Инжектор линейного индукционного ускорителя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 Э 11 94 Н 05 Н 5/00 я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ 14 ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им, С.М,Ки рова(56) Анацкий А.А. и др, Линейные ичдукционные ускорители. - М.: Атом- издат, 1978, с. 180,Автор ское свидетель ств о СССР 11- 1257860, кл. Н 05 Н 5/00, 1984.(54) ИНЖЕКТОР ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ(57) Изобретение относится к импульсной ускорительной технике. Цель изобретения - упрощение конструкции.Она достигается тем, что в инжекторлинейного индукционного ускорителявведены конденсатор 11 и дроссель 12,Он содержит также корпус 1, ферромагнитные сердечники 2 индукционнойсистемы, витки 3 намагничивания,двойную формирующую линию 4, катододержатель 6, фокусирующий электрод7 катода, диэлектрическую пластину8, сетку 9, обкладку 10, анод 13,фокусирующую катушку 14, цилиндр Фарадея 15, импульсный трансформатор17, емкостный накопитель 18. В инжекторе для питания диэлектрическогоэмиттера используются источник питания и коммутатор 5, создающие импульс высокого .напряжения в катоданодном промежутке, что существенноупрощает конструкцию устройства иувеличивает ее надежность. Изобретение предназначено дпя получения,формирования и последующей инжекцииэлектронного пучка в линейный индукционный усилитель, а также можетбыть использовано как самостоятельный ускоритель, 2 ил,95540 12Изобретение относится к импульс"ной ускорительной технике и предназначено для получения, формированияи последующей инжекции электронногопучка в линейный индукционный ускоритель, а также может быть использовано как самостоятельный ускоритель.Цель изобретения - упрощение конструкции, что позволяет уменьшитьстоимость установки, так как отпадает необходимость во втором источнике питания и коммутаторе.На фиг.1 показан инжектор линейного индукционного ускорителя; нафиг,2 - эпюры, характеризующие работу устройства,Предлагаемый инжектор содержиткорпус 1, ферромагнитные сердечники2 индукционной системы, витки 3 намагничивания, двойную формирующуюлинию 4, коммутатор 5, катододержатель 6, фокусирующий электрод 7 катода, диэлектрическую пластину 8,сетку 9, обкладку 1 О, конденсатор 11,дроссель 12 насыщения, анод 13, фокусирующую катушку 14, цилиндр Фарадея 15, импульсный трансформатор 16,тиристор 17, емкостный накопитель 18.На эпюрах (фиг,2), характеризующих работу устройства, показаны напряжение 19 емкостного накопителя,напряжение 20 двойной формирующейлинии, ток 21 автоэлектронной эмиссии в сетки, импульс 22 высокого напряжения катод-анодного промежутка,ток 23 с диэлектрической пластиныпри отсутствии дросселя насыщенияток 24 с диэлектрической пластиныпри наличии дросселя насыщения, напряжение 25 обкладки 10 относительносетки 9, ток 26 пучка цилиндра Фар адея,Устройство работает следующимобразом,В исходном состоянии емкостныйнакопитель 18 заряжен до требуемогоуровня напряжения, а по катушке 14протекает ток, создающий необходимое фокусирующее продольное магнитное поле. При подаче запускающегоимпульса на тиристор 17 емкостныйнакопитель подключается к первичнойобмотке импульсного трансформатора16 и с момента времени г., начинаетсязаряд формирующих линий 4. Потенциал формирующей линии через дроссель 12 насыщения, конденсатор 11,обкладку 10 прикладывается к проме 10 15 20 25 30 35 40 2жутку диэлектрическая пластина 8 - сетка 9. В момент времени т напряженность на проводниках сетки малого радиуса достигает величинь, достаточной для автоэлектроиной эмиссии, и на диэлектрическую поверхность начинает осаждаться заряд, Ток в цепи: сетка - диэлектрическяпластина (ток поляризации) - кокден" сатор 11 - дроссель 2 насыщения обмотка импульсного трансформатора - корпус 1 - сетка 21 показан эпюрой, Осаждаемый на поверхности диэлектрической пластины заряд компенсируется и удерживается положительным заФ рядом обкладки 1 О, поэтому электрическое поле осаждаемого заряда сосредоточено в основном в диэлектрике диэлектрической пластины 8,В момент времени Сэ, когда накопитель 18 передал свою энергию двойной формирующей линии 4, включается коммутатор 5, При этом цепь: обкладка 1 О - конденсатор 11 - дроссель 12 насыщения через коммутатор подключается к корпусу ускорителя, а следовательно, через катододержатель 6, фокусирующий электрод 7 катода к сетке 9. Напряжение конденсатора 11 и диэлектрической пластины 8 прикладывается к промежутку сетка - поверхность диэлектрической пластины и осажденные ранее электроны начинают сниматься с поверхности диэлектрика. Ток в цепи разряда конденсатора 11 и диэлектрической пластины ограничивается величиной импеданса цепи разряда" дросселем насыщения и соединякицими проводниками обкладки 1 О конденсаторов 11.