Устройство для фазовой группировкипучка ускоренных заряженных частиц

м ".. . ЕУ ,ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Н 05 Н 7/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОЙ ГРУППИРОВКИ ПУЧКА УСКОРЕННЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Изобретение относится к устройствам для группировки ускоренных заря- женных частиц в продольном направлении и может найти применение в высокочастотной электронике, например в генераторах высокочастотной мощности, а также в экспериментальной ядерной физике.устройство для фазовой группировки является основой клистрона - высокочастотного усилителя мощности.Устройство содержит входной резонатор с продольным электрическим полем и группирующий элемент - пространство дрейфа с прямолинейной осью, Высокочастотное электрическое поле обеспечивает скоростную модуляцию ускоренных электронов, За счет разности времен пролета модуляции скорости приводит к фазовой группировкк элект О ронов в конце пространства дрейфа 11. Недостатком устройства клисторонного типа является вносимая входным резонатором неоднородность энергии 25 пучка заряженных частиц. Это понижает электронный КПД клистронов, а при использовании в ядернофизических экспериментах ухудшает разрешение результатов измерений 30 Известно также устройство для Фазовой группировки ускоренных заряжен" ных частиц, используемое в экспериментальной ядерной физике. Устройство содержит высокочастотный дефлектор с поперечным электрическим полем, последующий группирующий элемент поворотный магнит со стационарным полем, а также фокусирующие линзы, устанавливаемые перед магнитом и после него 21. Высокочастотное электрическое поле дефлектора осуществляет линейную развертку пучка, Частицы, пришедшие раньше по Фазе, проходят в группирующем магните больший путь, пришедшие позже - меньший путь. В результате за счет разности времен пролета Имеет место фазовая группировка частиц после магнита, Устройство с груп- пирующим магнитом практически не вносит в сгруппированный пучок. неоднозодность энергии, если первоначальный пучок узкий,Недостатком устройства с группирующим элементом в виде поворотного магнита является искривление оптической оси устройства, что приводит к усложнению компоновочных схем уста 747394Возок, использующих фаз овую Гру ппировку заряженных частиц,Целью изобретения является ссуществление Фазовой группировки безвнесения в гучок энергетической неоднородностк в устройстве с прямолинейной осью.Для достижения этой цели в устройстве для фазовой группировке пучказаряженных частиц, имеющем высокочастотный дефлектор, фокусирующиелинзы и группирующий элемент, группирующкй элемент выполнен содержащимдве плоскопараллельные проводящиенласткны и витки с током, обеспечивакаюе создание в зазоре между пластинамк статических электрического имагнитного полей, направления которыхперпендикулярны друг другу, По конструктивной схеме Группирующий элементаналогичен используемому в физикевысоких энергий электростатическомусепаратору 12 , в котором отклонениепоперечным электростатическим полемчастиц определенной массы компенсируется действием стационарного магнитного поля, что обеспечивает прямолинейность оптической оск системы,На чертеже изображена конструктивная схема предложенного устройствадля фазовой группировки пучка ускоренных заряженных частиц и показаньГтраекторик.устройство,цля Фазовой группировки имеет высокочастотный дефлектор1 с поперечным электрическим полем,фокусирующке линзы (например, квадрупольные магнитные дублеты) 2 и группирующий элемент, содержащий последовательные проводящие пластины 3и 4 с подключенным к ним постояннымнапряжением противоположной полярности, а также. аиткк 5 с током, размещенные выше к ниже плоскости симметрии устройства, После группирующегоэлемента поставлен оконечный блок б(мишень прк использовании фазовойгруппировки з экспериментальной ядерной Физике кли выходной резонаторв высокочастотном генераторе мощности), Позкциямк 7-10 обозначенытраектории частицВысокочастотный дефлектор 1 осуществляет линейную развертку входящего в него пучка с осевой траекторией 7. После дефлектора траектория8 соответствует частицам, прошедшимдефлектор при нулевой Фазе и Фазе180 . Крайние траектории 9 к 10 соответствуют фазам +90 . Траектория 8остается прямолинейной в зазоре междупластинами 3 и 4. Это будет иметьместо, если напряженность электростатического поля Е и магнитное поле В (это поле создается витками 5 с током к направлено перпендикулярно плоскости чертежа) связаны соотношением(Т ) - 1(8) 10Фгде Д - скорость частиц в единицахскорости света в вакууме.После линзы 2 траектории 9 и 10 становятся почти параллельнымк траектории 8.В зазоре между пластинами траектории 9 и 10 находятся на расстоянии и от траектории 8,на которой электростатический потенциал равен нулю, Потенциал на траектории 9 равен -БЬ,на траектории 10 равен +Е 6.Если первоначально кинетическая энергия частиц с зарядом е равна Я, то внутри группирующего элемента для траектории 9 она равна И - еббр, а для траектории 10 равна И+еЕи, причем предполагается, что еЕЬ ( Ч. Модуляция энергии частиц приводит к модуляции их скорости.Как к в клистроне за счет этого эфФекта в конце пространства дрейфа длины(длина пластин 3 и 4) будет иметь место фазовая группировка час" тиц, Прк выходе частиц из зазора между пластинами для всех траекторий восстанавливается первоначальная величина кинетической энергии Ч, В оконеч-; ном блоке б создается фокус сгруппированного.по фазам пучка, причем процесс группировки не создает энергетической неоднородности.Формула изобретенияУстройство для Фазовой группировки пучка ускоренных заряженных частиц включающее высокочастотныйдефлектор, группирующий элемент и фо кусирующие линзы, о т л к ч а ю -щ е е с я тем,.что, с целью осуществления Фазовой группировки без внесе-,ния в пучок энергетической неоднородности в устройстве с прямолинейной щ осью, группирующий элемент выполненсодержащим две плоскопараллельныепроводящие пластины и витки с током,обеспечивающие создание в зазоре междупластинами статических электрическор го и магнитного полей, направлениякоторых перпендикулярны друг другу,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лебедев Н.В. Техника и приборыСВЧ. Т. П, Электровакуумные приборыСВЧ, М., "Высшая школа", 1972.2, Бенфорд А, Транспортировкапучков заряженных частиц. М., Атомиздат, 1969.747394 ставитель В. Егоровхред А. Бабинец Корректс актор Е. Д аказ 5922/5 ВНИИПИ 303 д, 4/ Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 889Государственног делам изобретени Москва, Ж-ЗБ, Ра Подпикомитета СССРи открытийская наб.,