Устройство для резонансного ускорения заряженных частиц

(1 818459 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву -11777/182) Заявлено 30,08 51) М. Кл.зН 05 Н 9/О явкн 3"о рисоеднн ен неъ арствеииыи комитет(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗОНАНСНОГО ф УСКОРЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке линейных ускорителей с высоким КПД.Известно устройство, содержащее истояник высокочасвочной,мощнооти, выход которого подключен к резонансной ускоряющей структуре с источником ускоренных заряженных частиц, В результате ввода высокочастотной мощности в резонансную структуру в последней осуществляется ускорение заряженных частиц, выходящих нз источника Ш.Недостатком известного устройства является недостаточно высокий КПД, что обусловлено ограниченным КПД источника высокочастотной мощности и неполным преобразованием ее энергии в энергию ускоренных частиц,Известно устройство резонансного ускорения заряженных частиц, содержащее источники высокочастотной мощности, выходы которых подключены к резонансной ускоряющей структуре с источником ускоренных заряженных частиц 12).В результате ввода высокочастотной мощности в резонансную структуру в ней осуществляется ускорение заряженных частиц, выходящих из источника.Недостатком известного устройства яв. 2ляется недостаточно высокий КПД, что обусловлено ограничением КПД источников высокочастотной мощности и неполным пре.образованием ее энергии ускоренных час тиц.Целью данного изобретения являетсяустранение указанных недостатков,Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для резонансного ускорения 10 заряженных частиц, содержащем источники высокочастотной мощности, выходы которых подключены к резонансной ускоряющей структуре с источником ускоренных заряженных частиц, между разностной ус.15 коряющей структурой и источником ускоренных заряженных частиц расположено. устройство для разделения непрерывного пучка на несколько дискретных пучков, причем один выход последнего устройства под соединен к входу резонансной ускоряющейструктуры, а остальные выходы - к входам источников высокочастотной мощности.На чертеже изображена схема устройства.Устройство содержит высоковольтныйисточник 1 заряженных частиц, устройство для расщепления непрерывного пучка на три прерывистых, содержащее модулирующий резонатор 2 с поперечным электричес- зО ким полем, генератор-возбудитель 3, маг 8184593нитную линзу (например, квадрупольный триплет) 4 и электростатический разделитель с двумя внешними пластинами 5 и с двумя тонкими внутренними пластинами 6, ускоряющую секцию 7, два идентичных устройства для фазовой группировки заряженных частиц, содержащие, питание от генератора-возбудителя 3, модулнрующие резонаторы 8 (с продольным или поперечным электрическим полем) и пролетные участки 9 (прямолинейный участок или участок с группирующим магнитом); име 1 отся также выходные резонаторы 10, коллекторы 11 и фидеры 12 для перевода высокочастотной мощности от выходных резонаторов 10 в ускоряющую секцию 7, Траекториями 13 - 18 движения частиц проходят через резонатор 2, линзу 4, разделитель, выходные рсзонато. ры 10 и ускоряющую секцп 1 о 7.Устройство может быть использовано для ускорения различных заряженных частиц, в частности для ускорения электронов.Устройство работает следующим образом.Электронный пучок ускоряется и предварительно фокусируется в высоковольтном источнике 1, ускоряющее напряжение кото. рого стабилизировано. Выходящий из источника непрерывный электронный луч 13 развертывается линейно поперечным высокочастотным электрическим полем резонатора 2. Этот резонатор питается от маломощного возбудителя 3. Осевая траектория 14 соответствует частицам, прошедшим резонатор 2 при нулевой фазе и фазе 180, траектория 15 соответствует фазам90,Развернутый пучок после магнитной линзы 4 поступает в электростатический разделитель, где он расщепляется на три пучка с осевыми траекториями 14 и 17, Осевая траектория 14 прохочит между тонкими, охлаждаемыми водой внутренними пластинками 6 разделителя; находящиеся около этой траекчории электроны следуют к ускоряющей секции 7, Траектории 16 соответствуют наиболее удаленным от оси частицам, прошедшим мекду внутренними пластинами, Фазы этих частиц находятся в окрестности нулевой фазы или фазы 180. Поэтому после разделителя идущий к ускоряющей секции пучок состоит из сгустков, частота следо 1 ва 1 н 1 ия которых,вдвое больше частоты генератора-возбудителя. Меняя зазор между внутренними пластинами, можно регулировать фазовую селекцию электронов: чем зазор меньше, тем сгустки короче. Оптимальная величина зазора определяется мощностью электронного пучка, выходящего из высоковольтного источника, приростом энергии электронов в ускоряющей секции 7, требуемой мощностью ускоренного пучка,и тепловыми потерями высокочастотной мощности.Э 5 40 45 50 55 60 5 10 15 20 25 Зо 4Траектории 17 соответствуют осевым траекториям электронов, отклоненным электростатическим полем разделителя, Находящиеся около этих траекторий электроны следуют к выходным резонаторам 10 через модулирующие резонаторы 8 и пролетные участки 9. На выходе разделителя фазовая протяженность электронных сгустков, следующих с частотой генератора-возбудителя по траектории 17, составляет около 180. В выходных резонаторах фазовая протяженность сгруппированных сгустков около 20.Выходные резонаторы 10 настроены на вторую гармонику частоты генератора-возбудителя и возбуяда 1 отся синфазно. Электрическое поле выходных резонаторов торх;озпт электроны, и мощность пучка преобразуется в вьсокочастотную мощность; остаточная энергия электронов рассеивается в охлаждаемых коллекторах 11. Через фидсры 12 высокочастотная мощность от выходных рсзонаторов 10 поступает в ускоряющую секцию 7, также настроенную на вторую гармонику генератора-возбудителя.Высокий КПД предлагаемого устройства обеспечивается за с ет инжектирования в генераторные и ускоряющую части предварительно разделенного пучка при полном использовании тока источника ускоренных частиц. Наиболсе перспективно использование данного устройства для ускорения электронов. формула изо бр етен и яУстройство для резонансного ускорения заряженных частиц, содержащее источники высокочастотной мощности, входы которых подключены к резонансной ускоряющей структуре с источником ускоренных заряженныхчастпц, отличающееся тем,что, с целью повышения КПД устройства, между резонансной ускоряющей структурои и источником ускоренных заряженных частиц расположено устройство для разделения непрерывного пучка на несколько дискретных пучков, причем один выход последнего устройства подсоединен к входу резонансной ускоряющей структуры, а остальные выходы - к входам источников высокочастотной мощности. Источники информации,принятые во ьнимание при экспертизе 1. Вальднер О. А., Власов А. П., Шальнов А. В. Линейные ускорители. М Атом- издат, 1969, с. 130 - 132.2. Арефьев А. В Ленников В. Ф., Липатов В. П, Физический пуск сильноточного линейного ускорителя электронов Факел. Труды четвертого всесо 1 озного совещания по ускорителям заряженных частиц. т. 1. М., Наука, 1975 с, 181 - 184 (прототип).(оррекгор Е, Хмелев актор С. Титова Подписпо Заказ 94 Изд,110 НИИПИ Государств по делам изобре 13035, Москва, Ж, Тираж 856шого комитета СССсияй и откргятийРаушская нао., д, 4/5 Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлиспочкоы