Ускоряющая система линейного ускорителя ионов

 

УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ по авт.св. № 202362, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности возбуж-гДания ускоряющей системы, во внешней трубе-экране ускоряющей системы вдоль ее длины установлена система отсечки ленточного пучка электронов, на внутренней трубе-резонирующей камере установлены коллекторы для приема электронных сгустков, а с внешней стороны экрана ускоряющей системы коаксиально с ним размещен входной резонатор, на резонирующей поверхности которого установлены электронные пущки с ленточными катодами.// }0 7 /7LI.'13(Осо^ елрN94^:Ад

СОЮЗ СсаЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 05 Н 7/00

7911 1 _#_ 7 77

ГОСУДАРСТНЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2375094/18-25 (22) 23.06.76 (46) 23.04.88. Бюл. Ф 15 (72) И.Г.Мальцев и В.А.Тепляков (53) 621.384.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 202362, кл. Н 05 Н 7/00, 1967. (54)(57) УСКОРЯ!ОЩАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОГО

УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ по авт.св. Ф 202362, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности возбуж дения ускоряющей системы, во внешней трубе-экране ускоряющей системы вдоль ее длины установлена система отсечки ленточного пучка электронов, на внутренней трубе-резонирующей камере установлены коллекторы для приема электронных сгустков, а с внешней стороны экрана ускоряющей системы коаксиально с ним размещен входной резонатор, на резонирующей поверхности которого установлены электронные пушки с ленточными катодами. б56243

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности, к системам ВЧ-питания ускорителей.

Известна ускоряющая система линей- 5 ного ускорителя ионов с фокусировкой

ВЧ-ускоряющим полем, которая состоит из резонатора с волной магнитного типа, нагруженного ускоряющими электродами с "рогами". О

Зта система малогабаритна, проста конструктивно и имеет постоянное распределение напряжения по всем ускоряющим зазорам. Рабочая длина волны такой системы> как и системы Альвареца,,5 лежит в метровом диапазоне.

Недостатком системы является низкая эффективность возбуждения.

Цель предлагаемого изобретения повышение эффективности возбуждения 2п .ускоряющей системы.

Для этого во внешней трубе-экране ускоряющей системы вдаль ее длины установлена система отсечки ленточного пучка электронов, на внутренней 25 трубе-резонирующей камере установлеxxht коллекторы для приема электронных сгустков, а с внешней стороны экрана ускоряющей системы коаксиально с ним размешен входной резонатор, на резонирующей поверхности которсгс установлены электронные пушки с ленточными ка.одами.

Ба фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой системы возбуждения",на фиг. 2 — то же, поперечный разрез., Предлагаемая система возбуждения содержит резонатор ускорителя, двухтактную систему формирования электронных сгустков и симметричный Вход

4Î ной ре зон ато р ВЧ-усилителя.

Резонатор ускорителя состоит из дзух коаксиальных труб, внутренней

1 и внешней 2. Внутренняя труба 1 имеет по образ- ющей щель, в которой

I расположены ускоряющие электродь:,, при.= чем нечетные электроды 3 укреплены поочередно к противоположным краям щели, а четные 4 с помощью ножек 5 к внутренней стенке трубы в точках, диаметрально противоположных щели.

SQ

Внутренняя труба 1 установлена во внешней трубе 2 на диэлектрической подставке 5 расположенной вдоль ли:нии закрепления ножек 5.

Двухтактная система формирования электронных сгустков состоит из дв,одинаковых дрейфовых промежутков и электронных пушек с ленточными ка одами.

Каждый дрейфовый промежуток содержит металличе кий короб 7 с двумя поперечными металлическими пластинами 8 внутри и помещен в прямоугольный металлический экран 9 вместе с соосной магнитной системой 10.

Сами же экраны 9 помещены в два одинаковых прямоугольных окна, имеющихся на боковой поверхности внешней трубы 2, симметрично относительно щели внутренней трубы 1, причем продольная ось каждого короба 7 перпендикулярна боковой поверхности внутренней трубы 1.

На боковой поверхности внутренней трубы 1, вдоль ее образующих, напротив выходного торца каждого из экрана 9 и соосно с каждым из коробов 7 установлены два плоских коллектора

11 электронного тока, кажпь|й из которых вместе с выходным торцом соответствующего экрана 9 образуют плоский выходной ВЧ-зазор усилителя.

Снаружи внешней трубки 2, напротив входного торца каждого из экранов 9 расположена электронная пушка, содержащая полый прямоугольный анод

12 с размещенным внутри него ленточным катодом 13 и плоским фокусирующим электродом 14, причем ось электронной пушки расположена под углом к оси магнитной системы 1О,, Одна из поверхностей каждого из анодов 12 вместе с входным торцом каждого из экранов 9 образуют плоский

ВЧ-за-ор входного резонатора усилителя.

Аноды 12 закреплены на концах центрального проводника 15 входного резонатора ВЧ-усилителя, который выполнен в виде части поверхности цилиндра, ссосного внешней трубе 2, и установлен на наружной поверхности трубы 2 со стороны щелк с ускоряющими электродами и симметрично относительно нее.

