Устройство для получения круговой развертки пучка заряженных частиц

. 1043761 7 с) Хеез2 ееКроМмагнитны о 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него ввден магнитный экран с отверстием для прохождения пучка, расположенный на расстоянии напряженность магнитного. полячника определяется соотношение Изобретение относится к мощным электровакуумным приборам сверхвысоких частот.Чо основному авт. св. В 471847 известно усФройство, прйменяющееся для получения круговой развертки пучка заряженных частиц, выполненное в виде цилиндрического, резона-: .тора, в центре торцевых стенок которого расположены отверстия для входа и выхода пучка. Через направленный ответвитель в резонаторе возбуждаются два колебания типа ТМ 110,сдвинутых в пространстве и во времени друг относительно друга на угол 90 ф. В результате суперпозиции 15 двух таких колебаний возникают колебания с круговой поляризацией. Высокочастотное магнитное поле, вращающееся с частотой развертки, отклоняет пучок частиц, проходящий че рез центр резонатора и ориентированный перпендикулярно положению сило" ; вых линий высокочастотного магнитного поля 13.С целью подавления резонансного 25высокочастотного разряда центральная часть одной из торцовых стенокрезонатора может быть изолированаот остальной части кольцевой симметричной щелью, проходящей по узловойлинии радиального электрическоготока, и подключена к источникупостоянного тока.Мощность от генератора, необходимая для развертки пучка на заданный,угол при помощи такого устройства,складывается из мощности потерь встенках резонатора и мощности, затрачиваемой на ускорение частиц пучка, поскольку пучок, отклоняясь отоси резонатора, попадает в ускоряю" 4 Ьщее высокочастотное электрическоеполе. При развертке .сильноточныхпучков эта мощность становится значительной, поскольку ее составляющая, связанная с ускорением пучка 45пропорциональна его току. Кроме тоде е - заряд электрона;а - масса электрона;ю - круговая частота разверткирелятивистский Факторур - отношение скорости частицык скорости света;с - скорость света в вакууме;1 с - 0,1,2,3,уГрез - длина резонатора развертки го, поперечные размеры пучка, существенные особенно при больших токах, приводят к тому, что отдельные частицы пучка движутся в различных ус" ловиях и энергетический разброс, появляющийся при развертке и растущий пропорционально диаметру пучка, становится значительным, что затрудняет дальнейшее использование пучка.Целью изобретения является уменьшение мощности, необходимой для обеспечения развертки пучка заряяанных частиц, и снижение энергетического разброса частиц пучка, возникающего при развертке.Указанная цель достигается тем, что в устройство для получения.круговой развертки пучка заряженных частиц, содержащее цилиндрический резонатор, снабженный средствами для возбуждения в нем колебаний с круговой поляризацией, причем центральная часть одной из торцовых стенок резонатора изолирована от остальной части кольцевой симметричной щелью, проходящей по узловой, линии радиального электрического тока,и подключена к источнику постоянного тока,. введен источник постоянного, аксиально-симметричного,.однородного вблизи оси резонатора развертки магнитного поля, направление которого выбрано так, что циклотронное направление вращения частиц пучка совпадает с направлением вращения высоко" частотного магнитного поля наоси резонатора, а его напряженность определяется соотношением еаряд электрона;масса электрона;.круговая частота разверткФ;релятивистский фактор.того, в устройство введенй экран с отверстием для пр -где Р - отношение скорости частицы 5к скорости света; Ф. 1 с - О, 1, 2, 3.,Ореэ - длина резонатора развертки. 10С помощью экранировки магнитногополя возможно провести вывод пучкав область без магнитного поля, в частности, применить предлагаемое уст-,ройство развертки в "Гкроконеф. . 5На фиг. 1 изображено описываемоеустройство, общий вид; на фиг. 2проекция траектории частицы пучка,вошедшей в устройство по оси в определенный момент времени, на плоскость перпендикулярную к оси, приее движении в резонаторе, в пространстве между резонатором и магнитным экраном после резонатора развертки и в свободном пространствепосле экрана.Устройство круговой разверткивключает в себя резонатор 1, в центре торцевых. стенок которого расположены отверстие 2 входа и отверстие3 выхода. Для подачи постоянногонапряжения от источника 4 питания,.для.подавления резонансного высоко- .частотного разряда центральная частьодной из торцевых стенок отделена.от остальной части резонатора осесим метричной щелью 5 и. укреплена на.изоляторе .6. Для уменьшения электро-магнитного излучения в месте входаи выхода пучка установлены запредельные волноводы 7. Для возбуждения 40колебаний с круговой йоляризациейслужит направленный ответвитель 8,через который в .резонатор поступаетмощность от высокочастотного генератора 9. Постоянное магнитное поленужного направления соэдается катуш-ками 10, соосными с резонатором ипитающимися постоянным током от источника 11. Для ограничения магнитного поля катушек применены тонкие.магнйтные экраны 12 и 13 с отверстиями 14 и 15, соосными с резонатором,На фиг, 2 точка 0 обозначает ось резонатора, кривая 16 показывает поперечное движение частицы, влетевшейпо оси в резонатор развертки, кривая17 показывает движение частицы впространстве между резонаторомразвертки и магнитным экраном, прямая 18, - движение в пространствепосле экрана.66Устройство. работает следующим:,.