны в конкретной волноводпой структуре. Влияние изменения

10 амплитуды ускоряющего поля на выходные параметры пучка особенно существенно при длительностях импульсов тока, сравнимых с временем заполнения группирующей секции высокочастотной мощностью.

Цель изобретения — получение на выходе инжектора импульсов тока заряженных частиц с постоянными фазовыми размерами и частотой следования сгустков.

20 Это достигается тем, что устройство, формирующее импульсы тока по длительности, устанавливают после группирующей секции. При таком расположении формирующего устройства в группирующей секции ускоряют импульсы

25 тока максимально возможной длительности.

Большая часть импульса тока группируется в сгустки в стационарном режиме работы группирователя. В дальнейшем из этой части импульса тока формируются импульсы тока не30 обходимой длительности. В этом случае сгуст3 ки в импульсе тока имеют постоянные фазовые размеры и частоту следования.

Использование предлагаемого инжектора позволяет облегчить эксплуатацию всего ускорителя в целом и сделать его более универсальнь1м. При работе ускорителя с различными длительностями импульсов тока уровень нагрузки группирующей секции ускоряемым током не изменяется, следовательно, выходная фаза сгустков заряженных частиц с инжектора постоянна, Это исключает необходимость фазирования ускорителя при изменении длительности импульсов тока ускоряемых частиц.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого инжектора; на фиг. 2 — графики зависимости фазовой полуширины сгустков от времени запуска формирующих устройств относительно начала «длинного» импульса тока; на фиг. 3 показан вклад нестационарного режима работы группирователя в эффективную фазовую протяженность сгустков при различной длительности формируемых импульсов тока.

По вертикальной оси отложено отношение разности фазовых полуширин сгустков при различных условиях группировки к фазовой полуширине сгустков, сгруппированных в стационарном режиме работы группирователя.

По горизонтальной оси отложена длительность формируемого импульса тока электронов.

Предлагаемый инжектор линейного ускорителя содержит диодную электронную пушку 1 (типа пушки Пирса) с анодным напряжением

80 кв, обеспечивающую ток в импульсе до 4 а при длительности импульса тока 2 мксек; устройство 2, формирующее импульсы тока по длительности перед группирующей секцией; группирующую волноводную секцию 3 длиной

83 см, обеспечивающую фазовую скорость волны V@=c, где с — скорость света, и групповую скорость волны U,ð — — 0,04 с (время заполнения секции в.ч. мощностью т,=0,1 мксек, амплитуда ускоряющего поля Е=100 кв/см, рабочая частота fp=279 Мгц); устройство 4, формирующее импульсы тока по длительности после группирующей секции.

Достоинство предлагаемого инжектора подтверждается при сравнении распределений зарядов по фазам в сгустках, сгруппированных в переходном и стационарном режимах работы группирующей секции.

Предмет изобретения

Инжектор линейного ускорителя, содержащий источник заряженных частиц, волноводную группирующую секцию и устройство, формирующее импульсы тока заряженных частиц по длительности, отличающийся тем, что, с целью получения на выходе инжектора импульсов тока заряженных частиц с постоянными фазовыми размерами и частотой следования сгустков, устройство, формирующее импульсы тока заряженных частиц по длительности, расположено после группирующей секции.

357692

В первом случае с помощью устройства 2 получали импульсы тока длительность|о

0,1 мксек, что соответствовало длительности переходных процессов группирующей секции.

5 Таким образом, группирующая секция работала только в переходном режиме и на выходе инжектора получали сгустки, сформированные в этом режиме.

Во втором случае в группирующую секцию

10 инжектировались «длинные» импульсы тока (4=2,0 мксек). На выходе секции устройством 4 формировались импульсы тока также длительностью 0,1 мксек. Чтобы исключить ошибки, обусловленные частотно-фазовыми

15 нестабильностями ускоряющей волны, фазовые размеры сгустков измерялись по всему «длинному» импульсу тока. Кривая а (фиг. 2) характеризует полуширину сгустков при работе группирующей секции в нестацио20 нарном режиме, кривая б — в стационарном режиме. Разность фазовых размеров при различных условиях группировки электронов в сгустки характеризует влияние нестационарного режима работы группирователя на эффек25 тивную фазовую протяженность сгустков. Приимпульсном токе на входе группирующей секции 800 а значение эффективной фазовой ширины сгустков приблизительно вдвое меньше при формировании импульса тока по длитель30 ности после группирующей секции. При увеличении длительности формируемого импульса тока относительный вклад нестационарного режима работы группирователя в эффективную фазовую протяженность сгустков умень35 шается. Однако при длительностях импульсов, сравнимых с временем заполнения группирователя, этот вклад довольно значителен, 357692

Фцг. 1 л Ч

i,о

0,5 сек ксек

3,2 0,4 0,6 0Я 1,0 1,2 0,! 0,2 0.,3 0,Н 1,"

Фиг i

Фиг. 3

Составитель Е. Громов

Техред Т. Миронова Корректор Т. Добровольская

Редактор И. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1274)7 Изд. ¹ 305 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5