Способ создания ускоряющего поля

ее- ,нОП ИСАЙ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл,Н 05 Н 1/00 Государственный комитет СССР го делам изобретений и открытий(54) .СПОСОБ СОЗДАНИЯ УСКОРЯЮЩЕГО ПОЛЯ Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для ускорения электронныхпучков.5Известны способы создания ускоряющих полей в высокочастотных структурах 11. Недостатком этих способов является необходимость использования мощных высокочастотных генераторов для питания ускоряющей структуры.Известен также способ создания ускоряющего поля в высокочастотном резонаторе с помощью пропускаемого, через резонатор модулированного пучка электронов 21 .15 Напряженность возбуждаемого ускоряющего поля определяется интенсивностью возбуждающего пучка и добротностью резонатора. Для дальнейшего увеличения напряженности ускоряющего поля необходимо увеличивать либо интенсивность возбуждающего пучка, либо добротность резонатора, что связано с техническими трудностями, например для увеличения добротности резонатора необходимо существенно уменьшитьего температуру,Целью изобретения является увеличение напряженности ускоряющего поля. ЗО Цель достигается тем, что при осуществлении предлагаемого способа создания ускоряющего поля в высокочастотном резонаторе с помощью пропускаемого через резонатор модулированного пучка электронов собственную частоту возбуждаемой моды электромагнитных колебаний резонатора поддерживают превышающей частоту модуляции возбуждающего пучка в и раэ, где п - ближайшее цЕлое число к вели 1 17чине -" в ,- расстояние междууцентрами сгустков возбуждающего пучка, 6 - длина каждого иэ сгустков возбуждающего пучка.Предлагаемый способ иллюстрируется примером, приведенным на чертеже, В резонаторе 1 произвольной формы поперечного сечения с параллельными торцовыми стенками отверстия для пролета пучка 2,закрыты фольгами 3. Как хорошо известно, вектор - потенциал возбуждаемого пучком типа электромагнитных колебаний в резонаторе определяется выражениемА(х,м,х,Ц:сй)7(к,ч,) (1) где А(х,у,) - собственная функциярезонатора, соответст- с+ ЦРраувй где дд - собственная чтора( - добротность р3 ПЛОТНОСТЬ ТОКБудем для простоты стота резоназонатора;пучка"." читать, ч М 0 (1- -2 Чго сечения с его Наприм оре дЬ = 2 1Е25 имее при в 45 оОАО =10, мв прототипе (при и = 1) Е = 115 /см.Впредлагаемом же способе при вре и наиболее близким к величин1 17-ф - (в данном случае и = 9) имеона Л 1Ь ет Е 300 кВ/см, т.е. использованиепредлагаемого способа позволяет существенно увеличить напряженность се- ускоряющего поля. В рассмотренномпримере для этого надо выбирать отно- ьшение -. равным 1/180 (вданном случае к = 18). Для обе 4 спечения высокой .добротности (О = 10 ) отверстиядля пролета"пучка в резонаторе закрыем 60 ты фольгами (см.чертеж), Наличиеэтих фольг, кроме того, позволяетпредупредить пробои, которые при напряженности пола 300 кВ/см безуслов,но возникли бы в области апертуры для65 пролета пучка.(б) кВыбое сящий от сечения де 0 - добротность пр з выражения (5): 1, и е хО;Зз=1=К 2 УЬ 181 чсод(л 1 ми=О(3)е 1 и (и Л - )е=ип о р, (4)где щ 0 - частота мбдуляции воэбуждаемого пучкаНаиболее эффективно, как и вестновозбуждаются ТЕМ - волны в резонаторе, у которых электрическоеи магнитное поле не зависит от продольной координации , а векторпотенциал имеет одну компонентуАА, Ограничиваясь рассмотрениемэтой волны, имеемпри настройке ре-,зонатора по и гармонику частотымодуляции пучка (ц =и дд,) следующеевыражение для продольного электрического поля на оси резонатораш-- , ф даЕ =-Е -е д )сои(щ 1-; - +м)о 1 Ч щааъ 0 д 1 Ят- ддоо)д,Здесь 5 - площадь поперечнорезонатора, которая связанапараметрами соотношением:З:- "-О 4"где К - коэффициент, завиформы поперечногорезонатора,Например, для прямоугольного рез,тора с поперечными размерами а иЬ аКЛ( -в ), для цилиндрическога Ьрезонатора с круговым поперечнымчением К М 1, где д -"кореньфункции Бесселя - 3 О( 6 ) О. Ползуясь выражением (б) и учитывая,что 51.7 . (9,)ЗГДля достижения резонанса на этойгармонике необходимо выбрать и поддержать собственную частоту резонатора ид равной ихтио, где дда - частотамодуляции пучка. Этого можно достигйуть, как известно, либо выбором поперечного сечения резонатора 5 (согласно Формуле б), либо введением врезонатор с меньшим 5 магнетиковили диэлектриков, либо введением в(например, штырей),Из полученных соотношений видно,что применение предлагаемого способа дает существенный положительный20 эффект, Например, при величине отношения - = 25, что является вполне 1,17реальным имеем- = 9 3 т.УК5 оптимальной является настройка рнатора ка 9-ю гармонику частотыляции пучка. При этом, как видноФормулы (8), напряженность ускорщего поля, возбуждаемого в резонЗО ре пучком, будет примерно в трибольше, чем в прототипе (при иВ наиболее часто используемом6линдрическом резонаторе с круговпоперечным сечением, как легко пЗ 5 казать, формула (8) переходит в6782713 Способ создания ускоряющего поля в высокочастотном резонаторе с помощью пропускаемого через резонатор модулированного пучка электронов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения напряженности ускоряющего поля, собственную частоту возбуждаемой моды электромагнитных колебаний резонатора поддерживают превышающей частоту модуляции возбуждающего пучка в ираз, где о ближайшее целое число к величине оставитель Е.Медведевехред А.Савка Корректбр Г;Назаров актор Е.Месропова 5 Тираж 892 ИИПИ Государственного ко по делам изобретений и оМосква, Ж, Раушская Заказ 9176/3 ВНно Подтета СССРрытийаб., Д 4/ 113 ППП "Патент", г. ужгород Ул Проек Ф Формула изобретения 1,17 1.-ф=- в ,- расстояние ме"щу центрами сгустков возбуждающего пучка,- длина каждого из сгустков возбуждающего пучка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Вальднер О,А. и др. Линейные ускорители. М., Атомиздат, 1969.2. Бойко В.А. и др, Вопросы атомной науки и техники. Серия "Линейные ускорители", вып. 2, ХФТИ АН УССР 1977, с. 36"37.