Устройство для фазовой группировкипучка ускоренных заряженных частиц

 

ф ( дф

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и>74 73 94

+ гЪ

//=:; г с. (о1) Дополнительное к авт. свид-ay—

* (22) Заявлено 280479 (21) 2753564/18-25 (51)М. Кл З с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 05 Н 7/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений, и открытий

Опубликовано 0 70 83 1 бюллетень ¹ 2 P

Дата опубликования описания 070881 (53) УДК 621. 384..6 (088,8) (72) Автор изобретения

Ю.Г.Басаргин (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОЙ ГРУППИРОВКИ

ПУЧКА УСКОРЕННЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к устройствам для группировки ускоренных заряженных частиц в продольном направлении и может найти применение в высокочастотной электронике, например в генераторах высокочастотной мощности, а также в экспериментальной ядерной физике.

Устройство для фазовой группировки является основой клистрона — высокочастотного усилителя мощности.

Устройство содержит входной резонатор с продольным электрическим полем и группирующий элемент — пространство дрейфа с прямолинейной осью. Высокочастотное электрическое поле обеспечивает скоростную модуляцию ускоренных электронов. За счет разности времен пролета модуляции скорости приводит к фазовой группировкк элект- 2О ронов в конце пространства дрейфа P) „

Недостатком устройства клисторонного типа является вносимая входным резонатором неоднородность энергии 25 пучка заряженных частиц. Это понижает электронный КПД клистронов, а при использовании в ядернофизических экспериментах ухудшает разрешение результатов измерений. 30

Известно также устройство для фазовой группировки ускоренных заряженных частиц, используемое в экспериментальной ядерной физике. Устройство содержит высокочастотный дефлектор с поперечным электрическим полем, последующий группирующий элемент поворотный магнит со стационарным полем, а также фокусирующие линзы, устанавливаемые перед магнитом и после него (2j.

Высокочастотное электрическое поле дефлектора осуществляет линейную развертку пучка. Частицы, пришедшие раньше по фазе, проходят в группирующем магните больший путь, пришедшие позже — меньший путь. В результате за счет разности времен пролета имеет место фазовая группировка частиц после магнита. Устройство с группирующим магнитом практически не вносит в сгруппированный пучок. неодно зодность энергии, если первоначальный пучок узкий.

Недостатком устройства с группирующим элементом в виде поворотного магнита является искривление оптической оси устройства, что приводит к усложнению компоновочных схем уста747394 возок, использующих фазовую Гру ппи ровку заряженных частиц. Целью изобретения является ссуществление фазовой группировки без внесения в пучок энергетической неоднородностк B устройстве с прямолинейной осью.

Для достижения этой цели в устройстве для фазовой группировке пучка заряженных частиц, имеющем высокочастотный дефлектор, фокусирующие,, линзы и группирующий элемент, группируюкй элемент выполнен содержащим две плоскопараллельыые проводящие класткны и витки с током,,обеспечивакаИе создание в зазоре между пластинамк статических электрического и магнитного полей, направления которых перпендикулярны друг другу. По конструктивной схеме Группирующий элемент аналогичен используемому в физике высоких энергий электростатическому сепаратору P ), в котором отклонение поперечным электростатическим полем частиц определенной массы компенсируется действием стационарного магнитного поля, что обеспечивает прямолинейность оптической оск системы.

На чертеже изображена конструктивная схема предложенного устройства для фазовый группировки пучка ускоренных =-аряженных частиц и показаньР траекторик. устройство,цля фазовой группировки имеет высокочастотный дефлектор

1 с поперечным электрическим полем, фокусирующке линзы (например, квадрупольные магнитные дублеты) 2 и группирующий элемент, содержащий последовательные проводящие пластины 3 и 4 с подключенным к ним постоянным напряжением противоположной полярности, а также. аиткк 5 с током, размещенные выше к ниже плоскости симметрии устройства. После группирующего элемента поставлен оконечный блок б (мишень прк использовании фазовой группировки з экспериментальной ядерной физике кли выходной резонатор в высокочастотном генераторе мощности), Поз- .:циямк 7-10 обозначены траектории частил, Вы окочастотный дефлектор 1 осу:цествляет линейную развертку входящего в него пучка с осевой траекторией 7. После дефлектора траектория

8 соответствует частицам, прошедшим дефлектор при нулевой фазе и фазе

180 . Крайние траектории 9 к 10 соответствуют фазам +90 . Траектория 8 остается прямолинейной в зазоре между пластинами 3 и 4. Это будет иметь место, если напряженность электростатического поля Е и магнитное поле В (это лоле создается витками 5 с током к направлено перпендикулярно плоскости чертежа) связаны соотношением в (т ) — 1 E (в/м) 10

3 8

I где P — скорость частиц в единицах скорости света в вакууме.

После линзы 2 траектории 9 и 10 становятся почти лараллельнымк траектории 8.В зазоре между пластинами траектории 9 и 10 находятся на расстоянии Ь от траектории 8,на которой электростатический потенциал равен нулю. Потенциал на траектории 9 равен

-Eh,íà траектории 10 равен +Eh.Åñëè первоначально кинетическая энергия частиц с зарядом е равна М, то внутри группирующего элемента для траектории

9 она равна l4 - eEh, а для траектории

10 равна M+eEh, причем предполагается, что еЕЬ << M. Модуляция энергии частиц приводит к модуляции их скорости.

Как к в клистроне за счет этого эффекта в конце пространства дрейфа длины l (длина пластин 3 и 4) будет иметь место фазовая группировка частиц. Прк выходе частиц иэ зазора между пластинами для всех траекторий восстанавливается первоначальная величина кинетической энергии Ч. В оконеч-; ном блоке б создается фокус сгруппированного.по фазам пучка, причем процесс группировки не создает энергетической неоднородности.

Формула изобретения

Устройство для фазовой группировки пучка ускоренных заряженных частиц включающее высокочастотный дефлектор, группирующий элемент и фо40 кусирующие линзы, о т л к ч а ю щ е е с я тем,.что, с целью осуществления фазовой группировки без внесе-, ния в пучок энергетической неоднородности в устройстве с прямолинейной щ осью, группирующий элемент выполнен содержащим две плоскопараллельные проводящие пластины и витки с током, обеспечивающие создание в зазоре между пластинами статических электрическо р го и магнитного полей, направления которых перпендикулярны друг другу .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лебедев Н.В. Техника и приборы

СВЧ. Т. П . Электровакуумные приборы

СВЧ. N., "Высшая школа", 1972.

2. Бенфорд A. Транспортировка пучков заряженных частиц. М., Атомиздат, 1969.

747394

Составитель В. Егоров

Техред A. Бабинец корректор Е. рошко

Редактор Е. Дайч

Заказ 5922/50

Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственногс комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4