Индукционный ускоритель

(504 Н 05 Н 11 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯКАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУФ(56) Коцар Е.Г. Основы ускорительной техники. М.: Атомиздат, 1975, с. 83-87.Авторское свидетельство СССР В 2569 ОЗ, кл. Н 05 Н 11 ОО, 1969. (54)(57) ИНДУКЦИОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ, содержащий соосно расположенные и включенные последовательно один другому индукционные ускоряющие секции,расположенные между двумя торцовымифланцами ускорителя, плоскости которых перпендикулярны оси ускорителя,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения тока и уменьшенияпотерь ускоренного пучка путем сокращения осевого размера ускорителя,индукционные секции выполнены с последовательно нарастающими в перпендикулярном к оси направлении радиальными размерами, расположены однавнутри другой, и закреплены с электрическим контактом на одном из торцовых фланцев ускорителя.1Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке ускорителейдля генерации сильноточных, высокоэнергетичных электронных пучков, 5Известен индукционный ускоритель,содержащий соосно расположенные электронную пушку, индукционные ускорительные секции и фокусирующую систему. 0При подаче импульса напряжения впервичную обмотку индукционных секцийвдоль оси ускорителя индуцируетсяпродольное вихревое электрическоеполе, ускоряющее электронный пучок, 15инжектируемый электронной пушкой.Недостатком известного устройстваявляются значительные линейные размеры, так как энергия, набираемаяэлектронным пучком на единицу длины 20ускорителя, ограничена величиной порядка 1 МэВ/м иэ-за ограниченнойэлектрической прочности конструкциииндукционных секций. Значительные ли"нейные размеры усложняют юстировкуускорителя и проводку электронногопучка вдоль ускорительного тракта сминимальными потерями. Кроме того,требуется создание фокусирующего продольного магнитного поля вдоль всего 30тракта ускорителя.Прототипом данного изобретения является индукционный ускоритель, содержащий соосно расположенные и включенные последовательно друг другу индукционные ускоряющие секции, расположенные между двумя торцовыми Фланцами ускорителя, плоскости которыхперпендикулярны оси ускорителя.При работе известного устройства 40возбуждение первичных обмоток индукторов приводит к генерации вихревогоускоряющего поля вдоль оси ускорителя, что обеспечивает ускорениеэлектронного пучка вдоль оси ускорителя.Недостаток известного устройстваобусловлен большой осевой протяженностью ускорителя, что приводит к потерям пучка и ограничению его по току при транспортировке его вдольускоряющего тракта, так как ограниченная электрическая прочность индукторов не позволяет поднять амплитуду ускоряющего напряжения. . 55Цель изобретения - увеличение тока и уменьшение потерь ускоренногопучка путем сокращения осевого размера ускорителя,2Поставленная цель достигаетсятем, что в индукционном ускорителе,содержащем соосно расположенные ивключенные последовательно один другому индукционные ускоряющие секции,расположенные между двумя торцовымиФланцами ускорителя, индукционныесекции выполнены с последовательнонарастающими в перпендикулярном коси направлении радиальными размерами, расположены одна внутри другой,и закреплены с электрическим контактом на. одном из торцовых фланцевускорителя.На фиг.1 дан продольный разрезускорителя; на фиг.2 - продольныйразрез отдельного индуктора. Устройство содержит торцовый фланец 1,на котором закреплены соосно с осьюускорителя индукционные ускоряющиесекции 2-4 с разновеликими радиальными размерами и катодная ножка 5с термоэмиссионным или автоэмиссионным катодом 6, Сетчатый анод 7 установлен на токоподводе 8. Фокусирующие линзы 9 и 10 укреплены на токоподводах 11 ч 12 соответственно,Токоподвод 12 одновременно выполняет роль вакуумного кожуха ускорителя, Ускоряющие индукционные секции2-4 состоят из наборов отдельныхиндукторов 13, содержащих первичныйвиток 14, Ферромагнитный сердечник15 и металлический корпус 16,Устройство работает следующим образом.При подаче импульса тока на первичный виток индуктора осуществляетсяизменение магнитного потока в Ферромагнитном сердечнике во времени. Всоответствии с принципом электромагнитной индукции возникает вихревоеэлектрическое поле во вторичном витке, который образован. металлическимистенками корпуса 16 индуктора.Величина вихревого электрическогополя в центре,индуктора определяетсякак где Б - площадь сечения ферромагнитного сердечника;1 - расстояние между стенкамииндуктора;дВ/д - изменение магнитной инцукции но времени.Так как индукционные ускорительные .секции 2-4 состоят из набора отректор С Шекмар 6973/2 Тираж 765 ВНИИПИ Государственного ком цо делам изобретений и о 113035, Москва, ЖРаушса одписное та СССРытийнаб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектна 3 1153дельных индукторов 13, то для каждойиз них суммарная величина вихревогоэлектрического поля выражается как где и - количество индукторов, из которых состоит индукционная ускорительная секция. В приведенном индукционном уско О рителе при подаче импульса тока на индукторы 13 возникают вихревые, электрические поля Е Е Е в зазорах 1, Т 1, 111 соответствейно причем поле Е используется в ка честве ускоряющего поля пушки и приложено между катодом 6 и анодом 7,Эмиссионный ток, цройдя через сетчетый анод 7, ускоряется в зазорах 11 и 111 вихревыми электрическими 20 полями Е и Е . Надо подчеркнуть, что радиальные размеры индукционных ускорительных секций выбраны таким образом, чтобы не возникалипробои в зазорах, образованных внутренними и наружными их размерами (например, зазор между наружным размером секции 2 и внутренним размером секции 3) от приложенных вихревых электрических полей. 30Приведенная конструкция может быть использована в качестве сильно- точной высокоэнергетичной пушки, ес 1 ФиаРедактор С.Титова Техред И.Попо 802 4 ли сетчатый анод 7 установить на то-. коподводе 12, а токоподводы 8, 11 и фокусирующие линзы 9 и 1 О исключить иэ конструкции установки.Ввиду того, что величина напряжения пробоя в вакууме приблизительно на порядок выше напряжения пробоя по поверхности конструкции ускоряющих секций, достигается значительное сокращение линейных размеров ускорителя - приблизительно в 5 раз при энергии электронного пучка на выходе ускорителя порядка 10 МэВ, Сокращение линейньйразмеров ускорителя уменьшает количество фокусирующих элементов, тем самым повышается экономичность ускорителя. Кроме того, в приведенйом ускорителе величина апертуры канала.для проводки электронного пучка значительно может быть больше, чем в линейных индукционных ускорителях, где этот размер ограничен внутренним размером ускорительных индукционных секций, который в свою очередь ограничен экономическими соображениями. Больший размер апертуры канала и меньшая длина ускорителя значительно упрощает проводку пучка с минимальными. потерями. Сокращение длины ускорителя упрощает юстировку канала, а вопрос юстировки ускоряющих индукционных секций вообще исключается.