Способ стабилизации энергии электронов

(46 3.04.91. Ьюл. Ф 15300943/2 87 гене ра ронин и В.В Р,Д- требуе ры. (54 ношет стабиллинейне. 1 и чок ронстаб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П.1 НТ СССР ОПИСАНИЕ 31. 08И, В. Демидон, А, Н. Донбня,Закутив, В.П. Ромасько,Тур и А.М. ендеровичб 2 . 384. 6 ( 088. 8),Карась В,Л., Махненко Л.А.,ко В.А. ПТЭ, 1968, 1 3, с. 34.едоров А.М. Импульсные модулятоОбзор ОВ, ПИИЭФА, Л., 1975,СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ Э 1 ЕРИИРОЦОВИзобретение относится к ускори"ой технике. Цель изобретения -изация энергии злектронон нных ускорителях на бегущей нолель достигается тем, что непреИзобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для стабилизации энергии электронов, ускоренных в линейных ускорителях на бегущей волне.Цель изобретения - упрощение стабилизации.Предлагаемьп способ иллюстрируется примером его осуществления с помощью схемы, показанной на фиг. 1, где 1 - ускоряющие секции, 2 - источники СВЧ-мощности, на которые через импульсные трансформаторы 3 при срабатывании коммутаторов 4 от формирующих линий 5 подается импульс напряжения. Формирующие линии 5 заряжаются через зарядные дроссели 6 от выпрямителей 7. Возбужденное и секциях электрическое попе ускоряет электиз ме ря ют к В адр ат н а 1 ряжен ия формирующих линий импульсного тора каждой из секций а синхрующий импульс на запуск ускоподают н момент достижения раненстна ", К;Ц (ф;)=С, где Емое,значение энергии ускоренных частиц эВ; 11,- напряжение зарядаформирующей линии 1-й секцииК, предваоительно измеренное отние прироста энергии электронон нй ГэВ-й секцл. к 11- р М - число ускВряющих секций, 2 ил. ный у 8, Для осущестнленияилизации с помощью измерителеи 9 непрерывно измеряют напряжение заряда формирующих линий( )., где 1 - номер секции, например, с помощью омических или емкостных дели гепей, Сигналы П; (Й) поступают в упранляюшй блок 10, н которол; каждый из них возводится в кнадрат (например,с помощью аналоговых устройств) и умножается на коэффициенты К;, равные отношению прироста энергии н 1-й секции к 11 . Коэффициенты К , характеризую 1щие изменение прироста энергии частиц в 1-й секции при изменении из-эа изменения амплитуды ВЧ-поля на выходе клистрона и его фазы, определяются из предварительных измерений, Полученное в результате этой операции1478983 прои зведецце Е; 1,(С) численно равнотому приросту энергии, который получен н 1-й секции уСкорителя, еслцсицхроциэирующий импульс на запуск1-го модулятора подают в момент времени . Затем в блоке 1 О производится суммирование полученных проиэведеций . Ия вьопе сказ нного ясно, что по(3) Ц о2Цо) Е К;1 Ь 15 На фиг, 2 показаны процессы зарядаФормирующих линий в номинальном режиме (кривая 1) и прц отклонении питающего напряжения от его номинального значения 1, на величину +Ь (кривые 1 О 2 и 3), Иомецт времени С выбираетсяисходя иэ имеющих место величин нестабильностей Ь питающего напряжения таким образом, чтобы при максимальном отклонении в сторону умень- щения могло. быть достигнуто требуемое значение напряжения на формирующей линии, равное его номинальному значению Уо ( ), Это условие, очевидно, имеет вцдо(4)Отсюда ученная сумма1 м 5 исле значению энергии, которое ренные электроны на выходеесли подать сиихрониэильс на его запуск в момен В блоке 10 имеется компаравна тому имеют уско ускорителя рующий импу времеци .. аиратор, в котором сумма К 0.5непрерывно сравнивается с опорным напряжением, численно равным требуемой энергии Е ускоренных частиц, В момент достижения равенстваМК,( С) = Я (1) компаратор в блоке 1 О вырабатывает синхронизирующий импульс 11, который подается ца запуск коммутаторов 4 и других систем ускорителя. В результате на ускоряющие секции подаются ВЧ-импульсы такой амплитуды, что сумма приростов энергии частиц в секциях равна требуемой энергии ускоренных частицПроанализируем детально процесснарастания напряжения на Формирующих линиях при их резонансном заряде до требуемь 5 х величин. Для этого рассмотрим сначала номинальный режим, когда нестабильности отсутствуют. Считаем, что в этом режиме питание всех форми" рующих линий осуществляется одинаковым выпрямленным напряжением 0 Заряд Формирующих линий приближецн-. описывается соотнощениемБ;оц.