Ускоряющая система линейного ускорителя со стоячей волной

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) 111) 1)4 Н 05 Н 9/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московскии ые отвередняяа связь юл. 9 24 инженерн ческии гр- Вчастиц,с. 43-46аботка пециаолной. - совеелеи зар зяйстве, Ефремова ЛИНЕЙНОГО Й, выпол- довательих ячеек ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ институт(56) Филатов А,Н, и др. Сменныепирователи ускорителя РЭЛУС-З,кн.: Ускорители заряженныхМ.: Энергоатомиздат, 1983,Завадцев А.Аи др. Разрновых ускоряющих систем для слизированных ЛУЭ со стоячей вВ кн,: Доклады 1 Ч всесоюзногощания по применению ускоритженных частиц в народном хот, 1. Л.: НИИЭФА. им, Д,В.1982, с. 100-104.(54)(57) УСКОРЯ 10 Ц 1 АЯ СИСТЕМАУСКОРИТЕЛЯ СО СТОЯЧЕЙ ВОЛНОненная в виде соосной послености чередующихся ускоряющосвязи на виде колебания Е, , в ощих торцовых стенках которых в местах пучности магнитного поля вып имутальные щели связи, а си - цилиндрические пролети тия, при этом первая и посл чейки выполнены ускоряющими однои из промежуточных ускоряющих ячеек осуществлена посредством двух призматических резонаторов на видеаколебаний Н,0 расположенных по периметру этой ячейки, щели связи выполнены в общей части боковой стенки ускоряющей ячейки и оснований призматических резонаторов связи, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения величины ускоренного тока, ускоряющая ячейка, снабженная призматическими резонаторами связи, выполнена в виде трех последовательно и соосно расположенных цилиндрических резонаторов, из которых центо ральный - на виде колебаний Н, а крайние - на виде колебаний Е , при этом щели связи с центральным резонатором параллельны продольной оси системы и одно из его пролетных отверстий снабжено соосно расположенной конической пролетной трубкой.Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в качестве ускоряющей системы, предназначенной для полученияпотоков сфокусированных ускоренных5частиц и высокоэнергетичных-лучей.Цель изобретения - повышение величины ускоряемого тока заряженныхчастиц, что позволяет повысить эффективность ускорителя и расширитьобласть его применения.На фиг. 1 изображена ускоряющаясистема линейного ускорителя со стоячей волной, позволяющая в режиме 15работы без применения внешних фокусирующих устройств увеличить значение ускоряемого тока заряженных частиц; на фиг. 2 - разрез А-А на.фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на 20фиг. 1.Система содержит последовательнои поочередно расположенные на однойоси ускоряющие ячейки в виде цилиндрических профилированных ускоряющих 25резонаторов 1 и ячейки связи в видецилиндрических непрофилированных резонаторов 2 связи, связанные с помощью аэимутальных щелей 3 связи,кроме того одна из промежуточных 3 Оускоряющих ячеек выполнена в видетрех соосно расположенных цилиндрических резонаторов, крайние из которых резонаторы 4, возбуждаютсяна рабочей частоте на виде колебаний Е , а фокусирующий центральныйрезонатор 5 - на виде колебаний Н, иснабжена двумя призматическими резонаторами С, При этом крайние резонаторы 4связаны с цилиндрическими непрофилиро ванными резонаторами 2 связи с помощьюазимутальных щелей 7, помимо этого,с помощью щелей 8 связи в своих боко. вых стенках они связаны с призматическими резонаторами 6 связи, которые, в свою очередь, через щели 9связи, находящиеся вблизи боковойстенки призматического резонатора иориентированные параллельно оси системы, связаны с центральным цилиндри-.ческим фокусирующим резонатором 5.Для проводки пучка заряженных частиц в центре торцовых стенок всехнаходящихся на оси системы резонаторов имеются цилиндрические пролетныеотверстия 10, причем в Фокусирующем55резонаторе 5 вокруг одного пролетногоотверстия имеется коническая пролетная трубка 11,Система работает следующим образом.Внутренние диаметры цилиндрических профилированных ускоряющих резонаторов 1, цилиндрических непрофилированных резонаторов 2 связи, индуктивно связанных между собой через щели 3 связи, имеют такие геометрические размеры, что в них на рабочей частоте возбуждается колебаниеовида Е, . Возбуждение осуществляется через узел ввода ВЧ-мощности, присоединенный к одной из ускоряющих ячеек так, чтобы направление силовых ли" ний магнитного поля в резонаторе 1 в районе окна связи совпадало с направлением силовых линий магнитного поля в районе окна связи со стороны подводящего волновода, причем вся система возбуждается на видеЦколебаний в . Каждый ускоряющий ре 2зонатор 1 возбуждается в противофазе по отношению к соседним ускоряющим резонаторам 1. ВЧ-поле в ячейках связи очень