Циклический ускоритель электронов

Союз Советских Соцнаонстнческнх Республнк(22) Заявлено 110679 (21) 2777236/18-25 с присоединением заявим 89 Н 05 Н 13/00 Гвсуйарствеввый квинтетСССР во аелвм язобретевнй в вткрытвВ.6(088.8) Опубликовано 070981, Бюллетень Мо 33 Дата опубликования описания 0709,81( 54 ) ЦИКЛИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ ь т. Т госится к ускориможет быть испольгенератора синхр Изобретение отнтельной технике изовано в качестветронного излучения,Известен циклический ускорительэлектронов. 1, содержащий соленоид,внутри которого расположен цилиндрический объемный резонатор и катод,выполненный в виде накаливаемой нити,натянутой вдоль оси соленоида. Недостатком конструкции является отсутствие ускорения при малых напряженнос"тях электрического компонента (Евц)СВЧ-поля,в резонаторе. При малыхЕв эмиттируемые термокатодом электройы вновь попадают на него на первомже обороте цикла ускорения, указанный недостаток устраняется в другойконструкции ускорителя 2, в которомзахват частиц в режим ускорения осуществляется из приосевой плазмы,образуемой в результате ионизации остаточного газа в камере ускорителя пучком быстрых электронов, инжектируе"мых внешним источником электронов.Однако в режим ускорения в этом случае захватываются не только тепловыеэлектроны образуемой в результатеионизации плазме, нои быстрые электроны инжектируемого пучка. Быстрые электроны, концентрация которых значительна, выпадают напервых же оборотах из режима ускорения из-за наличия значительных осевых скоростей,снижая тем самым эффективность ускорителя как по конечной интенсивностипучка, так и по заканчиваемой в резонатор СВЧ-мощности,.Наиболее близким по конструкциик предлагаемому является устройство3 1, содержащее соленоид, внутренняяполость которого содержит диэлектрическую вакуумную камеру и образуетцилиндрический резонатор. Инжекция 15 частиц в . скоритель осуществляетсявнешним плазменным источником. Отсут"ствие. в инжектируемой источникомплаэйе электронов с большими продольйыми скоростями позволяет получить 20 число .ускоренных частиц5 10 Вимппри концентрации плазмы в центре ускорительнозй камеры в момент захватаил 109 см: . Используемый в конструкции ускорителя источник позволяет формировать в центральной области ускорительной камеры плазму с значительна большей концентрацией (пл 10 фсьГф).Однако дальнейшее увеличение интенсивности ускорителя путем повышения ЗО интенсивности источника не достигается, дело в том, что инжектируемаяплазма при своем движении от источни-ка к области захвата ускорителя быстро рекомбинирует, По этой причинеконцентрация нейтралов в центральнойчасти ускорителя на много порядковпревышает концентрацию плазмы. Привключении СВЧ эта нейтральная струяцониэуется, обраэуЯ плазму с концентрацией ИИкр где и 1 ср =1 лей /4 м,(е ивб - заряд и масса электрона; щчастота. При а= 2 Г 3 10 секи, = 10 и см ). При этом резонаторрасстраивается, напряженность СВЧ-поля в нем резко падает и ускорение обрывается. Однако даже при И(Ир значительная часть СВЧ-мощности теряетсяна ионизацию поступающих в камерунейтралов, Кроме того, регулировкаинтенсивности ускорителя с помощьюплазменного источника крайне затруднительна, так как в отличии от плазма поступающие в рабочую камеру ускорителя нейтралы уже не удерживаются в поперечном направлении продольным магнитным полем и заполняют весьобъем камеры.Цель изобретения - упрощение регулировки интенсивности ускорителя,снижение потребляемоЙ СВЧ-мощностии увеличение числа ускоренных частиц.Это достигается тем, что в циклическом ускорителе электронов, содержащем соленоид, внутренняя полостькоторого содержит диэлектрическуювакуумную камеру и образует цилиндрический резонатор, и внешний источник,формирующий в приосевой области резонатора плазму, ца.расположенном состоронй внешнего источника входе диэлектрической камеры установлена соосно с .резонатором диафрагма с изменяющейся площадью окна, а внешний источник является оптическим.На чертеже изображена конструктивная схема предлагаемого циклическогоускорителя электронов,Она содержит соленоид-резонатор 1,диэлектрическую вакуумную камеру 2,диафрагму 3, оптический источник 4и вакуумный насос 5.