Импульсный ускоритель заряженных частиц

 

<»)784722

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АЕТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.07.79 (21) 2793545/18-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 23.01.82. Бюллетень № 3 (45) Дата опубликования описания 23.01.82 (51) M. Кл. Н 05 Н 5/00

Государстеекный комитет

СССР до делам изабретеиий и открытий (53) УДК 621.384.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. И. Долгачев и Е. С. Махотина (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

ЗАРЯ)КЕН Н ЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть применено в сильноточных импульсных ускорителях для регулирования длительности ускоряющего импульса в микросекундном диапазоне.

Известен ускоритель, в котором для регулирования длительности импульсов напряжения параллельно ускоряющей трубке установлен управляемый разрядник.

Недостатком такого ускорителя является сложность разрядника. Действительно, разрядник должен выдерживать то же напряжение, что и трубка, и, следовательно, по размерам и сложности он не уступает ей. Кроме того, необходима схема синхронизации и запуска разрядника, что не только усложняет его, но и снижает надежность работы.

Известен ускоритель, в котором роль разрядника выполняет вакуумная поверхность изолятора ускорительной трубки.

Недостатком такого ускорителя является большой и неуправляемый разброс длительности импульса и малый диапазон изменения ускоряющего напряжения, при котором происходит пробой по поверхности изолятора трубки.

Целью изобретения является повышение надежности управления длительностью импульса в большом диапазоне ускоряющих напряжений.

Для этого в предлагаемом импульсном ускорителе заряженных частиц, содержащем импульсный источник напряжения, вакуумную камеру и высоковольтный ввод, в ваккумной камере расположены последовательно соединенные сопротивление и вспомогательный диод с взрывной эмиссией электронов, подключенные к источнику питания через высоковольтный ввод. Под действием импульса напряжения во вспомогательном диоде начинает протекать ток, который увеличивается по мере заполнения его зазора плазмой. С ростом тока увеличивается напряжение на сопротивлении, что приводит к пробою по его поверхности и замыканию ускорительной трубки. сДля увеличения срока службы сопротивле20,ния оно зашунтовано диэлектрической поверхностью, длина которой 1 удовлетворяет условию U/L = 50 — 100 кВ/см, где U — величина ускоряющего напряжения, кВ; /в длина, см.

25 При этом длина сопротивления больше длины диэлектрической поверхности, поэтому пробой происходит по этой поверхности.

На чертеже представлен предлагаемый ускоритель.

784722

Он содержит вакуумную камеру 1, высоковольтный ввод 2, импульсный источник напряжения 3, электроды вспомогательного диода 4, сопротивление 5, шунтирующий изолятор 6.

Ускоритель работает следу:ощим образом.

При подаче импульса напряжения между вводом 2 и камерой 1 через зазор вспомогательного диода 4 и сопротивление 5 начинает протекать ток. Вначале большая часть напряжения выделяется на зазоре диода 4, затем по мере заполнения его образующейся при протекании тока плазмы ток увеличивается, напряжение на диоде 4 уменьшается, а на сопротивлении 5 увеличивается. Рост напряжения приводит к пробою по поверхности сопротивления и полному замыканию источника 3. Для увеличения срока службы сопротивления 5 оно может быть шунтировано изолятором

6, чтобы пробой происходил по его поверхности. Длительность импульса регулируют„ изменяя зазор d между электродами диода

4. Скорость закоротки вспомогательного диода плазмой зависит от конфигурации электродов диода 4, величины приложенного напряжения и величины сопротивления 5.

Для оценок можно считать ее равной — 2- 10 см/с при средней напряженности электрического поля в зазоре — 150 кВ/см.

Длину 1 пробиваемой поверхности сопротивления 5 или изолятора 6 выбирают так, чтобы напряженность на ней составляла

50 — 100 кВ/см при замкнутых электродах

5. Эти напряженности в 5 — 10 раз выше напряженности на вакуумной поверхности изолятора высоковольтного ввода 2 ускорителя, что позволяет разместитьвспомогательный диод 4 и сопротивление 5 в вакуумной камере 1 ускорителя, не увеличивая специально ее размеров.

Поэтому же предлагаемая цепочка из диода и сопротивления не имеет смысла как самостоятельный управляемый разрядник, а только как элемент сильноточного ускорителя заряженных частиц микросекундного диапазона, имеющего вакуумную камеру и высоковольтный ввод.

Предлагаемая схема позволяет без существенного усложнения ускорителя регу10 лировать длительность ускоряющего напряжения и при достаточно большом диапазоне изменения его величины. Практически исключена возможность случайного несрабатывания закоротки, так как начав15 шийся процесс заполнения вспомогательного диода плазмой не может прекратиться, пока на нем есть напряжение. Это особенно важно, если напряжение существенно уменьшается за время импульса.

Формула изобретения

1. Импульсный ускоритель заряженных

25 частиц, содержащий импульсный источник напряжения, вакуумную камеру и высоковольтный ввод, отл ич а ющи йся тем, что, с целью повышения надежности управления длительностью импульса в большом диапазоне ускоряющих напряжений, в вакуумной камере расположены последовательно соединенные сопротивление и вспомогательный диод со взрывной эмиссией электронов, подключенные к источнику через высоковольтный ввод.

2. Ускоритель по п. 1, отличающийс я тем, что сопротивление шунтировано диэлектрической поверхностью, длина ко4О торой удовлетворяет условию П! = 50—

100 кВ/см, где U — величина ускоряющего напряжения, кВ; — длина, см.

784722

Сосгавитель В. Егоров

Техред Л. Куклина Редактор О. Юркова

Корректор И. Осиповская

Тип. Харьк. фил. пред. «Патеитэ

Заказ 29/37 Изд. Ж 103 Тираж 855 Подписное

НПО сПоискэ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5