мало по величине. В дан" ной системе в зависимости от требований радиальной динамики ускоряемых электронов можно между двумя любыми цилиндрическими непрофилированными резонаторами 2 связи разместить реэонаторную систему, выполняющую как Функцию ускорения, так и функцию фокусировки пучка заряженных частиц. Эта резонаторная система включает в себя пять отдельных резонаторов: два цилиндрических ускоряющих резонатора 4 с видом колебанийоЕ . Связь между резонаторами 4 и резонаторами 2 связи осуществляется с помощью азимутальных щелей 7 связи, в свою очередь, ускоряющие резонаторы 4 через щели 8 связи в своих боковых стенках связаны с призматическими резонаторами 6 связи. Выбор геометрических размеров призматических резонаторов 6 связи обеспечивает возбуждение в них на рабочейнчастоте вида колебаний Н, . Эти резонаторы 6 связи, в свою очередь, связаны с помощью прямоугольных щелей 9 связи в своих основаниях вблизи боковых стенок с фокусирующим цилиндрическим резонатором 5, геометрические размеры которого обусловливают его возбуждение на рабочей чаостоте на виде колебаний Н. Этотвид колебаний характеризуется очень высокой собственной добротностью резонатора на этом виде, которая на практике составляет десятки тысяч и может доходить до 10 . РаспредеУ 5 ление в резонаторе высокочастотного магнитного поля полностью соответствует распределению магнитного поля в тонкой магнитной линзе и аналогично распределению магнитного поля на оси короткого соленоида. Аксиально-симметричное магнитное поле производит фокусирующее действие на проходящий параллельный пучок эле 15 ктронов, Механизм фокусировки сводится к следующему: в такой системе присуствует радиальное магнитное поле, которое, взаимодействуя с продольной скоростью заряженных частиц, приводит к вращению электронов по азимуту. После появления азимутальной скорости от взаимодействия этой скорости и продольного магнитного поля появляется движение в радиальном напра влении, причем радиальная сила всегда направлена к оси независимо от первоначального направления магнитного поля в резонаторе 5, В центре торцовых стенок резонаторов выполнены цилиндрические пролетные отверстия 10, служащие для проводки пучка заряженных частиц, В фокусирующем резонаторе 5 по ходу пучка на выходе из резонаторов вокруг пролетного отверстия 10 выполнена коническая пролетная трубка 11, служащая для достижения максимального фокусирующего воздействия на проходящие электроны. Она необходима для экранировки ВЧ-поля, когда40 оно изменяет направление во время пролета электронов через фокусирующий резонатор 5, так как направление магнитного поля сохраняется постоянным только половину периода высоко 45 частотного колебания. В данном случае при скоростях электронов, близких 1 к скорости света ( Ь1), возможно фокусирующее воздействие на всю область начальных фаэ влета электронов в ускоряющие резонаторы 1, при которых частицы ускоряются, так как в этом случае происходит как бы совмещение двух систем фокусировки, возникающих в результате того, что тонкая магнитная линза обладает фокусирующим действием независимо от направления магнитного поля. Таким образом, даже при смене направления силовых линий магнитного поля резонатор 5 в определенном фазовом интервале начальных фаз влета оказывает фокусирующее воздействие. Если ускоряющее напряжение в ускоряющих резонаторах 1 и 4 меняется по закону косинуса, то диапазон начальных фаз влета в ускоряющие резонаторы 1 и 4, при которых электроны ускоряются и фо кусируются, составляете+У Кс О+ +2 К, где К = О, 1, 2, При этом довольно просто обеспечить максимальное фокусирующее воздействие на электроны, влетающие в фазе, соответствующей максимальному набору энергии.В такой системе воздействие фокусирующего поля достаточно велико изза большой величины собственной добротности фокусирующего резонатора наовиде колебаний Н 11 и вследствие того, что электроны в пролетном канале взаимодействуют с максимальной величиной магнитного поля в резонаторе. Наряду с увеличением в два раза и более диапазона начальных фаз влета электронов в ускоряющие резонаторы, при которых происходит как ускорение, так и фокусировка заряженных частиц, более чем в два раза увеличивается захват частиц в процессе ускорения и в результате более чем на 100 Х увеличивается значение тока ускоряемых частиц.1406828 8.2 Составитель Е. Громов Техред А. Кранчук Корректор М. Максимишинеы Редакто Ог каз 3213/56 аж 83 о енно-пс лиграфицеское преднрннтие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Произв ВПИИПИ Государственного комитло делам изобретений и отк 133035, Москва, Ж, Раупская н Подписноет СССРытий