Устройство для формирования импульсного электронного пучка

 

Союз Соаетскнх

Соцналнстнчеснни

Рвспубпнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и>741347 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл.2

Н 01 J 29/00 (22) Заявлено 200874 (21) 2055638/26-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15.06.80

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК Ь621,3.0.38. .61/62.621.384. . б (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.М.Матора и В.А.швец (1 f ) Заявитель

Объединенный институт ядерных исследований (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО

ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано, например, в сильноточных индукционных ускорителях (ЛИУ) на энер- 5 гию. в десяти Язв.

Известно устройство, использующее источник частич, постоянный магнит, располагающийся на участке дрейфа ускорителя и отклоняющий частицы с различными энергиями на заданные углы, и высокостабилизированный источник постоянного тока, питающий обмотку отклоняющего магнита (1).

Для повышения однородности отклоняющего магнитного поля в зоне прохоЖдения пучка полюсам магнитопровсда в некоторых случаях придается форма полуэллипсов, отделенных разрезом, причем иногда полюса магнита одновре-2р менно являются и токопроводящими.

C помощью такого устройства можно формировать монохроматические пучки, отклоняя из общего спектра частицы с определенной энергией. 25

Недостатком этого устройства является громоздкость отклоняющего магнита, большой вес его обмоток и магнитопровода. Диапазон действия по энергиям и углам отклонения, т.е. диапазон З регулирования такого магнита обычно невелик, кроме oro, из-за большой индуктивности быстродействующий импульсный режим работы неосуществим, Известно также устройство для формирования импульсного электронного пучка, содержащее импульсную электронную пушку .имеющую катод и заземленный анод, -.-срочник ускоряющего напряжения (2 ..Недостатком этого усФройства является существование конечного значения длительностей фронта и спада ускоряемых импульсов (100-500 нс), Наличие частиц с энергией (0-0,9)Е располагающихся на фронте и спаде, ограничивает получение больших средних токов электронов в ЛИУ при использовании такой пушки, так как в дальнейшем эти частицы не будут удержаны вблизи оси ускорителя и будут бомбардировать и разрушать камеру ЛИУ.

Целью изобретения является монохроматизация электронного пучка.

Для этого в устройстве, содержащем импульсную электронную пушку, имеющую катод и заземленный анод, источник ускоряющего напряжения выполнен в виде элемента, представляющего собой

741347 два полуцилиндра, соединенных со стороны катода кольцевой перемычкой с отогнутым наружу торцом, причем один из противоположных торцу концов полуцилиндров заземлен, а другой подключен к дополнительно введенйому источнику импульсных токов, подключенному к синхроиизатору, соединенному также с источником ускоряющего напряжения.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство на фиг.2диаграммы, иллюстрирующие работу устройства. Здесь 1 — Источник импульсного напряжения, 2 — катод импульсной электронной пушки, 3 и 4— нижний и верхний полуцилиндры, 5— кольцевая перемычка, б — отогнутый 15 торец анода электронной пушки, 7 источник импульсных токов, 8 — синхронизатор.

Устройство работает следующим образом, Два синхроимпульса от синхронизатора 8 одновременно запускают источник 1 импульсного ускоряющего напряжения и первый канал источника 7 импульсных токов. Электроны, находящиеся на фронте инжектируемого сгустка и имеющие неноминальную энергию (0-0, 9 ) Енон, попад импульсное поперечное магнитное поле, образующееся при протекании в полуцилиидрах 3 и 4 и кольцевой перемыч- Зо ке S импульса тока от источника 7 и несмотря на имеющееся аксиальное фокусирующее постоянное магнитное поле высаживаются на эти части анода, которые принудительно охлаждаются.

Одновременно с началом плоской вершины ускоряющего импульса (см. фиг.2) первый канал источника импульсных токов заканчивает свое действие крутым спадом, и электроны с энер- 4О гней (0,9-1,0) Е„ „. проходят,беспрепятствейно.

Действие второго канала источника импульсных токов начинается крутым фронтом окончания плоской вершины ускоряющего импульса запуском его от синхронизатора третьим синхроимпульсом с задержкой, р + Ф относительно первых двух. Электроны, находящиеся на енаде ускоряющего импульса и имеющие энергию (0,9О) Е мм, устраняются из процесса ускорения аналогично фронтовым.

Расчеты показывают, что при энергии инжекции (500-700) кэВ, фокусируюшим поле 300-500 Э, токе электронов до 250 А амплитуда импульсов тока в устройстве с длиной разреза между полуцнлиндрами 15-16 см и радиусом 2,5-3 см должна составить

90" ° 1000 А при крутизне фронта и спада импульсов тока до 5 ° 10 A/ñ.

В изготовленном устройстве, разрабатываемом в качестве инжектора для ЛИУ, как показали нспытания,для отклонения частиц с энергией 310 кэВ при длине разреза 15 см и радиусе

3 см достаточна амплитуда импульсов отклоняющего тока 320 A. Фокусирующее поле порядка 150 Э. Длительность импульсов монохроматизации, соответствующая длительностям фронта и спада ускоряющих импульсов, составляет

0,8 мкс, длительность фронта и спада их ?-4 нс.

Устройство компактно и позволяет получать электронные пучки с высокой степенью монохроматизации.

Формула изобретения

Устройство для формирования импульсного электронного пучка, содержащее импульсную электронную и„". ку, имеющую катод и заземленный анод, источник ускоряющего напряжения, о т л и ч а ю и е е с я тем, что, с целью монохроматизации электронного пучка, анод выполнен в виде элемента, представляющего собой два полуцилиндра, соединенных со стороны катода кольцевой перемычкой с отогнутым торцом, причем один из противоположных торцу концов полуцилиндров заземлен, а другой соединен с дополнительно введенным источником импульсных токов, соединенные с синхронизатором и с источником ускоряющего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, И., ВИНИТИ, 1970, т.1, с.295.

2, Анацкий A.È. и др. Линейный индукционный ускоритель. М., Атомная энергия, 1966. т .21, вып.б, с.439 (прототип).

741347

Составитель Е.Мясин

Редактор М. Батанова Техред Н.Бабурка . Корректор Г. Реиетник

Заказ 3212/50 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Рауиская иаб., д. 4/5

Филиал IIIIII Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4