Сильноточный ускоритель заряженных частиц

 

СИЛЬНОТОЧНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий импульсный источник напряжения, соосно расположенные соленоид, катодный и анодный электроды импульсного диода , о т л и ч а ю щ и. и с я тем, что/ с целью увеличения длительности получаемого пучка ускоренных частиц и стабилизации ускоряющего напряжения, соленоид и по крайней мере один из электродов выполнены секционированными, причем каждая секция электрода подключена к источни1су напряжения через соответствую-' щую секцию соленоида.•^со•Ч! Слоо о

..80„„ 797530 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 H 05 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2792271/18-25 (22) 09.07,79 (46 ):07 ° 02. 84. Бюл. 9 5 (72 ) Г, И. Долгачев (53 ) 621. 384.6 (088.8) (56) 1,. Бакшаев Ю.Л., Блинов П.И., Долгачев Г.И. и Скорюпин В.А. Тезйсы докладов IY Всесоюэн.конф. по плазменным ускорителям и ионным инжекторам..М. 1978, с. 153.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2611319/18-25, 03.05.78 (прототип).

t (54 ) (57 ) СИЛЬНОТОЧНЫИ УСКОРИТЕЛЬ

ЭАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий импульсный источник напряжения, соосно расположенные соленоид, катодный и анодный электроды импульсного диода, о т л и ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью увеличения длительности получаемого пучка ускоренных частиц и стабилизации ускоряющего напряжения, соленоид и по крайней мере один иэ электродов выполнены секционированными, причем каждая секция электрода подключена к источнику напряжения через соответствую- щую секцию соленоида.

797530

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть. применено для получения электронных или ионных пучков с энергией до

1-2 мэВ, током до 100-200 кА и длительностью несколько микросекунд.

Известен ускоритель заряженных частиц, содержащий импульсный источник питания и диод с магнитной изоляцией ° Последний содержит коаксиальные катод, анод и катушку изолирующего магнитного поля (1), Для обеспечения эмиссии и высокой плотности пучка заряженных частиц средняя напряженность в .ускоряющем зазоре,такого диода составляет 10 - 35

-10 В/см. В результате ограничивается длительность пучка, так как локальное нарушение магнитной изоляции приводит .к резкому увеличению энерговыделения в этом месте и зако- 20 ротке диода.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является сильноточный ускоритель заряженных час тиц, содержащий импульсный источник 25 напряжения. соосно Расположенные катушку магнитного ноля, катод и анод C2g. В таком ускорителе локальное нарушение магнитной изоляции в диоде приводит к увеличению тока и, следовательно, к возрастанию изолирующего магнитного поля и снижению напряжения на диоде, т.е. к восстановлению изоляции.

К недостаткам описанногО ускори- 35 теля относится снижение напряжения на всем диоде, в результате локальной закоротки. Кроме того, TBK как через катушку идет весь ток диода, величина ее индуктивности (а следоt вательно, и величина создаваемого ею магнитного поля )ограничена, поскольку падение напряжения йа ней

Ьd3jdt не может превышать напряжения источника. Ограничение величины магнитного поля приводит к ограниче-,45 нию длительности импульса.

Цель изобретения — увеличение длительности получаемого чучка и ста-!: бильности ускоряющего напРяжения, Для достижения укаэанной цели в известном сильноточном ускорителе заряженных частиц, содержащем импульсный источник напряжения, соосно расположенные соленоид, катодный и анодный электроды импульсного диода, со55 леноид и по крайней мере один из электродов выполнены секционированными, причем каждая секция электрода подключена к источнику напряжения через соответствующую секцию соленоида.60

В этом случае локальное замыкание приводит к снижению напряжения толь ко на одной секции электрода, возникающее при этом падение напряжения на соответствующей секции катушки вызывает появление ЭДС на остальных секциях катушки и увеличение напряжения на остальных секциях электрода.

Снижается энерговыделение в месте локальной закоротки и, следовательно, увеличивается длительность пучка.

На фиг.1 представлена схема ускорителя ионов на фиг.2 - схема ускорителя электроьов.

Ускоритель содержит импульсный источник питания 1, секции 2-4 катушки, соединяющие с источником 1 соответствующие секции 5-7 анода, и катод 8. Секции катушки связаны между собой индуктивно, создаваемые ими. магнитные поля в ускоряющем зазоре имеют одинаковое направление вдоль оси диода.

Ускоритель, представленный на фиг,1, работает следующим образом.

При подаче напряжения на электроды диода в результате взрывной эмиссии электронов с катода 8 на секции анода идет, электронный ток, @од действием которого создается.анодная плазма, эмиттирующая ионы. Одновременно создается изолирующее магнитное поле. С ростом тока и, следовательно, магнитного поля электронный ток будет запираться, ионный - расти. Если в результате расширения приэлектродной плазмы одна из секций ано- . да, например Секция 5, окажется замкнутой с катодом, в цепи этой секции пойдет йарастающий ток, так что б"с (Ьс „l 8 (L — индуктивность секции катушки; 4 - индуктивность источника; Я вЂ” ЭДС источника ; скорость роста тока в рассматриваемой секции катушки. Напряжение на зазоре катод 8 — секция 5 упадет, и энерговыделение на этих электродах уменьшится. Одновременно начнет увеличиваться изолирующее магнитное поле. ЭДС, наведенная в остальных секциях 3,4 катушки за счет индуктивной связи с секцией 2 катушки, ,.сложится с напряжением источника и скомпенсирует падение найряжения, вызванное замыканием секции 5 анода.

Компенсация будет полной, если

= М, тогда 1.„43 /сК= Мс33 /ф), где Фд — коэффициент взаимоиндукции между секциями.-Таким- образом, в ус» коряющем зазоре секции 5 происходит восстановление магнитной изоляции, прн этом ускоряющее напряжение на остальных секциях практически оста-. ется неизменным. Аналогичным образом происходит восстановление магнитной изоляции и стабилизация ускоряющего напряжения в ускорителе электронов, представленном на фнг.2, с той тол ко разницей, что секции ка- тушки имеют между собой не трансформаторную, а автотрансформаторную связь. При подаче напряжения от ис797530

Составитель Е. Громов.

Редактор О.Юркова Техред Т.Дубинчак

КОРРектоР В.Бутяга

Заказ 109б/4 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

«f «

Филиал ППП "Патент", Г.ужгород, ул.Проектная, 4 точника электроны с катода 8 попадают сначала на секцию 5 анода и по, секции 2 катушки начинает протекать ток. Возникающее при этом магнитное поле, а также увеличение напряжения ,на всех секциях анода по сравнению с напряжением íà секции .2 приводит, к отклонению электронов и попаданию их. на следующую секцию 6 анода, с которой,в результате аналогичных процессов ток переходит на следующую секцию и т.д., пока ток не начнет попадать на последнюю секцию 7 анода. Замыкание катода 8 на одну иэ секций анода приводит к развитию описанного процесса начиная с этой секции+

В обоих рассмотренных схемах наряду с катушками, включенными пос ледовательно с источником 1 питающим диод, может применяться еще и ка.тушка с автономным питанием, как в

;,обычном: диоде с магнитной изоляцией. Для более точной локализации места нарушения магнитной изоляции второй электрод диода может быть также разбит на секции, соединенные с источником через секционированную катушку. При этом магнитные поля, J создаваеьпяе каждой иэ катушек в ускоряющем зазоре, должны иметь одинаковое направление.

Таким образом увеличивается длительность получаемого пучка ускоренных частиц в результате самовосстановления магнитной изоляции и .стабилизируется ускоряющее напряжение в течение импульса.