образом,Пучок частиц вводится по оси че, рез отверстие 14 в магнитном экра". где е, щ - заряд и масса электрона,у - релятивистский факторвыбрана соотвествующей 9=21, а направление циклотронного вращения час-тиц в нем совпадает с направлениемвращения высокочастотного, магнитного.поля. При этом частица, вошедшаяпо оси, движется в поперечной плоскости по кривой 16 (фиг. 2), и поперечное движение частицы происходиттак, что она все время находитсяв плоскости, где электрическое полеравно нулю и, таким образом, не ускоряется. Поскольку пучок имеет конечный поперечный размер, то сущест.вуют частицы, влетевшие не точно пооси резонатора, и их движение происходит не точно в плоскости, где Еравно нулю: поэтому возникает энергетический разброс, который впрочемвесьма мал из-за малости поперечногоразмера пучка в магнитном поле. На 1 бираемая в процессе развертки поперечная скорость на выходе из резонатора такова, что при движении в постоянном магнитном поле после резонатора развертки частица, вошедшаяпо оси, движется по спирали, проходящей через ось; проекция этой спиралиесть окружность 17 (фиг. 2). Магнитный экран 13 расположен на расстоянии1 от отверстия 3 выхода из резонатора,Р = Л/у с И +1 ) /." - Юрек 2 где Зс - О, 1, 2, 3, и т д. 1 Р - релятивистский параметр частицы;,щ - масса покоя частицы.При этом в месте выхода через отверстие 15 центральная частица пучка пересекает ось и поскольку компонента магнитного поля, направленная/ по радиусу, на оси равна нулю, поперечная скорость, приобретенная в процессе развертки, сохраняется, и в пространстве после экрана вышедшая частица движется по прямой 18; проекция :на поперечную плоскость. которой изображена на фиг. 2. хождения пучка, расположенный нарасстоянии ном поле, создаваейым катушками 10с током. При этом равновесный поперечный размер пучка из-за наличияпостоянного магнитного поля достаточно мал, Через отверстие 2 пучок;попадает в резонатор н отклоняетсявращающимся высокочастотным магнит- .ным полем с учетом действия постоянного магнитного поля, величина которого1043761 Составитель И. АртюхЛазаренко Техред С.Мигунова Корректор И. Ватрушкин Редакто каз 7349/57ВНИИ Тираж 703ПодписГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб д 4/5 30 илиал ППП "Патент", г, Ужг ул. Проектна Для частиц, вошедших по оси в систему развертки в другие моменты времени, траектория движения получается вращением (фиг. 2 ) относительно точки О. Частицы, входящие в систему не.по оси при входе через отверстие 14 в экране 12 и выходе через отверстие 15 в экране 13, приобретают одинаковые, но противоположного знака угловые скорости вращения относительно частицы, входящей 0 и выходящей из. системы по. оси, поэтому .угловой разброс при выходе через отверстие 15 не возникает. Постоянное магнитное поле "доворачивает" частицы по направлению к вра щающейся плоскости нуля электрического высокочастотного Поля (Е 2), уменьшая таким образом потери на ускорение пучка. Это есть общее свойство движения частиц в суммарном 20 постоянном и высокочастотном электро-, магнитном поле ТМ 110 с круговой поляризацией при указанном выборе направления магнитного поля. При величине постоянного магнитного по,ля, В такой, что соответствующая .ему циклотронная частота Я в два раза больше частоты развертки Оу, частица пучка, влетевшая в резонатор цо оси, отклоняясь от оси, все время движется .в нуле Е 2, находясь в синхронизме с,вращением высокочастотного поля. При этом мощность генератора,. возбуждающего высокочастотное поле, затрачивается только на компенсацию потерь в стенках резонатора. Энер". . гетический разброс, меньший в предлагаемой системе, чем в известной, является следствием того, что задан" .ному току пучка в постоянном магнитном поле соответствует меньший поперечный размер и .частицы пучка движутся в более одинаковых условиях, чем в известном устройстве. Кроме того, создание в резонаторе постоянного магнитного поля величины, соответствь,ющей Я=2 Щ позволяет организовать выход пучка в пространство, свободное от вводимого поля путем резкого ограничения магнитного поля натаком расстоянии от выхода из резонатора развертки, где центральная частица пучка, движущаяся в постоянном поле после резонатора развертки, пересекает ось резонатора. При этом не происходйт потери поперечной скорости, приобретенной частицами в процессе развертки, и не возникает угловой разброс скоростей частиц пуч- ка при его выходе в свободное пространство. Аналогично, .подобный выход пучка можно организовать и при полях другой величины, нопри, 9=2 соон наиболее оптимален.Использование предлагаемого устройства в мощных электровакуумных. приборах и анализаторах пучка позволяет получить развертку пучка при значительно.меньшей мощности возбуждающего .генератора. В частности его применение в мощном релятивистском приборе с несгруппированным пучком "Гиркон" 1 позволяет увеличить его коэффициент усиления в 10-15 раз, а также несколько увеличить его КПД из-за меньшего энергетического раз-, броса в предлагаемой системе, чем в существующейАналитические расчеты и численное моделирование подтверждают перечисленные преимущества