Линейный резонансный ускоритель электронов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5328 19) 4 Н 05 Н 9/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ нир,ови сионы физик Измерение ора линеиноля, Сб. Уско1, 1966,НАНСНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ(57) Изобретениезовано для стабилускоренных электризобретения - упрпараметров выведускоряющей секципосредством волн может быть испольизации параметровонных пучков. Цельощение стабилизациинного пучка, Междуей 2, соединеннойвода 4 для передачи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Лебедев А,Н, и др,и техники ускорителей,1983, т. 3.Армянский Е,В. и др.стабилизация тока инжектго электронного ускоритерители, - М.: А-И, в. 711с. 158-167. СВЧ-мощности с ВЧ-генератором 3, иустройством 7 для вывода пучка из1ускорителя установлена пассивная резонансная система (С) 5, Последняясодержит один или несколько резонаторов 6, причем собственная частотаС 5 близка к заданному значению частоты следования сгустков частиц илиее п-й гармонике. В описании приведено условие, определяющее размерыС 5, Стабилизация пучка сводится кстабилизации произведения 16 , гдеТ. - импульсный ток ускорителя; с.энергия частиц без учета нагрузкипучком; 1 с - 1, 2, 3 соответственнопри стабилизации мощности пучка нафвыходе ускорителя, плотности тока,выведенного пучка, поверхностнойплотности выведенного пучка, Механизмкстабилизации произведения 1 Е состо- Сит в том, что при изменении тока пучка потери энергии частиц в С 5 измекняются так, что произведение 1 Еостается неизменным. 2 ил,40 едую Кроме того, ходе ускорител ного тока пучк нагрузки ускор результате энер пассивной стру на вь энергия частзависит отблагодаря эющих секций.пгия частиц нтуры равна еличину имтельно, зная ока ускорите отсутствии эвыбирают структуры и Предвари пульсного т частиц при нагрузки Е резонанснои пульсектуком. В 5 я 1 и энергектронной пассивнойучетом велиых Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для стабилизации параметров ускоренных электронных пучков,Цель изобретения - упрощение ста- билизациИ параметров выведенного пучка.На фиг. 1 схематично приведен пример конкретного выполнения ускорителя; на Лиг, 2 - экспериментальная зависимость потерь энергии частиц в одном пассивном резонаторе.Предлагаемое устройство представляет собой односекционный резонансный ускоритель электронов на бегущей волне и содержит электронную пушку ускоряющую секцию 2, высокочастотный генератор 3, волновод 4 для передачи СВЧ-мощности от генератора к ускоряющей секции и пассивную резонансную систему 5, представляющую собой последовательность слабосвязанныхпассивных цилиндрических резонаторов с отверстиями 6 для пролета пучка. Резонаторы установлены перед устройством 7 для вывода пучка из ускорителя.Стабилизацию мощности выведенного пучка либо тока пучка или поверхностной плотности мощности пучка можно свести к стабилизации произведения.16 , где 1 -импульсный ток ускорителя, А; Е - энергия частиц без учета нагрузки пучком, эВ; 1 с=1 при стабилизации мощности пучка на выходе ускорителя; к=2 при стабилизации плотности тока выведенного пучка; 1=3 при стабилизации поверхности выведенного пучка. При пролете пучка через пассивную резонансную систему, настроенную на частоту Е, близкую к и-й гармонике частоты ускорителя Г , он возбуждает в системе электромагнитные колебания. Частицы пучка тормозятся и теряютэнергию ьГ, равную ЪЕ = еХК;(1) где Е, - энергия частиц без учета10 нагрузки пучком,Эта величина будет стабилизированапри условии, что Подставляя (3) в (4) и пользуясь (1) и (3), получают условие стаби- лизации,пассивной резонанснойсистемы;шунтовое сопротивлениеускоряющей системы,Ом/м;заряд электрона, э;при стабилизации мощности пучка на выходе ускорителя;при стабилизации плотности тока выведенногопучка;при стабилизации поверхностной плотности выведенного пучка;1 - импульсный ток пучка, А;Я - энергия частиц без учетанагрузки пучком, эВ.45 Таким образом из изложенного видно, что механизм стабилизации произведения 1 Е" с помощью предлагаемогоустройства состоит в том, что при изменении тока пучка потери энергии час тиц в пассивной системе изменяютсятак, что произведение 1 Я " остаетсянеизменным.Устройство работает сл щимобразом., 50 где Е - длина волны на рабочей частоте ускорителя.Продольное электрическое поле, возбуждаемое пучком в пассивном резонаторе, настроенном на и-ю гармонику частоты следования сгустков, пропорционально 1, п,и добротности резонатора. Следовательно чины шунтового сопротивления Ккаждого из резонаторов - их количество согласно выражению (5), Пассивную систему выбирают так, что количество5 резонаторов превышает оптимальное значение, а условие (5)ф при заданном К выполняют, осуществляя необходимую расстройку резонаторов, например изменяя их температуру. При выполнении условия (5) и стабилизации, например, плотности тока пучка (К=2), нестабильность тока пучка ускорителя вызывает согласно (2) изменение энергии частиц Е . В свою очередь изменение энергии приводит в изменению угла 9 а следовательно, плотности тока в плоскости, перпендикулярной оси ускорителя, Таким образом, устройство в данном случае позволяет поддерживать неизменность плотности тока при изменении величины тока, выведенного пучка. Аналогично устройство позволяет стабилизировать мощность пучка или плотность мощности пучка при соот ветствующем выборе параметров пассивной структуры (К=1 или К=3 соответственно) .Резонансная частота пассивнойрезонансной системы близка (или рав на) частоте следования электронных сгустков или ее и-й гармонике. Для достижения эффекта стабилизации при минимальной длине пассивной резонансной структуры необходимо выбрать такой номер гармоники, при котором шунтовое сопротивление пассивнойсистемы, приходящееся на единицудлины, будет максимальным. Выбор оптимального значения и можно произ вести из следующих соображений.Рассмотрим последовательностьсгустков пучка ускорителя прямоугольной формы длиной 1, Тогда, очевидно, п-я гармоника тока пучка равна(7) Е = сопяТ Посколькув свою очередь обратнопропорционально иЯ где Я 1 - добротность на 1-й гармонике, топк 1зп (- - )Ъ(9) Формула изобретения Линейный резонансный ускоритель электронов, содержащий источник элект Поскольку п является целым числом,то наибольшее поле, возбуждаемое пучком, а следовательно и наибольшеешунтовое сопротивление резонатора наединицу длины будет иметь место прии, равном целому числу, наиболее1 171близкому к величине -д в в . При этомдлина пассивной структуры, обвспечиквающая стабилизацию величины 1 Сбудет наименьшей.В рассмотренном примере для реализации стабилизации используются пассивные цилиндрические резонаторы. Ноэто не является обязательным для реализации предлагаемого устройства.кСтабилизацию величины 1 с можно осуществить, устанавливая на выходе ускорителя и другие пассивные резонансные системы, например последовательность пассивных резонаторов прямоугольного поперечного сечения илипассивный диафрагмированный волновод.В каждом случае размеры пассивнойсистемы надо выбирать таким образом,чтобывыполнялось условие(5), тогдабудет обеспечена стабилизация величины 1 С для каждой из таких пассивныхрезонансных систем,