Ускоряющая структура

 

УСКОРЯНЩАЯ СТРУКТУРА типа многопроводной линии с пространственно-однородной фокусировкой, содержащая вибраторы с периодически меняющимся по длине поперечным сечением, расположенные параллельно продольной оси, и узлы ввода ВЧ-мощности, отличающаяся тем, что, с целью упрощзния конст~ рукции ускорякицей структуры, вибра* торы размещены в виде системы из п 'столбцов и m рядов, соединенных поперечными п'^ремычками, каждая из которых объединяет вибраторы из каждой строки и каждого столбца через один ^ и содержит пролетные отверстия, чис--3 ло которых М удовлетворяет выраже- 1^-^ нию M=(n-1)<m-1), где п, m « 2,3, f|/} 4....00соо !Е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК

„„SU„„831044

4(5 1 Н 05 Н 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ло которых М удовлетворяет выражению N(n"1)(m-1), где и, ш 2,3, 4...

-С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗ06РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2915248/18-25 (22) 12.05.80 (46) 30.03.85. Бюл. И 12 (72) Е.В. Громов, В.В. Кушин и С.В. Плотников (71) Московский радиотехнический институт АН СССР и Московский инженерно-физический институт (53) 621.384.6(088.8) .(56) 1. Гусева К.И. и др. О возможности повыщения интенсивности и фазо. вой плотности пучков в линейных ускорителях. — Труды РТИ АН СССР

У 30 "Сильноточные ускорители и накопители", М., 1977, с. 21.

2. Бомко В.А. Двухпучковая ускоряющая система на Е HO волне. — Труды Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. М., ВИНИТИ, 1968, т. 2, с. 169-172.

3. Капчинскиф И.М., Тепляков В.А.

Линейный ускоритель ионов с пространственно-однородной фокусировкой.

Препринт ИФВЭ, ИНЖ 69-48, Серпухов, 1969 (прототип). (54) (57) УСКОРЯКМЦАЯ СТРУКТУРА типа многопроводной линии с пространственно-однородной фокусировкой содержащая вибраторы с периодически меняющимся по длине поперечным сечением, расположенные параллельно продольной оси, и узлы ввода ВЧ-мощ ности, отличающаяся тем, что, с целью упрощения.конструкции ускоряющей структуры, вибра торы размещены в виде системы из а столбцов и ш рядов, соединенных . оперечными и ремычками, каждая из которых объединяет вибраторы из каждой строки и каждого столбца через один и содержит пролетные отверстия, чис- 3

831044

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к области линейных ускорителей ионов, и может быть использовано при сооружении новых и реконструкции действующих 5 ускорителей для повышения интенсивности ускоренного пучка.

Известна ускоряющая структура, выполненная в виде цилиндрического резонатора, нагруженного трубками 1О дрейфа, в каждой из которых размещены квадрупольные линзы (1) . Эта структура позволяет ускорять одновременно семь параллельных пучков ионов и за счет этого повысить пре- 15 дельный ток пучка. Однако конструкция структуры оказывается весьГ ма сложной. Кроме того, такая фоку"

1сировка ионов в области фазовых скоростей малоэффективна. 2Î

Известна также ускоряющая структура, выполненная в виде цилиндричес кого резонатора, возбужденного на волне типа Е и нагруженного двумя рядами трубок дрейфа образуя

Ивухиучховум систему (2j .

0cHopHbM недостатком, затрудняющим использование такой или подобных структур в реальных ускорителях ионов, особенно тяжелых, является заBHcHMocTb поперечных размеров резонатора от частоты.

Наиболее близким техническим решением является ускоряющая структура тина многопроводной линии с про- 35 странственно-однородной фокусировкой содержащая вибраторы с периодически меняющимся по длине поперечным сечением, расположенные параллельно продольной оси, и узел ввода высокочас- 4О тотной мощности (3) . Эта структура позволяет ускорять интенсивные пучки ионов, однако для возбуждения ВЧ ускоряющего поля вдоль многонроводных линий, для настройки на рабочую 45 частоту и получения требуемого распределения ВЧ поля к ним приходится подсоединять в поперечной плоскости дополнительные индуктивности.