Устройство работает следующим образом.Вакуумный насос 5 откачивает внутреннюю полость диэлектрической вакуумной камеры 2 до рабочего давления.Включается оптический источник 4,.,и поток фотонов Ь), площадь сечениякоторого определяется площадью изменякцегося окна диафрагмы 3, распространяется в приосевой области соленоида-резонатора 1. В.результате фотоионизации в приосевой области ускорителя формируется плазменный шнур.Через соленоид-резонатор 1 пропускается электрический ток, создающий вовнутренней полости соленоида-резонатора магнитное поле пробочной конфигурации с заданным законом нарастания. Закачивается СВЧ-мощность вовнутреннюю полость соленоида-резонатора, настроенного ца волну НПри этом электроны захватываются изприосевой плазмы и ускоряются до конечных энергий.Очевидно, что изменяя давлениеостаточного газа в диэлектрическойвакуумной камере, можно получатьплазму с той или иной концентрацией,Наприсер, при давлении Р "ф 5 х-ьх 10 мм рт,ст. и 100 ионизации можно получить плазму с концентрациейии 10смВозможность получения в йредложенном устройстве благодаря использованию оптического источника плазмы с тепловюи электронами ис концентрацией более высокой, чем визвестном устройстве без арушениявысокочастотных свойств резонатора 2 О (10 с и101) позволяет увеличитьчисло захваченных и ускоренных доконечных энергий частиц.Кроме того, в предложенной конструкции ускори-.еля достигается снижер 5 иие потребляемой СВЧ-мощностив отличие от извеСтной, где значительнаяее часть расходовалась на ионизациюпоступающих от источника нейтралов.Очевидно также, что управлять концентрацией плазмы, а следовательно,и интенсивностью ускорителя, можноце только изменением давления в рабочей камере ускорителя, цо и самимоптическим источником, путем изменения режима егб питания, Оптическийисточник должен давать Фотоны с энергией це меньшей порога иоцизацни остаточцого газа (Ьм):г 5 эВ), Спектральное распределение оптического излучения источников, работающлх в диапа зоне длин волн ультрафиолета вакуумного ультраФиолета) а также их ин-.тецсивцость сильно зависят от режимаих работы, По этой причине плавнуюрегулировку интенсивности оптического излучения в интересующем нас. спектральйом интервале осуществитьслОжно. Установка ца входе диэлектрической вакуумной камеры диафрагмам сизменявшейся площадью окна значительно упрощает регулировку поступающего в камеру оптического излучения,а следова.ельне, поперечного размераобласти захвата и интенсивности ускорителя.Что касается выбора оптическогоисточника, то плотность фотонов и,Э,,необходимую для получения плазмы стой цли иной концентрацией, можно определить из выражения где ио - пЛотцость остаточного газа, О 1 - сечение фотоиоцизации, - время ионизации,780823 Формула изобретения Составитель Л,ИкоевРедактор С. Катаманина Техред А, Ач КорректЮ е ЮЕ юе ю Ю юе Ю Шекмар Заказ б 771/бб ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Иоск89Пого комитета СССРаий и открытийРщшская иабфЮ Ю Ю Чравд Ф прОВкти Тираж ственн обретеЕисн4/ ее ЮЮ Филиал ППП "Патент Циклический ускоритель электронов, содержащий соленбид, внутренняя полость которого содержит диэлектрическую вакуумную камеру и образует цилиндрический резонатор, и внешнийисточник, Формирующий в приосевой области резонатора плазму, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения регулировки интенсивности ускорителя, снижения потребляемой СВЧ-мощности и увеличения числа ускоренных частиц, на расположенном со стороны внешнего источника входе диэлектрической вакуумной камеры установлена соосно с резонатором диарагма с изменяющейся площадью окна,а внешний источник является оптическим. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 310620,. кл. Н 05 Н 13/00, 1970,2. Авторское свидетельство СССРР 419191, кл, Н 05 Н 13/00, 1972.3. Великанов С,П., Квочка В,И., Па 1 О насюк В.С. Саночкин В.В., Спектор Я.М.Степанов Б.М., Терешкин Ю.М, иХромченко В.В. Электронный синхротронна энергию 50 МэВ с циклотронным предускорением, "Атомная энергияф, 41,15 вып, 2, с. 113, 1976.