Инжектор линейного ускорителя

Союэ СоветскихСоциалистическихРеспублик Зависимое о. свидетельства05 Ь 7/00 Заявлено 26.17.1971 ( 1649164/26-25 с присоединением заявкиавудврптвенный камитетСавета Министрав СССРпа делам изобретенийи открытий юритет Ь; 621.384.6(088.8) юллетеньубликовано 10.Х 11,1973 а опубликования описания 12,1.1974 Авторы зобретен ришаев, В. Н. Гриценко, Г. М. Ивано Махненк Заявитель Изобретени тике, в части линейных уск группировател относится к ускорительной техсти, к конструкции инжекторов орителей, в которых в качестве я применяется волноводная секИзвестен инжектор, состоящий из расположенных на одной оси электронной пушки, устройства, формирующего импульс тока электронов по длительности, волноводной группирующей секции, элементов управления и измерения параметров пучка, Такой инжектор позволяет получать на выходе импульсы тока электронов в большом диапазоне длительностей,Однако в известном инжекторе устройство, формирующее импульсы тока по длительности, установлено перед группирующей секцией, поэтому при длительностях импульсов тока электронов, меньших либо сравнимых с длительностью переходных процессов в группирующей секции, электроны сформированного импульса тока группируются в сгустки в переходном режиме работы группирователя, что приводит к увеличению эффективной фазовой протяженности сгустков.При инжекции заряженных частиц в волноводные ускоряющие секции изменяются амплитуда ускоряющего поля и дисперсионные свойства волновода, что существенно влияет на режим группировки электронов, т. е. на фазовые размеры и частоту следования сгустков па выходе инжектора. При инжекции в груп- пирующую секцию непрерывного пучка электронов постоянной интенсивности амплитуда 5 ускоряющего поля изменяется за время заполнения секции высокочастотной мощностью.Время заполнения определяется групповой скоростью ускоряющей волны в конкретной волноводпой структуре, Влияние изменения О амплитуды ускоряющего поля на выходныепараметры пучка особенно существенно при длительностях импульсов тока, сравнимых с временем заполнения группирующей секции высокочастотной мощностью.5 Цель изобретения - получение на выходеинжектора импульсов тока заряженных частиц с постоянными фазовыми размерами и частотой следования сгустков.20 Это достигается тем, что устройство, формирующее импульсы тока по длительности, устанавливают после группирующей секции. При таком расположении формирующего устройства в группирующей секции ускоряют импульсы 25 тока максимально возможной длительности.Большая часть импульса тока группируется в сгустки в стационарном режиме работы группирователя. В дальнейшем из этой части импульса тока формируются импульсы тока не- ЗО обходимой длительности, В этом случае сгуст3ки в импульсе тока имеют постоянные фазовые размеоы и частоту следования.Использование предлагаемого инжектора позволяет облегчить эксплуатацию всего ускорителя в целом и сделать его более универсальным. При работе ускорителя с различными длительностями импульсов тока уровень нагрузки группирующей секции ускоряемым током не изменяется, следовательно, выходная фаза сгустков заряженных частиц с инжектора постоянна, Это исключает необходимость фазирования ускорителя при изменении длительности импульсов тока ускоряемых частиц.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого инжектора; на фиг. 2 - графики зависимости фазовой полуширины сгустков от времени запуска формирующих устройств относительно начала длинного импульса тока; на фиг. 3 показан вклад нестационарного режима работы группирователя в эффективную фазовую протяженность сгустков при различной длительности формируемых импульсов тока.По вертикальной оси отложено отношение разности фазовых полуширин сгустков при различных условиях группировки к фазовой полуширине сгустков, сгруппированных в стационарном режиме работы группирователя. По горизонтальной оси отложена длительность формируемого импульса тока электронов.Предлагаемый инжектор линейного ускорителя содержит диодную электронную пушку 1 (типа пушки Пирса) с анодным напряжением 80 кв, обеспечивающую ток в импульсе до 4 а при длительности импульса тока 2 мксек; устройство 2, формирующее импульсы тока по длительности перед группирующей секцией; группирующую волноводную секцию 3 длиной 83 см, обеспечивающую фазовую скорость волны Рф=с, где с - скорость света, и групповую скорость волны У,р -- 0,04 с (время заполнения секции в.ч. мощностью т,=0,1 мксек, амплитуда ускоряющего поля Е=100 кв/см, рабочая частота О=279 Мгц); устройство 4, формирующее импульсы тока по длительности после группирующей секции.Достоинство предлагаемого инжектора подтверждается при сравнении распределений зарядов по фазам в сгустках, сгруппированных в переходном и стационарном режимах работы группирующей секции.40 45 50 Предмет изобретенияИнжектор линейного ускорителя, содержащий источник заряженных частиц, волновод- ную группирующую секцию и устройство, формирующее импульсы тока заряженных частиц по длительности, отличающийся тем, что, с целью получения на выходе инжектора импульсов тока заряженных частиц с постоянными фазовыми размерами и частотой следования сгустков, устройство, формирующее импульсы тока заряженных частиц по длительности, расположено после группирующей секции. 3576924В первом случае с помощью устройства 2получали импульсы тока длительностью 0,1 мксек, что соответствовало длительности переходных процессов группирующей секции,5 Таким образом, группирующая секция работала только в переходном режиме и на выходе инжектора получали сгустки, сформированные в этом режиме.Во втором случае в группирующую секцию 10 инжектировались длинные импульсы тока(1=2,0 мксек). На выходе секции устройством 4 формировались импульсы тока также длительностью 0,1 мксек. Чтобы исключить ошибки, обусловленные частотно-фазовыми 15 нестабильностями ускоряющей волны, фазовые размеры сгустков измерялись по всему длинному импульсу тока. Кривая а (фиг. 2) характеризует полуширину сгустков при работе группирующей секции в нестацио нарном режиме, кривая б - в стационарномрежиме. Разность фазовых размеров при различных условиях группировки электронов в сгустки характеризует влияние нестационарного режима работы группирователя на эффек тивную фазовую протяженность сгустков. Приимпульсном токе на входе группирующей секции 800 а значение эффективной фазовой ширины сгустков приблизительно вдвое меньше при формировании импульса тока по длитель- ЗО ности после группирующей секции. При увеличении длительности формируемого импульса тока относительный вклад нестационарного режима работы группирователя в эффективную фазовую протяженность сгустков умень шается. Однако при длительностях импульсов,сравнимых с временем заполнения группирователя, этот вклад довольно значителен,. Громовова Корректор Т, Добровольская дакт Тираж 755овета Министровоткрытийаб., д. 4/5 каз 12747ЦНИИ исно комитета ретений и Раушская пография, пр. Сапунова, 2 О 2 01 Об ОВ 1 О 1,Фиг 2 Изд, ЬЪ 305Государственного по делам изо Москва, Ж.35,Чса ю,о