Сверхпроводящая высокочастотная ускоряющая система

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 893116 Союз СоветскихСоцналистическихРеспублик(23) Приоритет -Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 30. 12.82,Й:3;Я;цс Научно-исследовательский институт я ерной фйэикйпри Томском политехническом институте м. СЬЫЙР 4 йа:(54) сВеихпОВОЛЯЙ 1 АО ВбсОкОчстОтнЯ усОгЯО 1 ЯСИСТЕМА Изобретение относится к ускоритель ной технике и может быть использованопри разработке малогабаритных сверхпроводящих линейных ускорителей.Известна сверхнроводящая высокочастотная ускоряющая система, содержащая бипериодический диаФрагмнрованный волновод, помещенный в объем сжидким гелием и настроенный на режим стоячих волн на У/2 виде колебаний 1,1,Известная система обеспечиваеттемп ускорения до 6 Мэв/м.Однако для известной системы характерен недостаточно высокий темп 15ускорения, обусловлвннйй работой врежиме стоячей волны,,Наиболее близкой к предлагаемойявляется сверхпроводящая высокочасототная ускоряющая система, содержа-щая свврхпроводящий диаФрагмированный волновод с петлей обратной связии соединенный с ними узел возбуждения, помещенные в криостат 1 23.:При выполнении петли обратЕЙ свяэи с.малым коэФФициентом отражениясистема способна обеспечивать теьаускорения электронов до 12 МэВ/м. Недостатком известной системы яв.ляется то, что петля обратной связи приводит к увеличению поперечныхразмеров криостата, что, в свою очередь, вызывает увеличение расходахладагента.цель изобретения - уменьшить веси размеры устройстваи сократитьрасход хладагента.Поставленная цель достигаетСятем, что в сверхпроводящую высокочастотную ускоряющую систему, содержащую сверхпроводящий диафрагмированный волновод с петлей обратной связи и соединенный с ними узел возбуждения, помещенные в криостат, введены расположенные на концах диафрагмированного волновода вакуумноплотные окна СВЧ-связи, а петля обратнойсвязи выполнена в виде коаксиальноговолновода., внутренним проводникомкоторого служит наружная поверхностьднаФрагмированного волновода, авнешним - оболочка криостата, выполненная из сверхпроводящегоматериала,при этом петля обратной связи запал"иена хладагеитом;,На чертеже приведена схема предлагаемой системы.Система содержит узел 1 направленного возбуждения,.отверстие 2 инжек-,ции, диафрагмированный волновод 3,вакуумноплотные окна 4 СВЧ-связисосуд 5 криостата, хладагент 6,например жидкий гелий.Система работает следующим образом.СВЧ-энергия поступает в системуЧерез узел 1 возбуждения и затем вдиафрагмированный волновод 3 черезвакуумно-плотные окна 4 связи, обладающие малым коэффициентом отражения. В диафрагмиоованном волноводевозбуждается ускоряющая ЕИ волна,обладающая отличной от нуля продольной составляющей электрического поляот оси, При нагрузке пучком, инжекти.руемым через отверстие 2, электромаг нитная энергия поглощается в электронном пучке и через окна 4 связи поступает в объем, ограниченный диафрагмированным волноводом 3 и внутреннейповерхностью сосуда 5. Так как внутренняя поверхность сосуда 5 криостатавыполнена из сверхпроводящего материала, диафрагмированный волновод всовокупности с внутренней поверхностьюсосуда прецставляют сверхпроводящую 25коаксиальную линию, а система вцелом - резонатор бегущей волны. Вкоаксиальной линии возбуждается ТЕМволна, длина которой равна длине" вохФ.ны в диафрагмированном волководе 3 . ЗОпри условии, что Фаэовая скорость ускоряющей волны Е Равна скоростисвета.Далее по коаксиальной ликии злектромагнитная энергия снова поступаетна.вход диафрагмированного волновода3 через окна 4 связи и участвует впроцессе ускорения. Отметим, что коаксиальная линия, выполняющая функцииФпетли обратной связи, имеет большиеразмеры, чем прямоугольный волноводпрототипа, и поэтому при постояннойчастоте генератора будет вносить меньшие потери электромагнитной энергии,Для 10-сантиметрового диапазонадлин волк внешний диаметр диафрагмрованного волновода не будет превыШать " 10 см. При расстоянии междурдафрагмированным волноводом и поверхностью сосуда т Р/4- ./2 ( - длинаволны) диаметр сосуда с жидким гелием не будет превышать " 20 см. Расстоя-,ййе не должно превышать верхнего предла,/2 потому, что окна связинастроены на определенный тип колебаний (как правило, это низший тип), а55 увеличение расстояния между обкладка" ми коаксиальной линии при постоянной частоте приводит к возбуждению высших типов колебаний. Значение нижнего предела оценено приблизительно и оп.ределяется необходимой электрической прочностью,.коаксиальной линии и минимальным объемом жидкого гелия, требуемым для охлаждения токопроводя.юх поверхностей ускоряющей системы.Таким образом, сверхпроводящаявысокочастотная ускоряющая система данной конструкции позволяет значительно уменьшить поперечные размеры криостата по сравнению с прототипом и сократить объем жидкого гелия, необходимого для работы линейного сверхпроводящего ускорителя. Это позволяет улучшить экономические показа" ,тели сверхпроводящего линейного ускорителя, работающего в режиме бегущей волны.Формула изобретения- Сверхпроводящая высокочастотнаяускоряющая система, содержащая сверх- проводящий диафрагмировакный водновод с петлей обратной связи и соединенный с ними узел возбуждения, помещенные в криостат,о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью уменьшения веса и размеров устройства и сокращения расхода хладагента, в устройство введены расположенные наконцах диафрагмированкого волновода вакуумнойлотные окна СВЧ связи, а петля обратной связи выполнена в виде коаксиального волновода, внутренним проводником которого служит наружная поверхность диафрагмированного волновода, а внешним - оболочка криостата, выполненная из сверхпроводящего материала, при этом петля обратной связи заполнена хладаген 7 ом эИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе:1, Бцй 1 оп О.Б., Йапвоп А.О,Вев 1 дп оК а 600 МеЧ вцретсопйцсй 1 пдв 1 сгоСгоп ЗЕЕЕ Тгапв 1969, ч, НБ16, 9 3, р. 985.2. Зце 1 ге Ь, БсаСцв оК Юе 2,ОеЧ вцрегсопйцсй 1 пд Выпас. ЗЕВЕТгапв 1971, ч. ББ - 18, р. 146893116 Редан каз 10689/13 Тираж 862ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и откр113035, Москва, Ж, Раущская одписное СССР йб.;д4/5 ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная ил Составитель В,Краснопольский