Устройство для выпуска пучка заряженных частиц из ускорителя

(51) 4 Н 05 Н 5/02 ью повышения боты устройствленной за апана герметемой вакуумположном торце ьга, причем ляется соотноде Ю длина пр скорость потока г длительн ставрасзовость и ространенияй среды;Фазы уменьшного канала ечения скволапана;лительность импульса пучка стиц. яженных ч СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ(72) Е.А.Абрамян, Ю,И.Исаенков, Г.Д.Кулешов, А.А.Курков, А.Л.Лисичкин, Ю.Н.Стародубцев и В.Е.Яковлев (53) 621.3.032.269.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 217548, кл. Н 05 Н 7/10, 1968.Авторское свидетельство СССР Яф 403370, кЛ. Н 05 Н 7/00, 1972. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПУСКА ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ИЗ УСКОРИТЕЛЯ, содержащее корпус с установленным в нем клапаном с выпускным отверстием, соосным пучку заряженных частиц, механизм привода клапана и блок синхронизации, связанный с механизмом привода и блоком управления пучком заряженных частиц, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с цел надежности и ресурса р ва, оно снабжено устан выпускным отверстием к тичной проставкой с си ной откачки, на против которой расположена фо длина проставки опреде шением.20 50 55 10Изобретение относится к техникеускорения заряженных частиц и можетбыть использовано при разработке устройств для вЫпуска интенсивных пучковэлектронов или других заряженных частиц в атмосферу или в газовую средус повышенным давлением.Известно устройство для выпускапучка электронов из ускорителя в атмосферу, содержащее полый конусныйбарабан, укрепленный"консольно наконусе ускорительной трубки с возможностью вращения и снабжбнйый в доннойчасти кольцевыми окнами, затянутымиэлектронопроницаемой фольгой.Такая конструкция устройства позволяет осуществить выпуск концентрированного пучка электронов с энергией в сотни кЭВ и мощностью порядка10 кВт,Дальнейшее повышение мощностивыпущенного в атмосферу пучка огра-ничивается энергией электронов и допустимой плотностью тока на фольгу,скоростью вращения барабана и диаметром его донной части. Указанные ограничения вызваны недостаточной механической прочностью фольги в условияхее облучения концентрированным пучкомэлектронов.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является устройство для выпуска пучка заряженныхчастиц из ускорителя в газовую среду,содержащее корпус с установленным .внем клапаном с выпускным отверстием,соосным пучку заряженных частиц, механизм привода клапана и блок синхронизации, связанный с механизмом привода и блоком управления пучком заряженных частиц.Недостатком известного устройстваявляется сравнительно малая надежностьвследствие натекания газа в момент,когда клапан, находится в открытом состоянии. При такой конструкции практически невозможно выпустить пучок ватмосферу при временах срабатыванияклапана более 10с, тем более этоневозможно при выпуске пучка в средус повышенным давлением.Целью изобретения является повышение надежности и ресурса работы устройства при выпуске мощных пучковзаряженных частиц за счет уменьшениянатекания газа в вакуумную камеруускорителя.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для выпуска пуч 48974 2 ка заряженных частиц из ускорителя в газовую среду, содержащее корпус с установленным в нем клапаном с выпускным отверстием, соосным пучку заряженных частиц, механизм привода клапа на и блок синхронизации, связанный с механизмом привода и блоком управления пучком заряженных частиц, снабжено установленной за выпускиым отверстием клапана герметичной проставкой с системой вакуумной откачки, на противоположном торце которой расположена фольга, причем длина проставки определяется соотношением 3Ч (Г + 15 +), где 1 - длина проставки; Чскорость распространения потока газовой среды; , - длительность фазы уменьшения сечения сквозного канала клапана;- длительность импульса пучка заряженных частиц. В некоторых случаях, когда из тре.