Ускоряющая система

 

Союз Советских 1 (11) 448835

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено30.06.71(21)1675181/26-25 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано25.03.76.Бюллетень ¹11 (45) Дата опубликования описания 16.04.76 (51) М, Кл.

Н 05Н 7/00

Н 05Н 9/00

Государственный иомитет

Свввта Министров СССР па делам изобрвтвний и пткрытий (53) УДК 621.384.6 (088.8 ) (72) Автор изобретения

Д. Г. Зайдин (71) Заявитель (54) УСКОРЯЮШАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц и может быть использовано, например, в линейных ускоря телях протонов, Известна линейная ускоряющая система .с фокусировкой пучка ускоряющим полем за счет постепенного нарастания амплитуды ускоряющей волны вдопь ускорителя, которая имеет вид волновода с диафрагмами. 1О

Однако в этой системе вследствие цилиндрической конфигурации волновода и ппи>» ,кой конфигурации диафрагм фокусировка за ряженных частиц, возможная за счет знакопеременного эффекта на оси ускоряюше-фо- 16 кусируюшего канала, ослабляется на его периферии.

Бель изобретения - улучшение фокусировки на периферии ускоряюше-фокусирующего канала. 20

Это достигается тем, что поверхностям элементов ускоряющей структуры придана форма, при которой в структуре распространяется электромагнитная волна с криволинейным фронтом, сходящимся в направлении

3 ускорения, например, волноводу придана коническая форма, а диафрагме параболическая.

На фиг. 1 схематически изображена

:предлагаемая ускоряющая система; нафиг.2 показано распределение силовых линий в

I предлагаемой структуре.

Волновод 1 вместе с установленными влем,диафрагмами 2 образует структуру, служащую для ускорения пучка частиц 3. Волноводу и диафрагмам придана форма, 1 при которой в структуре создается волна,,сходящая в направлении ускорения: волновв ду придана сужающаяся (коническая) форма, а диафрагмам параболическая.

Действует ускоряющая система следующим образом.

В структуре любым известным способом возбуждается ускоряющая волна. Сужающа яся форма вапновода и параболическая фор ма диафрагм, являющихся в некотором приближении поверхностями равных фаз и, следовательно, совпадающих с фронтом волны, обеспечивают сходимость волны в не правлении ускорения. Как показывает те448835 ловые линии на границе пучка (фиг.2 ) имеют наряду с продольной (ускоряющей) составляющей и радиальную. Если, например, уравнения поверхностей двух соседних ди5 афрагM имеют вид а), (4) 15

= -оъ, (5) Л 2 д P ф (9Z которое приближенно определяет форму по верхности диафрагм и аналогичных им эле- 55 ментов ускоряющей структуры. Йля уточнения формы можно воспользоваться известными методами, например моделированием.

11ри криволинейной конфигурации диафрагм и сужающейся конфигурации волновода си- 60 еретический анализ, кривизна фронта осесимметричной волны, на ее оси, определяемая второй производной от фазы волны по радиусу, Д f / Э 1, связана с остальными параметрами волны соотношением

8 Ф а 3 И„ 8<â)

ЬВ АУ5 32 Ь (1) где Е5- амплитуда продольной состащующей электрического вектора;

Ps - фаэовая скорость волны, отнесенная к скорости света с ;

6 - эквивалентная диэлектрическая проницаемость ускоряющей структуры;

Л - длина волны в свободном простран стве;

"с - радиус; продольная координата;, — фаза волны, определяемая формулой

- время; (- циклическая частота колебаний.

Из соотношения (1) видно, что если волна сходится в направлении ускорения (т.е. поверхность равных фаз удовлетворяет условию Ъф ) 0 ) и кривизна фронта волны достаточно велика, то амплитуда ускоряющей волны возрастает в направле нии ускорения. Б такой волне, как известно, фаэовая устойчивость совмещена с радиальной, т.е. наряду с автофаэировкой происходит и фокусировка пучка ускоряемых частиц.

Лналогично действует ускоряющая система в виде резонатора с трубками дрейфа, форма которых обеспечивает создание вы « ны, сходящейся в ьаправлении ускорения.

Уравнение фронта осесимметричной B0B- ны с точностью до второго порядка по ра-, диусу и в предположении что фазовая ско рость вблизи оси постоянна, задается урав нением где Ео - амплитуда напряженности на оси вблизи одной из диафрагм, И - амплитуда напряжения между диафраг мами, — постоянная, то B электрическом приближении эти поверхности задают уравнения эквипотенциалей и при достаточно малом размере апертуры амплитуда радиальной составляющей электри-. ческого поля в пространстве между диафрагмами имеет вид т.е. отлична от нуля, направлена к оси и не зависит от Я, Эта составляющая и обеспечивает фокусировку граничных частиц пучке.

Если, например, ускоряются протоны, фазовая скорость волны совпадаетсо схоростью синхройной частицы, Е5у5 I я 0, то приЯ =0,05 (1,2 Мэв) уравнение поверхности диафрагмы, согласно формуле (3), приближенно имеет вид

2 = 0,001Ã, где Z. и выражены в сантиметрах.

Ф ормула изобретения

Ускоряющая система, выполненная таким образом, что ее апертуры образуют на оси системы ускоряюще-фокусирующий канал, например диафрагменный волновод, отличающаяся тем,что,c целью улучшения фокусировки на периферии ускоряюще-фокусирующего канала, поверхности элементов ускоряющей системы имеют форму, обеспечивающую распространение электромагнитной волны с криволинейным фронтом, сходящимся в направлении распространения, например, волновод имеет коническую форму, а диафрагмыпараболическую.

448835

Составитель Е. Громов

Редактор И. Орлова Техред М. Ликович, Корректор А. Гусева

Заказ 147 Тираж, 1029 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР о делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101