Устройство импульсного питания ускорителя электронов

АНИ 1698479 И юв Советскихиалистнческих ЕТЕНИУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ еслублик2) Заявлено 15,05.78 (21) 2616241/1 51) М. Кл,Н 05 Н 5/ с присоединен м заявки Ло сударственный комите(088.8) 07.07.82. Боллетець2 д по делам изобретений и открытий45) Дата опубликования описания 07.07.8 2) Лвторы изобретения) Заявитсл 4) УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО ПИТАН УСКОРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВИзобретение относится к ускорительнойтехнике, в частности к сильноточным импульсным ускорителям прямого действия,использующимся в системах возбужденияСВЧ-колебаний, в установках для нагреваплазмы, в термоядерных исследованиях идругих физических экспериментах, а такжедля прикладных целей,Известны различные схемы импульсногопитания ускорителей прямого действия, в 1 птом числе и с использованием индуктивного накопителя энергии (ИНЭ) в качествегенератора высоковольтного ускоряющегонапряжения Г 11.Известно устройство импульсного питация ускорителя электродов, содержащееэлектронную пушку с управляющим электродом, ускоряющую систему с токоприемником и источник ускоряющего напряжения, выполненный в виде индуктивного на- пкопителя энергии, снабженного импульсным источником зарядки и представляющего собой совмещенный с осью ускоряющей системы цилиндрический соленоид 121.Недостатком такого устройства являетсяограничение энергии, запасаемой в ИНЭ, аследовательно, и снижение энергии, сообщаемой сгустку электронов в каждом цикле работы ускорителя. Эти ограниченияобусловлены тем, что при подаче на уско- ЗО ряющпц электрод потенциала С/, в пространстве между электронной пушкой и коллектором электронов, которое находится в продольном магнитном поле, возникают осциллирующие электроны, лавинообразный рост потока которых приводит к развитию в промежутке разряда типа Пеннинга и пробою. Снижение же потенциала У,. приводит к увеличению времени, необходимого для зарядки ИНЭ, следовательно, к снижению эффективности зарядки, т. е. в конечном счете, к снижению энергии, запасаемой в ИНЭ,Таким образом, схема це позволяет реализовать основное преимущество ИНЭ, заключающееся в возможности запасацн большой энергии в малом объеме.Цель изобретения - увеличение энергии в пучке электронов н КПД устройства.Цель достигается тем, что один из выводов индуктивного накопителя энергии подключен к токоприемнику на выходе ускорителя, а другой, соеднценный с анодом пушки через импульсный источник питания электродов пушки, присоединен к катоду источника заряженных частиц, прп этом параллельно накопителю подключены последовательно соединенные между собой высоковольтный размыкатель и замыкатель, причем параллельно последнемувключен импульсный источник зарядки индуктивного накопителя энергии.На чертеже дана схема устройства импульсного питания ускорителя электронов,Устройство импульсного питания ускорителя электронов содержит электронную пушку с катодом 1, управляющим электродом 2, анодом 3, источник 4 напряжения, 11 п Ь, токоприемник О, импульсный источник 7 зарядки накопителя, замыкатель Ы и высоковольтный размыкатсль 9.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии контакты замыкателя о находятся в разомкнутом положении, контакты высоковольтного размыкателя 9 разведены. 11 ри включении импульсного источника 7 начинается процесс зарядки И 1.1 Э. 11 о достижении током зарядкизаданной величины источник 7 отключается и замыкаются контакты замыкателя, при этом ток в накопителе =1, начинает протекать по цепи, состоящей из ИНЭ и включенных с ним последовательно контактов замыкателя и высоковольтного размыкателя, Затем при помощи источника 4 папряжепия и управляющего электрода 2 включается электронная пушка и из катода вытягивается поток электронов низкой энергии, движущийся к токоприемнику в дрейфовом пространстве.Таким образом, в цепи источник 4 анод- ного напряжения - замыкатель 8 - высоковольтный размыкатсль 9 - токоприемник 0 - дрейфовый промежуток внутри накопителя - катод протекает ток 1 дд =1 н, обесточивающий контакты высоковольтного размыкателя на время, необходимое для бездугового разведения контактов размыкателя, При помощи воздействия на управляющий электрод пушки осуществляется сброс тока пучка по определенному закону, в результате которого на концах накопителя возникает высоковольтный импульс ускоряющего напряжения, обеспечивающий ускорение пучка электронов.Энергия и мощность пучка электронов в этом случае не ограничиваются осцилляцией электронов в тормозящем электрическом поле, а зарядка накопителя энергии через контакты размыкателя в несколько раз увеличивает эффективность процесса зарядки ИНЭ. Эксперименты, проводимые на уско ритсле, построенном без ключа, показали,что ток в накопителе ограничивается величиной всего 70 мА из-за разрядов, происходящих в ускорительной трубке, и увелишвается в накопителе (и, соответственно,ток электронного пучка) до 400 мЛ, т. с,до величины, ограни ьиваемой только эмиссионными свойствами электронной пушки. Формула изобретенияУстройство импульсного питания ускорителя электронов, содержащее электроннуюпушку с управляющим электродом, ускоряющую систему с токоприемником и ис 20 точник ускоряющего напряжения, выполненный в виде индуктивного накопителяэнергии, снабженного импульсным источником зарядки и представлящего собой совмещенный с осью ускоряющей системыл цилиндрический соленоид, отл ич а ющийс я тем, что, с целью увеличения энергии впучке электронов и КПД устройства, одиниз выводов индуктивного накопителя энергии подключен к токоприемнику на выходезо ускорителя, а другой, соединенный с анодом пушки через импульсный истопник питания электродов пушки, присоединенный ккатоду источника заряженных частиц, приэтом параллельно накопителю подключены:й последовательно соединенные между собойвысоковольтный размыкатель и замыкатель, причем параллельно последнемувключен импульсный источник зарядки индуктивного накопителя энергии,10Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Глухих В. А., Гусев О, А Свиньин М. П. Перспективы использования ин.й дуктивных накопителей в импульсныхускорителях заряженных частиц. ЖТФ,т. 44,5, 1974.2. Авторское свидетельство СССР332794, кл. Н 05 Н 5/00, опублик, 1975,Заказ 1018/6 Изд. ЛЪ 183 Тирах 856 1 одисносН 1 О 1 оиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская яаб., д. 45Типография, пр. Сапунова, 2