бований эксперимента не допускаетсявзаимодействие пучка с материаломфольги (мембраны), вместо последней 25 установлен второй клапан, синхронизированный с первым, а длина проставки определяется условием 1 3 Ч (+++ .о, ), где С - длительность фазы увеличения сечения сквозного каналавторого клапана; ь, - время, в, течение которого оба клапана полностьюоткрыты.Данное техническое решение позволит существенно повысить надежностьустройства за счет того, что к момен.ту закрытия первого клапана фронтгазового потока, врывающегося в полость проставки через проплавленнуюпучком мембрану или через отверстиевторого клапана, не успеет дойти довыпускного отверстия, так как длинапроставки выбирается из условиябЧ с, + 7 ), где Я - длина про, ставки; Ч - скорость распространенияфронта газового потока в пределахпроставки; 2, - длительность фазыуменьшения сечения сквозного каналакЛапана; О - длительность импульсаэлектронного пучка.В случае установки вместо мембраны на конце проставки второго клапана длина проставки выбирается из условия 6Ч (, + о +), гдедлительность фазы увеличения сечения сквозного канала второго клапана; с, - время, в течение которого оба клапана полностью открыты.Таким образом, вакуум в камере не нарушается и катод не отравляется.1048974 зНа фиг. 1 изображено продольное сечение и блок-схема устройства; на фиг. 2 - вариант установки вместо мембраны импульсного клапана; на фиг. 3 - временная диаграмма зависимостей фаз открытия клапанов и про-. хождения пучка.Устройство содержит ускоритель 1 электронов, быстродействующий импульсный клапан 2, расположенный по оси ускорителя 1 и содержащий подвижный диск 3 с отверстием 4 для выпуска пучка иэ вакуумной камеры, За выпускным отверстием .4 установлена вакуумно-герметичная проставка 5 с системой 6 вакуумной откачки. На противоположном торце вакуумной проставки 5 размещена электронопроиицаемая мембрана 7. В корпусе клапана 2 размещены быстродействующие микровыключатели 8, соединенные электрически с блоком 9 синхронизации и блоком 10 управления импульсным пучком 11. В том случае, когда при исследовании процессов взаимодействия пучка заряженных частиц с различными средами нежелательно соприкосновение пучка с мембраной, вместо мембраны устанав-,. ливают быстродействующий импульсный клапан 12 (см. фиг. 2), индентичный клапану 2, работающий с ним синхронноУстройство работает следующим об-,. разом.После подготовки ускорителя 1 к рабочему импульсу включают механизм клапана 2 (либо обоих вместе в случае Работы двух клапанов). В момент открытия выпускного отверстия 4 микровыключатели 8 подают сигнал в блок 9 синхронизации, с которого сигнал поступает в блок 10 управления на включение ускорителя 1, Пучок 11 заряженных частиц проходит через выпускное отверстие 4 и попада ет в полость проставки 5, затем прожигает мембрану 7 и выходит в контролируемую среду.По мереперекрытия выпускного отверстия 4 диском клапана микровыклю О чатель 8 с блоком 9 синхронизации иблок 10 управления отключают ускори.тель 1. Длину проставки 5 выбирают так, чтобы к моменту окончания импульса заряженных частиц, а точнее 15 к моменту перекрытия выходного отверстия 4 клапаном 2 газовый поток не успел достичь выпускного отверстия, т.е должно быть соблюдено соотношение 1У ( 2, + с) при установке 2 О мембраны и РЧ (, + +) вслучае установки двух клапанов. Таким образом, вакуум в камере ускорителя после выпуска пучка не ухудшится, что существенно повысит надеж ность и увеличит ресурс работы ускорителя. После завершения цикла выпуска пучка заряженных частиц клапан.2 устанавливается в исходное положение, заменяют мембрану 7 (в случае ЗО использования двух клапанов второйклапан также устанавливается в исходное положение), вакуумируют полость проставки 5, устройство таким образом подготавливается к производству 35очередного импульса. Данное техническое решение позволит увеличить надежность и ресурс катодного блока ускорителя более, 40 чем на 802.тор О. Кузнецова Техред Н.Бонкало Корректор Л. Патай Тираж 76 Подписи Заказ 233 1 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб.д, 4/ изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. ПроекФ