Рекуператор энергии пучка заряженных частиц

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН мышленные ускор ЭнергоатомизГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР.(71) Институт высоких температурАН СССР(5 Й) РЕКУПЕРАТОР ЭНЕРГИИ ПУЧКА ЗАРЯ"ЖЕННЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к устройствам электрического торможения немоноэнергетического потока заряженных частиц и может быть использованов электронных приборах с рекуперацией энергии, Цель изобретения - повышение КПД рекуператора - достигаетсяпутем повышения переноса и уменьшенил потока вторичных заряженных частиц и равномерного распределениятепловойнагрузки по поверхности рекуператора. Пучок заряженных частицчерез отверстие коллектора вторичныхзаряженных частиц попадает в устройство 2 круговой развертки, где пучокотклоняется и входит в зону торможения, разворачиваясь по коническойповерхности 5, и оседает на системеэлектродов 3, Повышение первеансасистемы достигается за счет приданияпучку трубчатой формы в области торможения. Использование в рекуператоре совокупности устройства круговойразвертки и коллектора вторичныхзаряженных частиц позволяет получитьне только равномерное распределениетепловой нагрузки на электроды, но иуменьшение потока вторичных заряженных частиц из рекуператора за счетотклонения вторичных заряженных частиц устройством круговой разверткина коллектор вторичных заряженныхчастиц. 3 з.п, Ф-лы, 1 ил.740 3 1 561Изобретение относится к устройствам электрическбго торможения немоноэнергетического потока заряженных частиц, в частности электронов и мо 1 5 жет быть использовано в электронных приборах, в которых для повышения КПД предусмотрена рекуперация энергии заряженных частиц.Целью изобретения является,повышение КПД рекуператора энергии пучка заряженных частиц за счет повышения первеанса и уменьшения потока вторичных заряженных частиц и равномерного распределения тепловой нагрузки по поверхности электродов рекуператора.На чертеже изображен предлагаемый рекуператор,Рекуператор энергии пучка заряжен ных частиц содержит последовательно расположенные коллектор 1 вторичных заряженных цастиц, выполненный в виде диафрагмы с центральным отверстием из материала с .низким коэффициен том вторичной эмиссии, например алюминия или титана, устройство 2 круговой развертки пучка, выполненное в виде статора асинхронного электродвигателя или резонатора круговой развертки, представляющего собой цилиндр с осевыми отверстиями в .торцах и двумя радиальными взаимоперпендилярными вводами мощности, осесимметричную систему конусообразных электродов 3 и последний электрод"отражатель 1, выполненный в Форме иглы, расположенный на оси рекуператора за системой электродов 3 внутри объема, ограниченного поверхностью 5. Рекурератор энергии пучка заряжен 40 ных частиц работает следующим обра" зом.Пучок заряженных частиц через отверстие коллектора 1 вторичных заряженных частиц попадает в устройст 45 во 2 круговой развертки, где под дей-ствием вращающегося магнитного поля отклоняется, входит в зону торможения,разворачиваясь по конической поверхности, 5, и оседает на системе электродов 3.В предлагаемом устройстве повышение первванса достигается приданием пучку трубчатой формы в области торможения. Предельный ток для рекуператора равенМЭ з/гас где а - толщина кольца, м;В. - радиус коллектора, м,н, е - масса (кг) и заряд (Кл)электрона;с - скорость света, м/с,релятивистский Фактор.Повышение первеанса предлагаемойсистемы по сравнению, например, с известной системой, где для повышенияпервеанса используется квадрупольнаялинза, преобразующая в фокусе пучокэлектронов в ленточный, предельныйток для которого с достатоцной точностью описывается следующим выражением тпс ( 7 - 1) Ь 2/Э Э/2 лент е 2 Г(В. - а/4)где Ь и а - соответственно ширина итолщина пучка м,можно оценить из выражения гуК Оред 1 ГКРЕлент ризе. а Ь а гДе РРед Рщ - первеансы предлагаемого и известного устройств.Поскольку обычно К ) а, то очевидно, цто первеанс предлагаемой системы значительно превышает первеанс известной системы.