Ускоряющая система

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сои>з Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к 3ВТ. свид-Bу— (22) Заявлено 26.04.76 (21) 2353690(25 (51) М К.> з

H 05 Н 7 Г>1) с присоединением заявки Ле— осударственный комитет (23) Приоритст— ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.03.82. Б>о;»CTcH> ЛЪ 10 (53) УДК 621.384.6 (088.8) Дата (7»óá»H>(0B3HH» olill(31>ll>l 15,03.82. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. К. Баев и В. П. Зубовский

Московский ордена Трудового Красного Зна>вени инженерно-физический институт (54) УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к устройствам, в которых происходит ускорснис ионов за счет их эффективного взаимодействия с элсктромагнитным полем.

Известна ускоряк)щая система Альвареца, которая в настоящее время является наиболсс расиростраисиш)й в ускорителях протонов. Однако эта система имеет большие размеры, изготов IcHHc и настройка сс

СЛОЖНЫ) ЭНСРГИЯ ИНЖСКЦИИ ЕЕ BbICOK35I (500 + 700 КэБ), коэффициент использо-!

>аиия тока инжектора lie>i> lcoi<. Для прикладных исследований ускоритель Альваренца оказывается очень дорогим. Он используется только как инжектор в синхрофазотронах.

Известен также Н-рсзоиатор, который представляет собой иолуволHовый вибратор, свернутый в кольцо, помсщснньш в цилиндрический резонатор перпендикулярно к cro оси. соединенный с иим срсднсй точкой.

Ускоряющие электроды Н-резонатора размещены на конца. полуволнового вибратора. Недостатками этого устройства являются трудность настройки. зависимость сго иопсрс >Hbfx размеров от длины волны гснсратора и сложность конструкции.

L1c;>»Io I>B06PcTc>1>I!I HB>>>JcTc>I УНРОН(синс конструкции настройки на рабочую >астоту

У C 1\ О Р Я 10 !Ц C И С 1! С Г C М Ь>, 3 Г 3 и Ж C (М С 11 Ь Ш С Н 11 С иоисрс>ных размеров ее.

Поставленная цель достигается тем, что и-ос количество проводников (вибраторов)

5 размещено в рсзонаторс иараллсл>.НО его оси на одинаковом от нес расстоянии равномерно ио окружности и заземлено на корпус рсзоиатора таким образом, что точки заземления иа одном проводнике смсб>0 щсны друг от друга на Х/2, а точки зазсмЛСНИЯ ДВ) Х СОССДН>>Х ИРОВОДНИКОВ СМСШ Hhl одна относительно другой на Х/4 (и — -1), На фиг. 1 изображен один из вариантов прсдлаг3смой cистсмы.

Система представляет собой двухироводный резонатор, в котором потенциалы на проводниках 1 и 2 смещены друг относительно друга иа:lcTBcpTb длины l301HI I Гс20 нсратора путем заземлсния fipoBopffff>F013 элементами 3. Резонатор нагружается иоисрсчиыми штырями 4, выполняющими две функции: во-первых, к концам штырей крепятся пролетные трубки, образу>oHIHc иро25 летный канал (рабочу о полость), во-вторых, по этим штырям к пролетному каналу

HO;1BO„ I>!TCf1 » 3 ff p>1 жснис, COB)1310>li(. с ) CI(OpH1oH>(iJoлс. 1хо)кi )I 5 c.ix )l(HT Одиовр()fcHii0 экраном резонатора и опорой его внут30 Pt l>HC>f J OJJC ГРУKIIIJIJ.

58678О

3

В резонаторе возможны два вида колебаний: один, когда напряжение на проводниках мспястся В фазс, другой — когда в противофазе.

В конструкции, изображенной на фиг. 1, используется синфазный вид колебаний, который фиксируется перемычкой б, соединяющей проводники резонатора в точках с одинаковым потенциалом. Кроме того, такая перемычка увеличивает жесткость конструкции.

На фиг. 2,а показаны принципиальная схема двухпроводного резонатора и распределение потенциалов в нем для синфазного

Вида колебаний; на фиг. 2,б — изменение амплитуды ускоряющего поля в пролетном канале в строго периодической структурс.

Модуляция поля вызвана модуляцией напряжения вдоль проводников 1 и 2 резонатора. Выравнивание поля достигается варьированием геометрии пролетного канала.

Модуляцию поля в пролетном канале можно уменьшить также за счет увеличения числа проводников резонатора. В случае, если в резонаторе и проводников, расстояние между заземляющими элементамиами проводника остается равным половине длины волны генератора, а расстояние между закорачивающими элементами двух соседних проводников уменьшается до Л/4 (n — 1), где Л вЂ” длина волны генератора.

В многопроводном резонаторе синфазный вид колебаний фиксируется перемычками, соединяющими два соседних проводника в точках с одинаковыми потенциалами. Проводники располагаются параллельно осп резонатора на одинаковом расстоянии от

cro центра равномерно по окружности, Расстояние от центра резонатора до проводников выбирается из конструктивных сoooра>кений.