Целью изобретения является упро- 5О щение конструкции структуры.

Цель достигается .тем, что в ускоряющей структуре типа многопроводной линии с пространственно-однородной фокусировкой, содержащей вибраторы 55 с периодически меняющимся по длине поперечным сечением„ расположенные параллельно продольной оси, и узлы

2 ввода ВЧ мощности, вибраторы размещены н виде системы из и столбцов и рядов, соединены поперечными перемычками, каждая из которых объединя-, ет внбраторы из каждой строки и каждого столбца через один и содержит пролетные отверстия, число М которых удовлетворяет выражению И=(п-1)i к(m-1), гдеn,m 2, 3, 4, 5

Так как для вибраторов выбрана четверти длины волны,,то для настройки каждого из них на рабочую частоту не требуется присоединения каких-либо индуктивностей. При этом размещение вибраторов в виде и столб. цов и m рядов и соединение их поперечными перемычками обеспечивает возбуждение соседних вибраторов на рабочей частоте в противофазе, что обеспечивает условия для одновременного ускорения и фокусировки частиц.

Кроме того, перемычки создают необ= ходимую механическую жесткость всей системы. Поэтому конструкция ускоряю. щей структуры оказывается достаточно простой даже при большом числе ускоряющих каналов.

На чертеже приведен общий вид ускоряющей структуры для случая одновременного ускорения четырех параллельных пучков. ! Ускоряющая структура содержит корпус 1, девять четвертьволновых вибраторов 2, поперечные перемычки

3 и 4, четыре пролетных отверстия 5 и узлы возбуждения 6 ВЧ колебаний.

Каждый из вибраторов имеет переменное сечение и представляет собой чередование участков с разными диа" метрами с периодом, равным / 8 . Длина вибраторов примерно равна четзерти длины волны. Вибраторы размещены

1 виде п=3 столбцов и m=3 рядов.

Ускоряющая структура работает следующим образом. При подаче ВЧ напряжения на вибраторы на их выходных концах возникает пучность напряжения, причем на перемычках напряжение оказывается в противофазе. Ввиду того, что напряжение на вибраторах противофазно, между ними образуется четыре ускоряюще-фокусирующих канала, в которых периодическое чередование участков разного диаметра создает одновременно в каждом канале .ускоряющую, фокусирующую и фазирующую компоненты поля.

Я 11() < костью, Использование вибраторн и сист»мы позволяет получать нарастающее ио длине распределение ускоряющеro ВЧ напряжения, практически совпадающее с законом возрастания длины ускоряющих зазоров. Это позволяет получить равномерное распределение напряженности ускоряющего поля вдоль ускорителя в достаточно широком интервале изменения скорости частиц. Это обстоятельство оказывается особенно важным и полезным при ускорении тяжелых ионов, когда начальные скорости малы и лежат в диапазоне (0,0010,015)с, где с — скорость света.

Как показали опыты, в предложенной конструкции введение перемычек обеспечивает требуемое распределение ускоряющего поля вдоль ускорите-

ЮНИИИИ

TRp3R

Фмлиаи

r. Ужгоррд, ул. Проеятваа, 4 лн одновременно н каждом канале независимо от их числа, а конструкция обладает относительной простотой и высокой механической жестУчитывая полученные данные, можно ожидать, например, что при ускорении однозарядных ионов неона с использованием рабочей длины волны 6 м и соответствующей этому дли- . не каждого вибратора 1,5 м и при темпе ускорения 600 кВ/м удастся обеспечить ускорение четырех пучков до

100 кэВ/нуклон с суммарным током

0,2 А. В структуре можно обеспечить условия ускорения и других ионов путем изменения закона модуляции поперечных размеров вибраторов.