Кроме того, известная система предназначена только для рекуперации энергии моноэнергетического пучка. Использование известной системы для рекуперации энергии немоноэнергетического пучка электронов невозможно, так как для широких немоноэнергетических пучков появляется зависимость степени отбора энергии электронов от их положения в пучке, что приводит к понижению эффективности рекуперацииИспользование в рекуператоре в совокупности устройства круговой развертки и коллектора вторичных заряженных частиц позволяет получить не только равномерное распределение тепловой нагрузки на электроды и уменьшение потока вторичных заряженных частиц с отражателя, но и уменьшение потока вторичных заряженных частиц из рекуператора за счет отклонения вторичных заряженных частиц устройством круговой развертки на коллектор вторичных заряженных частиц.516 ЦВ осесимметричных рекуператорах, использующих для сортировки заряженных частиц принцип фонтанирования, на приосевые заряженные частицы первичногл потока не действует радиальное электростатическое поле, и поэтому они, затормозившись, отражаются и ускоряются в обратном направлении, Этого можно избежать, отклонив пучок от оси устройства, однако отклонение приведет к локальному перегреву и деФормации электродов. Развертка пучка на входе в рекуператор позволяет равномерно распределить тепловую нагрузку по поверхности электродов рекуператора, а отклонение потока вторичных заряженных частиц от оси системы устройством круговой развертки и осаждение их на коллектор вторичных 20 заряженных частиц уменьшает выход вторичных заряженных частиц из рекуператора, что приводит к повышению КПД рекуперации и позволяет увеличить мощность рекуперируемого пучка. Скорость развертки пучка можно подобрать так, что распределение тепловой нагрузки по поверхности электродов 3 рекуператора буде равномерным, 30 Так как пучок заряженных. частиц тормозится и разделяется по скорости вне конической, поверхности 5, то поток вторичных заряженных частиц с отражателя 4 отсутствует. Ввиду конец- ного поперечного размера пучка часть заряженных частиц может отразитьсяот поверхности электродов 3, обращенной к входному отверстию, и, ускорившись, вылететь из рекуператора. 40 Такие, заряженные частицы в магнитном поле устройства 2 круговой развертки отклоняются и попадают на коллектор 1 вторичных заряженных частиц, поверхность которого имеет низкий коэф Фициент вторичной эмиссии, например 0,1-0,3. Расстояние между устройством 2 круговой развертки и коллектором 1 вторичных заряженных частиц должно быть достаточным для отклонения пото ка вторичных заряженных частиц ототверстия коллектора вторичных заряженных частиц 1 и определяется выра- жением 40 6Я(Б 0 где М, , Ч - масса, кг, заряд, Кл, имаксимальная скоростьвторичных заряженных частиц;Б - толщина устройства круговой развертки, м;В - индукция магнитного поляв нем, Тл;В - радиус отверстия коллектора 1 вторичных заряженных частиц, м,Предлагаемое устройство возволяетувеличить КПД рекуперации по сравнению с прототипом за счет повышенияпервеанса и уменьшить уровень шумов,например, в СВЧ-приборах за счетуменьшения потока вторичных заряженных частиц. Кроме того, может бытьувеличена мощность пучка в 2-4 разаза счет равномерного распределениятепловой нагрузки по электродам реку"ператора,ф о р м у л а и з о б р е т е н и я1. Рекуператор энергии пучка заряженных частиц, содержаший осесимметричную систему конусообразных электродов и последний электрод-отражатель, расположенный на оси рекуператора, и выполненный в форме иглы,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения КПД, он снабженустройством круговой развертки пучка,установленным перед системой конусообразных электродов.2. Рекуператор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он снабженколлектором вторичных заряженных частиц, выполненным в виде диафрагмы сцентральным отверстием из материалас низким коэффициентом вторичнойэмиссии, расположенным перед устройством круговой развертки.3. Рекуператор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что устройство круговой развертки выполнено ввиде резонатора круговой развертки.4, Рекуператор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что устройство круговой развертки выполнено ввиде статора асинхронного электродвигателя