(1-созыв) (2)где 0; (с) - значение 1;(С) в номинальном режиме; Сд =552, й - частотаследования импульсов, Формула (2)не учитывает потерь в зарядной цепи,но для проводимых ниже оценок этонесущественно, Выберем такое значение 1, чтобы в номинальном режимеофв момент времени С достигалось тре. обуемое значение суммы (1), посколькун 55 омицальном режиме все значения 1; (г.) ранцы, то с учетом соотнбшеиия (2)ри нестабильно ст 513 2+ - =+5 О имеем из формулы (5)1 осле определения й поМформуле (5) определяется У по ФормуЗО ле (3). Тем самым полностью заданрежим заряда Формирующих пиний, требуемьп для стабилизации энергии наоснове предлагаемого способа.Рассмотрим теперь, в какой моментвремени происходит запуск ускорителяпри отклонении питающих напряженийот номинальных. При наличии неста"бильности Ь 0 напряжения питания1-й секции заряд ее Форйирующей линии происходит цо законуБ, (С)=(Уо+Ь 1,) (1 соз 5)С) (6)Подставляя выражение (б) в равнение (1), получим следующее ражение для момента срабатывания уско 4 теля У ны(У)нного успольэуясь ем для моухсекци =И =ц 3), най Например, для дкорителя, когдавыражениями (7) имента срабать 5 нания 5 (1-сонУС, )=(1-соэуС ) Ь 2 -(10 срабатывания фиг, 2. В перв.х омент запуска нап Иоментьпоказаны н двух случаяхна обеих ния нак рмирующих линиях оем случае напряже руюцей линии болТаким образом, вст энергии частицмпульса к импульсу ие на ьше, чем клад сек- измевы, в третьпервой формца второй,ций в приро ется от пол В случае, когда ДБ=. -Д 11 =ЬУ, получим из выражений (7) и (3), что запуск ускорителя происходит в момент времени Сз, определяемый соотноше- нием ная энергия электронов-на выходе ус 7898 З 6корителя остается неизменнойСделаем,оценки С,С, С , например,Д 11для слчая Г=100 Гц=4 10Ф 11Уо1, = 1, 2 К, . Пол ьз уясь выражеияли (5),(8)-(О), имеем=8,73 О се, =.8,2-10, с, ,=10 с; е =9.10 . с.Одним из основных факторов, опре деляющих точность стабилизации, является задержка сигнала запуска ускорителя после достижения равенства(1) в цепях передачи импульсов кблоку 10 (фиг. 1), задержка, обусловленная конечным временем обработ. -ки информации в блоке О, а такжезадержка синхроцизирующего импульсапри его передаче к .элементам ускорителя от блока 1 О. Оценку допустимой 20 задержки сделаем дляомиальогорежима, Вследствие задержки срабаты - .вание ускорителя происходит не в момент С, а несколько позднее, в момент+ЬсПользуясь формулой (2) 25 найдемр еделя ет о тно сицапряжения ца Форза задержки сигичину Ь е е е н,и эле энерг нейно з о торомкоряющ соко Сделаем оцецотренных выше ь Д 1 в рас (Й=100 Гц,тньх ге ови синхронизи импул ьсные 4 АЙ 0 ),Ь 0 -2р Формул льзуяс 40 тел о зар) и 5), найдем чточения нестабил например модуляторо но сти тем то, неп з ря жени каждомующий имподают в. мо 1ребуем где Яускорпряжех-и моСВД;отцоше е э.ач ц 1 эВ Формир ние энергии 11; (с) - нающей линии в времени но измеренное ии электроных част е з аряда ляторе в момен К; - предние.прирос вар та эне в -й секц к ц; - 1 у4 И е исло в секциях и т.у скоряющих секц Ц;, (с, +Де)=Ц, Г(1-совы ГП 11;, (е,+де)-и; (Е формула (11) оп тельное изменение мирующей линии иэнала запуска на вел це более 0,17 задержка сигнала ЬС ;не должна превышать 100 мкс, что лег ко выполнимо. Таким образом, на осно ве предлагаемого способа можно умень шить нестабильность энергии частиц на выходе ускорителя до десятых долей процента при нестабильности питающих напряжений 8 Е, Для этого коЭ нечно, и величины К и П должны1быть измерены с соответствующей точностью, а величины К не должны иэме 1ияться со временем, что обычно обеспечивается стабцлиз ацией температуры секций, частотой питающего СВЧ-генератора, контролем отсутствия пробоев 0-со зсд( ео + Л с)1-созд о(1)Формул а изо бСпособ стабилизациитронов, ускоренных в линансном ускорителе, в кчастотную мощность в усции вводят от высокочасраторов, на которые по сле подачиьса подают т предварирующих линий а ю щ и й с я ения стабилияют квадрат, . Рующей линии синхронизиующего импу напряжения женцых Форми о т л и ч целью упро ерывно изме э аряда форм дуляторе, аьс на запуск ускорителяент достижения равенства