Ускоряющая структура резонансного ускорителя заряженных частиц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСО 14 ИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) (И 83 А 9/О 11 а Н ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТК Й ИДЕТЕЛЬС 7 ТОРСКО-553.дульманов В.Г. Импульсный высототный линейный ускоритель продля внешней инжекции в синхроБ.Препринт ИЯФ СО АН СССР 78 Новосибирск, 1978,57) УСКОРЯЮЩАЯ СТРУКТУРА РЕСНОГО УСКОРИТЕЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАС ои дого едине ее продольдругая обкладка со ующим кожухом, при денсатора определя мера, экран ость к динена ется из условия(О.)0 и( ),с, Ы-1) коч ос атора;ь волныруктурелебаний,а тон овая ройе трон25.(54)ЗОНАНТИЦ,уска П нормир скорос резона анна ть света;нсная частотаструктуры,ь 1 образованнаиз торцов труи экранирующим и а, расодержащая трубку дриную в вакуумном цилранирующем кожухе,ржатель трубки дрей уск индричес- изолируюа, распоод соедиередине т л ис цельюв нее вве полож яюще,1 - емко сткаждым дрейфа щии д ложен ненны ныи в этом жй к трубкеодольногощаяся ожухе и ейфа в ож 1 е сопальной Ы - волно е ч мера, о ем, что влен оакси инни,ия скорости частиц повыш б образованной дрейфа и экра кожухом. ка котоиден лект р, одна обклски соедине рующима6 0 25 1 , 121Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке ускорителей с высокой выходной энергиейзаряженных частиц.Целью изобретения является повышение скорости частиц.На фиг.1 дана схема устройствасовместно с возбуждающим генератором и инжектором; на фиг.2 - графическое распределение высокочастотного потенциала У на трубке дрейфа; на фиг. 3 - эпюра электрического поля (Е) в ускоряющих зазорах,образованных торцами трубки дрейфа и экранирующим кожухом.Устройство содержит трубку 1 дрейфа, расположенную в вакуумированномцилиндрическом экранирующем кожухе 2 соосно с ним.На выходе структуры установлено выходное окно 3. Конденсатор 4электрически соединен с трубкой 1дрейфа в середине ее продольногоразмера и экранирующим кожухом 2.Система 5 высокочастотного возбуждения служит для подачи высокочастотной мощности в ячейку. На входеструктуры установлен инжектор б.Элемент 7 выполнен из диэлектрика и служит для механического крепления трубки 1 дрейфа в кожухе 2.Устройство работает следующимобразом.Предварительно в объеме структуры создают требуемый вакуум. Затемвключают инжектор 6 и систему 5высокочастотного возбуждения, приэтом в структуре создается электромагнитное поле, а в ускоряющих зазо. рах - электрическое поле соответст;вующей величины, Частицы из инжектора б, попадающие в первый зазорв ускоряющей фазе эпектрическогополя, ускоряются в нем и попадаютв трубку 1 дрейфа. Выходящие из трубки дрейфа частицы попадают во второй ускоряющий зазор также в ускоряющей фазе электрического поля,ускоряются в нем и выходят через выходное окно 3,Таким образом, в предлагаемойструктуре осуществляется резонансное ускорение заряженных частиц, при.чем условия резонансного ускоренияоказываются выполненными для релятивистских частиц ( т.е. частиц,имеющих после прохождения первогоускоряющего зазора скорость, блиэ 6837 1кую к скорости света), что и соот ветствует цели данного изобретения.Эта особенность данной структуры обосновывается следующим образом.Для структур, работающих на 7 виде колебаний, условие резонансного ускорения в структуре имеет вид- длина трубки дрейфР - относительная скорость частиц на входе трубки дрейфа, нормированная на скорость света;Л - рабочая длина волны структуры,Из теории длинных линий резонансная частота ячейки имеет выражен:ие где )О = "1 - резонансная частотаячейки;С - емкость конденсатора 4;Ср - емкость, образованная каждым из торцов трубки дрейфа и экранирующимкожухом;И - волновое сопротивление коак-сиальной линии, образованной трубкой дрейфа и экранирующим кожухом.Комбинируя (1) и (2), имеем 35 11 ОЭО (Ск + 1 СО 1 Ь) ( 5)Я т);ССОЬ)ъ40 Формула ( 3) связывает параметрыячейки с величиной скорости-частиц.Из ( 3) видно, что это уравнениеимеет (хотя и в неявном виде): действительное решение при ф ( 1, и,следовательно, условия резонансногоускорения оказываются выполненнымидля релятивистских частиц вВ предельном сд чае, полагая в3) Р= 1, получимХр=а3 7откупа следуетО,) С.К СЬ 1 -2. =О ю СК,=ф т.е. решение уравнения (3) для случая р1 получено в явном видеи оказывается чисто действительным,т.е. может быть реализовано напрактике.3 12Основным. преимуществом.предлагаемой ускоряющей. структуры по сравнению.с известной является возможность ускорения в ней заряженных частиц до релятивистских энергий. Перед другими структурами, применяемыми на практике для ускорения реляти/ вистских заряженных частиц (диафраграмйрованный волновод, бипериодическая структура и т.д.), предлагаемая ячейка .имеет то преимущество, что рабочая длина волны, определяется в ней продольным размером, тогда как в известных структурах - поперечным размером,. Поэтому при одинаковой рабочей частоте предлагаемая 1683 4.структура может иметь значительноменьшие поперечные размеры по сравнению с известными структурами, что является весьма. ценным для некоторых практических применений. Структуры предлагаемого типа могут быть соединены последовательнов цепочку связанных резонаторов.10 Применение такой структуры можетоказаться перспективным, например,при разработке и изготовлении. ускорителей для- каратажа, к. которым предъявляются, очень жесткие тре бования с точки. зрения поперечныхгабаритов."Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 аказ 1005/61 Тираж 7 б 7 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений.и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб