Линейный ускоритель заряженных частиц

(19) 01 1) я Н 05 Н 7/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВУ В 4енер иче Н.С жае-75 (про во СССР /02, 1977 Линейный льзовапучка М. Эн оти руг ода ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидР 624546, М., кл.Б.Ю.Богдановичускоритель электронием энергии поляВ. сб, "Ускорителигоиздат, 1981 с. 7 4)(57) 1. ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗА ЖЕННО ЧАСТИ 11, содержащий задаюй генератор и инжектор, расположенный на входе ускоряющей секции, вход которой через фазовращатель соединен линией передачи с выходом оконечного каскада твистронного усилителя ВЧ-мощности, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения выходной энергии частиц, на входе оконечного каскада твистронного усилителя ВЧ-мощности установлен ввод высокочастотной мощности, соединенный линией передачи через дополнительный фазовращатель с выходом ускоряющей секции.2, Ускоритель по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что оконечный каскад твистронного усилителя ВЧ- мощности выполнен в виде отрезка к лого диафрагмированного волно1109030 10 5 20 30 1Изобретение относится к ускорительной технике, а более конкретно к линейным ускорителям, предназначенным для использования в ядерной физике, радиационной химии, активационном анализе, лучевой терапии и т.п.Известен линейный ускоритель заряженных частиц с накоплением энергии поля излучения релятивистского пучка в структуре типа резонатор бегущей волны, Линейный ускоритель состоит из инжектора, первой ускоряющей секции, источника ВЧ-мощности, устройства для инверсии фазы ускоряющего поля и второй секции, вход и выход которой соединены цепью обратной связи, содержащей фазовращатель. Вторая секция вместе с каналом обратной связи образует резонатор бегущей волны (РБВ), который попеременно выполняет функции накопительного и ускоряющего устройства,3Недостатками этого ускорителя является то, что за счет дополнительного ускорения в РБВ можно увеличитьэнергию частиц не .более чем в 2 раза,и из-за спадания напряженности электрического поля во второй секции после переброса Фазы дополнительно ускоренные электроны неоднородны по энергии.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является линейный ускоритель заряженных частиц,содержащий инжектор, задающий генератор, твистронный усилитель ВЧ-мощности и ускоряющую секцию, вход которойчерез фазовращатель соединен линиейпередачи с выходом оконечного каскада твистронного усилителяНедостатком известного устройстваследует считать неэффективное использование мощности ВЧ-генератора, стоимость которого составляет до 40-502стоимости всего линейного ускорителя,так как длительность ВЧ-импульса превьппает длительность импульса токаускоряемых частиц и часть мощноститеряется в поглощающей нагрузке. Этоснижает предельно достижимую энергиюускоренных частиц и, соответственно,сужает диапазон возможных энергий дляодного ускорителя.Целью изобретения является увеличение выходной энергии частиц в линейном ускорителе. Лоставленная цель достигается тем,что в линейном ускорителе заряженных частиц, содержащем задающий генератор, и инжектор на входе ускоряющейсекции, вход которой через фазовращвтель соединен линией передачи с выходом оконечного каскада,твистронногоусилителя ВЧ-мощности, на входе последнего выполнен ввод высокочастотной,мощности, соединенный линией передачи через дополнительный Фазовращатель с выходом ускоряющей секции. Оконечный каскад твистронного усилителя мощности выполнен в виде отрезка круглого диафрагмированного волноводаСтруктурная схема предлагаемого ускорителя приведена на чертеже, Ускоритель состоит из инжектора 1, ускоряющей секции 2, питание которой осуществляется высокочастотным источником, содержащим задающий генератор3 и твистронный усилитель мощности,оконечный каскад 4 которого соединен 25 линией передачи через фазовращатель 5 со входом ускоряющей секции. Выходускоряющей секции соединен линией передачи через дополнительный фазовращатель б со входом. оконечного каскадатвистрона. Твистронный усилитель состоит из электронной пушки 7, входного каскада 8, промежуточных резонаторов 9, оконечного каскада 4, коллектора 10 и источника 11 питания. Таким образом, ускоряющая секция2 и оконечный каскад 4 тристронногоусилителя, соединенные. между собойлиниями передач, образуют резонаторбегущей волны, содержащий в себе ак" 40 тивный элемент. В таком резонаторепроисходит накопление энергии высокочастотного поля, обусловленноеего многократным усилением в оконечном каскаде 4 твистрона.145 . Ускоритель может работать как врежиме ускорения на запасенной энергии, так и в режиме рекуперации мощности высокочастотного поля. Циклработы по первому режиму состоит из 50 периода накопления поля в РБВ и периода ускорения частиц в запасенномэлектромагнитном поле, При работево втором режиме ускорение частицначинается сразу же по заполнении 55 ускоряющей секции 2 полем. Часть , мощности, неизрасходованная на. ускорение, с выхода секции по линии связи поступает нв вход оконечного кас1109030 р М. Максимишинец ехред М.Гергель Ко Редактор П,Горьк Заказ 7039/4 Тираж 793ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж Под а С снР коми открыт ушская д. 4"Патент" жгород, ул. Проектная, 4 л 3када 4 твистрона, усиливается и затем вновь поступает на вход ускоряющей секции 2. Проведенные расчеты показали, что при работе в этом режиме выходная энергия ускоренных частиц будет превышать энергию частиц навыходе ускорителя-прототипаболее чемв 1,5 разапри,длинеускорящей секции Зм, шунтовом сопротивлении 40 МОм/м.изатухании в секции 0,1 м ).Наличие активного элемента в накопительном устройстве обеспечивает более эффективную работу предлагаемой модели ускорителя в стационарном режиме по сравнению с его прототипом - так как в этом случае увеличивается доля энергии, отобранной генерируемым ВЧ - полем у электронного луча усилительной лам О