Устройство для формирования импульсного электронного пучка

Союз Соаетскнх Соцналнстнческни РвспубпнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рц 741 347(23) ПриоритетОпубликовано 1506.80. Бюллетень М 22Дата опубликования описания 15,06.80 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(7 3 ) Заявитель Объединенный институт ядерных исследований(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано, например, в сильноточных индукционных ускорителях (ЛИУ) на энер гию в десяти Язв.Известно устройство, использующее источник частич, постоянный магнит, располагающийся на участке дрейфа ускорителя иотклоняющий частицы с 10 различными энергиями на заданные углы, и высокостабилизированный источник постоянного тока, питающий обмотку отклоняющего магнита 1, Для повышения однородности отклоняющего магнитного поля в зоне прохоЖдения пучка полюсам магнитопровсда в некоторых случаях придается форма полуэллипсов, отделенных разрезом, причем иногда полюса магнита одновред менно являются и токопроводящими.С помощью такого устройства можно формировать монохроматические пучки, отклоняя из общего спектра частицы с определенной энергией. 25Недостатком этого устройства является громоздкость отклоняющего магнита, большой вес его обмоток и магнитопровода. Диапазон действия по энергиям и углам отклонения, т.е. диапазон З регулирования такого магнита обычно невелик, кроме того, из-за большой индуктивности быстродействующий импульсный режим работы неосуществим,Известно также устройство для формирования импульсного электронного пучка, содержащее импульсную электронную пушку.имеющую катод и заземленный анод,;:срочник ускоряющего напряжения 12,.Недостатком этого усФройства является существование конечного значения длительностей фронта и спада ускоряемых импульсов (100-500 нс), Наличие частиц с энергией (0-0,9)Е располагающихся на фронте и спаде, ограничивает получение больших средних токов электронов в ЛИУ при использовании такой пушки, так как в дальнейшем эти частицы не будут удержаны вблизи оси ускорителя и будут бомбардировать и разрушать камеру ЛИУ,Целью изобретения является монохроматизация электронного пучка.Для этого в устройстве, содержащем импульсную электронную пушку, имеющую катод и заземленный анод, источник ускоряющего напряжения выполнен в виде элемента, представляющего собойдва полуцилиндра, соединенных со стороны катода кольцевой перемычкой сотогнутым наружу торцом, причем одиниз противоположных торцу концов полуцилиндров заземлен, а другой подключен к дополнительно введенйому источнику импульсных токов, подключенномук синхроиизатору, соединенному такжес источником ускоряющего напряжения.На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое Устройство на Фиг.2 диаграммы, иллюСтрирующие работуустройства. Здесь 1 - Источник импульсного напряжения, 2 - катод импульсной электронной пушки, 3 и 4 -нижний и верхний полуцилиндры, 5 -кольцевая перемычка, б - отогнутый 15торец анода электронной пушки, 7источник импульсных токов, 8 - синхронизатор.Устройство работает следующимобоазом,Два синхроимпульса от синхронизатора 8 одновременно запускают источник 1 импульсного ускоряющего напряжения и первый канал источника 7импульсных токов. Электроны, находящиеся на Фронте инжектируемогосгустка и имеющие неноминальнуюэнергию (0-0,9) Ен я, попадают вимпульсное поперечное магнитное поле,образующееся при протекании в полуцилиидрах 3 и 4 и кольцевой перемыч- ЗОке 5 импульса тока от источника 7 инесмотря на имеющееся аксиальное Фокусируюшее постоянное магнитное полевысаживаются на эти части анода,которые принудительно охлаждаются, З 5Одновременно с началом плоскойвершины ускоряющего импульса (см.Фиг.2) первый канал источника импульс.ных токов заканчивает свое действиекрутым спадом, и электроны с энергней (0,9-1,0) Е . проходят,беспрепятствейно.Действие второго канала источникаимпульсных токов начинается крутымфронтом окончания плоской вершиныускоряющего импульса запуском егоот синхронизатора третьим синхроимпульсом с задержкой , р + ("относительно первых двух. Электроны,находящиеся на енаде ускоряющегоимпульса и имеющие энергию (0,90) Е мм, устраняются из процесса ускорения аналогично фоонтовым. Расчеты показывают, что при энергии инжекции (500-700) кэВ, фокусируюшим поле 300-500 Э, токе электронов до 250 А амплитуда импульсов тока в устройстве с длиной разреза между полуцнлиндрами 15-16 см и радиусом 2,5-3 см должна составить 90" 1000 А при крутизне фронта и спада импульсов тока до 510 А/с,В изготовленном устройстве, разрабатываемом в качестве инжектора для ЛИУ, как показали испытания,для отклонения частиц с энергией 310 кэВ при длине разреза 15 см и радиусе 3 см достаточна амплитуда импульсов отклоняющего тока 320 А. Фокусируюшее поле порядка 150 Э. Длительность импульсов монохроматизации, соответствующая длительностям Фронта и спада ускоряющих импульсов, составляет 0,8 мкс, длительность фронта и спада их 2-4 нс.Устройство компактно и позволяет получать электронные пучки с высокой степенью монохроматизации.Формула изобретенияУстройство для формирования импульсного электронного пучка, содержащее импульсную электронную и".ку,имеющую катод и заземленный анод,источник ускоряющего напряжения,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью монохроматизации электронногопучка, анод выполнен в виде элемента,представляющего собой два полуцилиндра, соединенных со стороны катодакольцевой перемычкой с отогнутым торцом, причем один из противоположныхторцу концов полуцилиндров заземлен,а другой соединен с дополнительновведенным источником импульсных токов, соединенные с синхронизатором ис источником ускоряющего напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Труды Всесоюзного совещания поускорителям заряженных частиц, ИВИНИТИ, 1970, т.1, с.295.2. Анацкий А,И. и др. Линейныйиндукционный ускоритель. М., Атомная энергия, 196 б т.21, вып,б,с,439 (прототип).741347 Сост авит ель Е. Мясин Редактор М, Батанова Техред Н.Бабурка . Корректор Г. Реиетникка нал ППППатент , г,ужгород, ул,Проектная,4 12/50 ЦНИИПИ Госу по делам 3035, МоскваТираж 844 Подписяарственного комитета СССРизобретений и открытий %-35, Рауиская иаб., д. 4