Многопроводный резонатор, как и двухпроводный, нагружается поперечными штырями, которые одним концом крепятся к проводникам резонатора в местах пучности распределения напряжения вдоль проводников, а к другим концам штырей крепятся электроды, образующие пролетный канал, идущий вдоль оси резонатора.

Штыри располагаются в таком порядке. чтобы разность потенциалов между двумя соседними штырями была максимальной.

Расстояние между штырями определяется скоростью частиц, а размеры пролетного канала — величиной ускоряющего поля.

На фиг. 3 показан второй вариант ускоряющей системы.

Проводники 1 и 2 крепятся к кожуху элементами 3. Резонатор, как п в первом варианте, нагружается поперечными штыря4, (3bl(IOлня(оп(имп Tc i(ic (1?1 HI(1(HH. КО>«ух 5 служит одновременно экраном рсзонатора и опорой его внутренней конструкции. зо

35 10

4

В случас, когда проводники колебл!отея в противофазе (этот вид колсбаний используется В конструкции, изображенной На фиг. 3), между ускоряющими элементами разность потенциалов будет максимальной.

Синфазный вид колебаний удобсн тем, что его можно фиксировать с помощью перемычек, соединяющих проводники в точках с одинаковыми потенциалами.

Элементы крепления 3 выбираются достаточно длинными для того, чтобы уменьшить глубину модуляции напряжения вдоль проводников рсзонатора.

Распределенис напряжения в резонаторе показано на фиг. 4, а.

Например, если нужно, чтобы глубина модуляции ускоряющего поля в пролетном канале не превышала +-10%, то длина элементов крспления 3 должна быть нс меньше

Л/8, как показано на фиг. 4,а. Прп этом расстояние между элементами крепления будет не более Л/4.

На фиг. 4,6 показано изменение амплитуды ускоряющего поля в пролетном канале в строго псриодичсской структуре. Моду;(яция пoл(1 ВызВана модул((цисй напря—

>кения вдоль проводников 1 и 2. Выравнивание поля достигастся Варьированием геометрии пролетного канала.

Модуляцию поля в пролетном канале, как и в первом варианте, можно уменьшить за счет увеличения числа проводников резонатора. Если в резонаторе n ) 2 проводников, то элементы крепления двух соссдних проводников должны быть смещены друг относительно друга на расстояние

Л/4 (12 — 1), В резон 1 горе с /(33 мя проводниками такос смсщсннс Нс обязательно.

Грубая настройка резонатора выполняется в первом варианте изменением положения, во втором варианfc — изменением длины элементов 3, которые крспят проводники 1 и 2.

Плавную настройку резонатора, изображенного на фиг. 1, можно выполнять несколькими способами: изменением положения штырей 4, гсометрии пролетного канала или смкости между проВодником 1 (или

2) и торцом резонатора. В местс крепления одного проводника к торцу резонатора, играющего одновременно роль заземляющего элемента, другой проводник нс должен иметь электрического контакта с этим торцом. Промежуток мс>кду торцом и прОВОдником можно регулировать, изменяя емкость, образуемую этими элементами, а следовательно, и частоту резонатора.

Плавную настройку резонатора, изображснного на фиг. 3, мо?кно ОсущсстВлять изменением поло>кения штырей 4, геометрии пролетного канала или емкости между Нроводниками 1 и 2 и торцом резонатора.

Для облегчения настройки резонатора все его элементы делаются подвижными.

После определения их положения рабочая

586780 модель резонатора изготавливается с жестко закрепленными элементами.

Формула изобретения

1. Ускоряющая система, содержащая цилиндрический резонатор с ускоряющими электродами, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, настройки на рабочую частоту и уменьшения поперечных размеров ее, она нагружена и проводниками, расположенными параллельно оси резонатора на одинаковом от нее расстоянии, равномерно по окружности, и заземленными па корпус резонатора таким образом, что точки заземления на одном проводнике смещены одна относительно другой на Х/2, а точки заземления двух соседних проводников смещены друг относительно друга на расстоянии Х/4 (n — 1), кроме

6 того, резонатор нагружен поперечными штырями, прикрепленными одним концом и проводникам резонатора или к кожуху резонатора, а другим концом — к ускоряющим электродам.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что проводники резонатора крепятся к его кожуху таким образом, что длина двух соседних элементов крепления и отрезка д проводника между этими элементами кратна Х/2.

586780 л!е г п а.т ца Фc

Заказ 2031

Изд. % 122 Тираж 856

BIIHHTIH Государстиспиого комитета СССР по делам изоорстсиий и открытий

I13035, Ж-35, Раушская ао., д. 4, 5

Подписное

Загорская I ï èîãðàôïÿ Упрполпграфпзда га Лосси>,тпспоткогка

Редактор О. Филиппова Тскред A. Камышникова Корректор Л. Степанова