Ускоряющая структура

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4 р 1 Н 05 Н 9/04 АНИЕ ИЗОБРЕТ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский радиотехнический институт АН СССРи Московский инженерно-физический институт (53) 621.384.6(088.8).(56) 1. Гусева К.И. и др. 0 возможности повышения интенсивности и фаз вой плотности пучков в линейных ускорителях. - Труды РТИ АН СССР У 30 "Сильноточные ускорители и накопители", М., 1977, с, 21.2. Бомко В.А. Двухпучковая ускоряющая система на Е 0 волне. - Труды Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. М ВИНИТИ 169-172.и 11 И.М., Тепляков В.А тель ионов с прост- родной фокусировкой. ИНЖ 69-48, Серпухов,80831044(54)(57) УСКОРЯКЮ 1 АЯ СТРУКТУРА типа многопроводной линии с пространственно-однородной фокусировкой содержащая вибраторы с периодически меняющимся по длине поперечным сечением, расположенные параллельно продольной оси, и узлы ввода ВЧ-мощ ности, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции ускоряющей структуры, вибра торы размещены в виде системы из п столбцов и ш рядов, соединенных .поперечными перемычками, каждая из ко торых объединяет вибраторы из каждо строки и каждого столбца через один и содержит пролетные отверстия, чис ло которых М удовлетворяет выражению М=(п)(ш), где и, ш 2,3, 4а831044 Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к области линейных ускорителей ионов, и может быть использовано при сооружении новых и реконструкции действующих 5 ускорителей для повышения интенсивности ускоренного пучкавИзвестна ускоряющая структура, выполненная в виде цилиндрического резонатора, нагруженного трубками 10 дрейфа, в каждой из которых размещены квадрупольные линзы Я . Эта структура позволяет ускорять одновременно семь параллельных пучков ионов и за счет этого повысить пре дельный ток пучка. Однако конструкция структуры оказывается весь-Гма сложной. Кроме того, такая фоку" 1 сировка ионов в области фазовых скоростей малоэффективна, 2 О Известна также ускоряющая структура, выполненная в виде цилиндричес кого резонатора, возбужденного на волне типа Еи нагруженного двумя рядами трубок дрейфа образуя ивухиучховум систему 21 .Основным недостатком, затрудняющим использование такой или подобных структур в реальных ускорителях ионов, особенно тяжелых, является зависимость поперечных размеров резонатора от частотыНаиболее близким техническим решением является ускоряющая структура типа многопроводной линии с про странственно-однородной фокусировкой содержащая вибраторы с периодически меняющимся по длине поперечным сечением, расположенные параллельно продольной оси, и узел ввода высокочас О тотной мощности 3. Эта структура позволяет ускорять интенсивные пучки ионов, однако для возбуждения ВЧ ускоряющего поля вдоль многонроводных линий, для настройки на рабочую 45 частоту и получения требуемого распределения ВЧ поля к ним приходится подсоединять в поперечной плоскости дополнительные индуктивности,Целью изобретения является упро О щение конструкции структуры.Цель достигается .тем, что в ускоряющей структуре типа многопроводной линии с пространственно-однородной фокусировкой, содержащей вибраторы 55 с периодически меняющимся по длине поперечным сечением расположенные параллельно продольной оси, и узлы 2ввода ВЧ мощности, вибраторы размещены н виде системы из и столбцов и уп рядов, соединены поперечными перемычками, каждая из которых объединя-, ет внбраторы из каждой строки и каждого столбца через один и содержит пролетные отверстия, число М которых удовлетворяет выражению И=(п) в(т), гдеп,ш 2, 3, 4, 5Так как для вибраторов выбрана четверти длины волныто для настройки каждого из них на рабочую частоту не требуется присоединения каких-либо индуктивностей. При этом размещение вибраторов в виде п столб цов и ш рядов и соединение их поперечными перемычками обеспечивает возбуждение соседних вибраторов на рабочей частоте в противофазе, что обеспечивает условия для одновременного ускорения и фокусировки частиц. Кроме того, перемычки создают необходимую механическую жесткость всей системы. Поэтому конструкция ускоряю щей структуры оказывается достаточно простой даже при большом числе ускоряющих каналов. На чертеже приведен общий вид ускоряющей структуры для случая одновременного ускорения четырех параллельных пучков.-- ЮУскоряющая структура содержиткорпус 1, девять четвертьволновых вибраторов 2, поперечные перемычки3 и 4, четыре пролетных отверстия 5 и узлы возбуждения 6 ВЧ колебанийКаждый из вибраторов имеет переменное сечение и представляет собойчередование участков с разными диа" метрами с периодом, равным /38 . Длина вибраторов примерно равна четзерти длины волны, Вибраторы размещены 1 виде п=З столбцов и в=З рядов. Ускоряющая структура работает следующим образом. При подаче ВЧ напряжения на вибраторы на их выходных концах возникает пучность напряжения, причем на перемычках напряжение оказывается в противофазе. Ввиду того, что напряжение на вибраторах противофазно, между ними образуется четыре ускоряюще-фокусирующих канала, в которых периодическое чере. дование участков разного диаметра создает одновременно в каждом канале ускоряющую, фокусирующую и фазирующую компоненты поля.Я 110 цкостью,Ужгород РоеЯтВ Использование вибраторний сист- мы позволяет получать нарастающее ио длине распределение ускоряющего ВЧ напряжения, практически совпадающее с законом возрастания длины ускоряющих зазоров, Это позволяет получить равномерное распределение напряженности ускоряющего поля вдоль ускорителя в достаточно широком интервале изменения скорости частиц, Это 1 О обстоятельство оказывается особенно важным и полезным при ускорении тяжелых ионов, когда начальные скорости малы и лежат в диапазоне (0,001- 0,015)с, где с - скорость света. 1Как показали опыты, в предложенной конструкции введение перемычек обеспечивает требуемое распределение ускоряющего поля вдоль ускорите- ф лн Одновременно н каждом канале независимо от их числа, а конструкция обладает относительной простотой и высокой механической жестУчитывая полученные данные, можно ожидать, например, что при ускорении однозарядных ионов неона с использованием рабочей длины волны 6 м и соответствующей этому длине каждого вибратора 1,5 м и при темпе ускорения 600 кВ/м удастся обеспечить ускорение четырех пучков до 100 кэВ/нуклон с суммарным током 0,2 А. В структуре можно обеспечить условия ускорения и других ионов пу. тем изменения закона модуляции поперечных размеров вибраторов.