Ускоритель заряженных частиц

(51 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕ П.НИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ енко А,Н., нные пучки ат, 977,о К.,. СоорегаАрр 1. Раув.Еес43-945. К ДВТОРСКОМУСВИДЕТЕЛЬСТ(71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.М,Кирова (72) И.Б.Иванов, А.В.Петрови В. Г. Толмачева(56) Григорьев В.П., ДидУсов Ю.П, Мощные электрои их применение, Атомиздсе 8 фМееет К.А., Сощхаз1 еЫ С,Со 1 даСе 1 п С//983, ч.42, М , р.9(54) УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к импульсной ускорительной технике. Цель цзоб"ретения - увеличение выходцей мощности и энергии заряженных частиц. Уско"ритель содержит источник импульсногонапряжения, вакуумный ицдуктор, ппаэмоэроэионный размыкатель 11,ц дцсд 12,коаксиальную линию, устацонлецную между источником и ицдуктором ца потенциальном электроде 7 которой раэме"щены ферромагнитные сердечники 8, накаждом из которых размещена одцопитковая обмотка 9. Обмотки включены параллельно между электродами коаксцальной линии, образуя трансФорматор тока, что позволяет увеличить выходцуюмощность ускорителя в (и+1) раэ,где и - число ферромагнитных сердечников. 2 ил.Изобретение относится к импульснойускорительной технике и предназначенодля получения мощных пучков заряженных частиц,Целью изобретения является увеличение выходной мощности и энергии заряженных частиц,На фиг.1 представлена схема предлагаемого ускорителя; на фиг.2 - эквивалентная схема ускорителя с двумясердечниками.Ускоритель заряженных частиц содержит источник импульсного напряже". ния, выполненный на основе двойнойФормирующей линии, в которой в ка;честве диэлектрика использована во;да - высоковольтный ввод 1, внешнийэлектрод 2 двойной формирующей линии (ДФЛ), средний потенциальный элек трод 3 ДФЛ, центральный электрод 4,коммутатор 5 ДФЛ. Объем ДФЛ отделенот остальной части ускорителя однимиз разделительных изоляторов 6, пос"ле которого установлен объем, з.аполценный трансформаторным маслом. Вэтом объеме вдоль его оси установлен,являющийся продолжением электрода 4потенциальный электрод 7 дополнительной коаксиальной линии, ее наружным электродом является электрод3. На потенциальном электроде 7 установлены Ферромагнитные сердечники8 с витками 9 .намагничивания, Объемс маслом закрыт вторым разделительным изолятором. к нему присоединен35вакуумный объем, в котором расположен потенциальный электрод 10 вакуумного индуктора, плазмоэрозионный размыкатель 11, диод 12,Римскимн цифрами показаны участкикоаксиальной линни (ступени, на которых происходит изменение напряже"ния и тока).Ускоритель заряженных частиц работает следующим образом.Подается напряжение от источникапитания (например, генератора Аркадь"ева-Иаркса) на высоковольтный ввод 1и внешний электрод 2, Под действиемэтого напряжения начинается. зарядмежэлектродиых емкостей ДФЛ. Причемзаряд емкости между электродами .4 и3 происходит по виткам 9, охватывающим ферромагнитные сердечники 8, вы"55зывая их перемагннчивание, т.е. переводит их в рабочее состояние, Ванод"катодном зазоре диода 12 инду-,цируется предымпульс, имеющий обратную полярность по отношению к рабочему импульсу. Чер з время, необходимое для перемагннчивания сердечии" ков (оно меньше времени заряда ДФЛ), срабатывает плазмоэрозионный размы" катель 11, между электродами 10 и 2 образуется плазменный канал, по которому продолжается заряд ДФЛ, Иагнитное сосТояние сердечников к этому моменту характеризуется величиной максимально остаточной индукции Б. По окончании заряда ДФЛ замыкается коммутатор 5, и по линии 11-111 от коммутатора 5 начнет распространяться волна тока. При достижении ею края электрода 3 между электродами 2 и 4 появится импульс напряжения, который равномерно распределен по первичной обмотке, включающей в себя потенциальный электрод 7, потенциальный электрод 10 и электрод 2, Дальнейшие про. цессы, происходящие при работе устройства, описываются при помощи эквивалентной схемы устройства, приведенной на Фиг.2. На эквивалентной схеме наглядно видно, что нагрузкой витков намагничиваиия 9 каждой ступени является вакуумный индуктор Е. Так как коэФфициент трансФормации каждой ступени равен, единице , то действующее напряжение в витках намагничивания каждой ступени равно напряжению на индукторе О которое в свою очередь равно 01,=Ц /(и+) где О 1 - напряжение на выходе ДФЛ, и - число ступеней. Под действием это. "о напряжения происходит перемагничивание (обратное предыдущему) сердечников и икдуцируемые в витках намагничивания (теперь они выполняют роль вторичных обмоток) токи 1 г, и 1 г складываются с током ДФЛ 1 г. Следовательно ток в .индукторе 1 будет равен 1. = 1 (и + 1), Суммирование токов достигается эа счет соответствуюцего выбора направления намотки витков намагничи" ванин 9 каждой ступени. При достижении током 11 критического значения тока плазмы в плазмоэрозионном размыкателе 11 последний срабатывает, г.е. происходит резкий обрыв тока с последующей генерацией вихревой ЭДС - БЙ 1/Йс н весь энергопоток за время л ИК(где 1. - общая индуктивность цепи, .К - сопротивление нагрузки) переключается в нагрузку - диод 12,ри этом действующее напряженке на диоде 2 достигает величины я=11 =15865 Составитель С. Шитоведактор В,Фельдман Техред Л, Сердюкова Корректор Офци Заказ 2828 Тираж 250 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК С , 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 зводственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, уее И7 л. Гага ина 1 ОР у 5=Тг (и+1)К(для двух ступеней это увеличение равно трем). Соответственно энергия заряженных частиц будет равна,еБя. Как уже отмечалось вьппе, мощность пучка зависит от времени его вывода, которое в основном определя" ется величиной накопительной индуктивности. Так как использование ферромагнитных сердечников 8 с витками намагничивания,9 позволяет увеличить ток (по сравнению с прототипом) в (и+) рая то для накопления однойФи той же энергии Ы /2 необходимая индуктивность составит величину Е/ 15 и+1)ф, т,е. уменьшится в (и+) раз. Соответственно уменьшится время вывода энергии и увеличится мощность в (и+1) раэ,Од бФормула изобретенияУскоритель заряженных частиц, содержащий источник импульсного напряжения, индуктор, плазмоэроэионный размыкатель и диод, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью увеличения выходной мощности и энергии заря" женных частиц, введена дополнитель" ная коаксиальная линия, установленная между источником импульсного напряже- ния и индуктором, на потенциальном электроде которой установлены ферромагнитные сердечники равного сечения с одним витком намагвичйвания на каж" дом, при этом витки намагничивания соединены между собой параллельно и подключены своими выводами к электро" дам дополнительной коаксиальной линии.