Внешняя труба 2 и центральный проводник 1 =:, содержащий диэлектрическую плов:;адку 16, установлены на металлических подставках 17 внутри

sGl ggмной трубы-контейнера 18, замк.. нутсго с торцом днищами 19.

Над ускоряющими электродами 3 и 4 установлен плоский . еталлический экран 2О, закрепленный на четных элект родах 4 с помощью ножек 2 1 и исклю243

При заданных значениях продольной скорости и угла влета. пучка на входе дрейфового промежутка и выбранном значении продольного магнитного поля

5 амплитуда поперечных колебаний пучка остается постоянной вдоль длины "ролетного пространства, а мгновенное поперечное отклонение частиц пучка в

1п выбранном сечении пролетного пространства при заданной глубине модуляции определяется только фазой модулирующего напряжения и изменяется во время по закону модулирующего напря15 жения.

Две пластины заданной высоты,. установленные в заданном сечении дрейфового промежутка поперек магнитного поля, осуществляют сортировку частиц

2р пучка по фазам.

Частицы, имеющие в сечениях пластин мгновенные отклонения больше, чем высота пластин, проходят за пластины, а остальные высаямваются на

25 них, Таким образом за пластиной, расположенной на выходе дрейфового промежутка, формируются узкие сгустки электронов с фазовым центром вокруг

gp частиц, имеющих одно из значений максимального мгновенного отклонения на периоде модулирующего ВЧ-напряжения и равное амплитуде поперечных колебаний пучка.

Далее последовательность сгустков

35 с периодом следования, равным периоду модулирующе го напряжения, поступает в выходной ВЧ-зазор, где сгустки ускоряются в поле постоянного кол4О лекторного напряжения и осуществляют передачу энергии резонатору ускорителя, возбуждая ускоряющее ВЧ-напряжение на щели внутренней трубы резонатора.

Каждый из ВЧ-зазоров входного резонатора возбуждается противофазно, поэтому последовательности электронных сгустков, поступающие в каждый из выходных ВЧ-зазоров. также противофазны, что обеспечивает двухтакчное возбуждение симметричного резонатора ускорителя.

Совмещение системы формирования электронных сгустков и входного резонатора ВЧ-усилителя в одном объеме з

656 чающий возможное отклонение ускоряемого пучка ионов под действием постоянного коллекторного напряжения, приложенного к внутренней трубе 1 и подведенного от источника положительного напряжения, который подключен к области узла электрического ВЧ-поля, резонатора ускорителя в месте расположения диэлектрической подставки 6.

Входной резонатор ВЧ-усилителя образован центральным проводником 15 вместе с полостью между коаксиальными трубами 2, 18, замкнутой по образующим этих труб металлическими подставками 17.

Входной резонатор усилителя имеетпоперечную составляющую электрического поля с поперечным распределением, близким к полуволновому и равномерным в продольном направлении.

Пучности электрического поля расположены в области входных модулирующих зазоров, а узел — в области диэлектрической подставки 16. Магнитное поле резонатора направлено вдоль резонатора с силовыми линиями, охватывающими центральный проводник, в поперечном сечении имеет пучность в области диэлектрической подставки 16.

Источник постоянного анодного напряжения электронных пушек подключен к центральному проводнику 15 в месте расположения диэлектрической подставки 16, здесь же вводятся напряжение канала катодов пушек, напряжение фокусирующих электродов и напряжение катодных смещений.

Внешнее возбуждение входного резонатора ВЧ-усилителя может быть осуществлено индуктивной петлей связи, введенной через трубу-контейнер 18 в области диэлектрической подставки 16.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Ленточный пучок, поступающий в каж каждый ВЧ-зазор входного резонатора из электронной пушки, моцулируется здесь по продольной скорости и тормозится до потенциала, близкого к катодному, а далее под заданным углом поступает в дрейфовый промежуток с однородным продольным магнитным полем, где пучок в целом совершает поперечные колебания с длиной волны, изменяющейся по закону входного модулирующего ВЧ-. напряжения. с резонатором ускорителя включает из систелы возбуждения резонатор

ВЧ-усилителя, линии и узлы связи и обеспечивает распределенное возбужA-A

1×

Редактор Н.Сильнягина Техред Л, Кравчук Корректор И.Эрдейи

Тираж 832 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий,!

13035, Москва, Ж-35, Р-.1ушская наб., д. 4/5

Заказ 3375

Производственно-r.ñ лиграфическое предприятие, г. У:.огород, ул. Проектная, 4

5 65624

per® резонатора ускорителя с днух-". кратным использованием е о длины .э а

Ф) )ф счет двухстороннего расположения системы формирования электронных сгустЯЬв относительно оси поперечной

1 симме фии резонатора ускорителя и двухтактного возбуждения системы от одного входного резонатора.

Это упрощает состав возбуждения, 1р уменьшает ее габариты, повышает КПД системы, облегчает тепловой режим коллектора электронного тока и увеличивает мощность, генерируемую на единицу длины ускорителя.

Предлагаемая. система может обеспечить возможность создания малогабаритного и экономичного линейного ускорителя ионов с ВЧ-фокусировкой на большие средние токи ускоренного пучка высокой энеогии.