В то же время ускоряющее налряжение в катод-анодном промежутке появляется через время пробега волны по плечу двойной формирующей линии 4 и напряжение линии 4 прикладываетсяк виткам намагничивания в интервалевремени с-с 4, Аьптлитуда импульсавысокого напряжения в согласованномрежиме равна напряжению заряда двойной формирующей линии, умноженной начисло ферромагнитных сердечников 2.В случае, если в цепи разряда конденсатора 11 и конденсатора, образованного диэлектрической пластиной8, имеется линейный активно-индуктивный импеданс, то ток 23 разряда этихконденсаторов показан эпюрой и начинается сразу при замыкании коьиута 1295540тора 5, Это приводит к тому, что вкатод-анодный промежуток за счетпрозрачности сетки попадают низкоэнергетические электроны, изменяющиепервианс катод-анодного промежуткаи при появлении импульса ускоряющегонапряжения захватываете в ускорениеэлектроны имеют значительный разброс по энергии и высокую расходимость пучка. К тому же значительнаячасть заряда, ранее накопленного надиэлектрической поверхности, попадает на сетку и не захватывается вускорение, что при прочих равныхусловиях требует накопления на диэлектрической поверхности большегозаряда.Для устранения этого недостаткав цепь разряда конденсатора 1 введен дроссель 12 насыщения, который задерживает импульс тока электроновс диэлектрической поверхности навремя с -сэ, и он оказывается сфазированным по отношению импульса 22высокого напряжения катод-анодногопромежутка.Роль активно-индуктивного импеданса в рассматриваемом случае выполняет обмотка насыщенного дросселянасыщения и участок коаксиальногокабеля, образованный катододержателем 6 и проводником, соединяющимобкладку 1 О и конденсатор 11, Наличие конденсатора 11 позволяет согласовать напряжение имеющегося источника с напряжением, необходимым дляпитания диэлектрического эмиттера,и, кроме того, контролируя напряжение на конденсаторе 11, можно осуществлять измерение величины заряда,осаждаемого на диэлектрическую поверхность,20 25 30 35 40 45 50 55 В качестве диэлектрического эмиттера предлагаемого инжектора целесообразно испольэовать диэлектрик с большой диэлектрической проницаемостью - сегнетоэлектрики. Например, для диаметра катода до 100 мм диэлектрический эмиттер легко выполняется на основе конденсаторов типа КВИ или К 15 - 10 0,01 мкФ, 45 кВ, Е =1300), В качестве сетки используются проводники из нихромовой проволоки диаметром 0,08 мм, расположенные на расстоянии 1-2 мм над поверхностью диэлектрика с шагом 4-5 мм. Дроссель насыщения целесообразно выполнять в виде ударной линии, располагая его в катододержателе.Например, для получения тока ,1,510 А в течение импульса 0,2 О с необходимый заряд на диэлектрической пластине будет при напряжении на обкладке 32 кВ, и при зарядном напряжении двойной формирующей линии 50 кВ потребуется конденсатор в цепи обкладки0,02 мкф, а драссель насыщения должен иметь потокосцепление л 5 10 Вс, что при размахе индукции 2,5 Т требует 20 см стали, Ука 2занный ток 1,5 кА при длительности 0,210 с и энергии электронов-б500 кэВ получен экспериментально в рассмотренном инжекторе.Таким образом, в предлагаемомустройстве для питания диэлектрического эмиттера используются источник питания и коммутатор, создающие импульс высокого напряжения в катоданодном промежутке, что существенноупрощает конструкцию устройства иувеличивает ее надежность Осуществление фазирования тока электронов с диэлектрической поверхности с импульсом высокого напряжения катоданодного промежутка дросселем насыщения позволяет исключить низкоэнергетические электроны в катод-анодном промежутке до прихода импульса высокого напряжения и тем самым уменьшить разброс энергии электронопучка и повысить его качество,ф о р м у л а изобретенияИнжектор линейного индукционного ускорителя, содержащий ферромагнитную индукционную систему, подключенную к двойной формирующей линии, вход которой через коммутирующий элемент подключен к выходу импульсного источника питания, анодный электрод и катодный узел, содержащий сеткуи металлическую подложку, на кото- рой расположена диэлектрическая пластина, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, в инжектор введены последовательно соединенные конденсатор и дроссель насыщения, при этом конденсатор подключен к подложке катодного узла, а дроссель к общей точке соединения коммутирующего элемента, двойной формирующей линии и импульсного ис-. точника питания.1295540 Составитель Е,Громовдактор Н. Тупица Техред Л.Сердюкова Коррек Колб 4/ роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 828/62 ТираБНИИПИ Государ ствепо делам изобрет13035, Москва, ЖЯО 2 Подного комитета СССРний и открытий5, Раушская наб., д.