Способ определения высокочастотных параметров ускоряющих структур

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ПУБЛИ 5)5 Н 01 3 9/42 Я Е ИЗОБРЕТ. (71) Институт атом чатова А- ИХ 23й энергии. И,В, Кур(72) А.В. Сми колов (53) 621.385,6 (56) Авторско М 780076, клАвторско ЬЬ 1102478, к 088,8)свидетельство С Н 01 3 9/42, 197 свидетельство С . Н 05 Н 7/00, 19 ССРО. Оп Чп18,2 к ускоритель- и может быть ия дисперсих .хэрактериющих волноО и= - (1+ 2 Т = т 2(02) т 1астиц пучка, м/с е инжекции, В; енйе связи уско тной (-1.простртриэательной гр Оп - напряжени йсв - , сопротивлтруктуры для обраной гармоники (с оскоростью), Ом; Чгр - значение астоты 1, м/с.; с - скорость св во, е - масса и ствен- пповой повой ско а; лектрон ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рнов, В.Н, Смирнов и К.Е. СоИзобретение относится ной технике и СВЧ-технике использовано для определе онных и электродинамичес стик группирующих и ускор водов,Цель изобретения - повышение точности и упрощение способа.Указанная эел.ь достигается тем, что согласно способу, основанному на пропускании через ускоряющую структуру непрерывного электронного пучка, возбуждении. в ней бегущей волны электромагнитного поля, измерении входных параметров электронного пучка и определении высокочастотных характеристик по аналитическим соотношениям, измеряют параметры автогенераэии пучка в исследуемой ускоряющей структуре - пороговый ток, напряжение инжекЭии, частоту, крутизну электронной перестройки частоты и высокочастотные характеристики определяют из выражений(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОКОЧ СТОТНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСКОРЯЮЩ СТРУКТУР(57) Использование: электронная техника, технология изготовления СВЧ-приборов. Сущность изобретения: пропускают через ускоряющую структуру непрерывный электронный пучок, измеряют входные параметры электронного пучка и параметры автогенераэии пучка в исследуемой ускоряющей структуре, Высокочастотные характеристики определяют из заданных соотношений, 2 ил,й = 1/Ч(О) - число замедленных длинволн, укладывающееся на длине исследуемой ускоряющей структуры;- пороговое значение тока инжекции,соответствующее началу автогенерации, А; 53 = НИО - крутизна электронной перестройки частоты, (Гц/В);Л 1 - ширина полосы пропускания исследуемой структуры;т 1, О 1, 12, О 2 - граничные значения частоты автогенерации, Гц, и напряженияинжекции, В, соответствующие срыву автогенерации вблизи частот отсечки;О - период структуры, м,На фиг. 1 представлена принципиальная схема для реализации способа; на фиг,2 - дисперсионная зависимость ускоряющей структуры,Устройство содержит инжектор 1 электронного пучка, оснащенный измерителями 202 напряжения и измерителями 3 тока, исследуемую ускоряющую структуру 4, оснащенную согласованной поглощающейнагрузкой 5 и фокусирующей системой 6,СВЧ-тракт 7, связанный с ускоряющей секцией и оканчивающейся согласованнойнагрузкой 8, содержащей калиброванныйответвитель 9, подключенный к измерительной детекторной головке 10 и частотомеру 11; 30Способ реализуют следующим образом.Непрерывный электронный пучок изинжектора 1, удерживаемый магнитным полемсистемы 6, проходит пространство взаимодействия ускоряющей структуры 4. В такойсистеме возникает автогенерация СВЧмощности, распространяющейся навстречупучку, по типу лампы обратной волны(ЛОВ),и регистрируется измерительной детекторной головкой 8, если ток инжекции, измеряемый системой 3, ббльше пороговогозначенияОпз 45где Оп - напряжение инжекции, соответствующее примерному синхронизму скорости частиц пучка Чп и фазовой скорости Чг низшей обратной пространственной гармоникиЧо(Оп) =ЧгТак как обычно в ускоряющих структурах между ячейками - элементами периодичности связь емкостная и фазовая скорость основной волны на рабочей частоте 1 равна скорости света, то Чг 0с 2 л - Вгде 0 - рабочий вид колебания:0=2 д-Ч =2 жО -01Кг Чпгде О - период структуры, 0 ( 0 л,Рассматривая совместно эти.соотношения, получают условие для величины скорости частиц инжектируемого пучкаЧ= - (1+ 1/1 + е/Ог),Отсюда получают условие выбора напряжения инжекции пучкаЗадавая это значение напряжения инжекции для данной структуры с известным периодом структуры, определяют величину порогового тока по началу автогенерации сигнала с измеренной частотойи определяют соответствующее сопротивление связи.Высокая точность измерения сопротивления связи на уровне единиц процентов) обусловлена возможностью высокой точности измерения частоты, периода структуры, .напряжения инжекции, величины порогового тока автогенерации, а также большим значением производной бРЙ 1 при пороговом значений тока, где 3 - СВЧ-мощность автогенерации, б Р/бгооЬДля того, чтобы определить рабочую полосу частот ускоряющей структуры, достаточно задать ток, превышающий пороговый в 2-5 раз, что соответствует максимуму КПД автогенерации и проварьировать напряжение инжекции вблизи найденного значения вплоть.до срыва генерации - так можно определить граничные значения частот отсечки для ускоряющей секции в совокупности с СВЧ-трактом,Определение групповой скорости основано на ее взаимосвязи с крутизной электронной перестройки частоты в ЛОВ в отсутствие отражений;11/2 Оол грОднако эта формула получена для неРелятивистского пучка в ЛОВ и следует1742896 Фиг. 2Составитель Н, ЛогутТехред М.Моргентал Корректор О, Ципле озориэ Заказ 2290 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 В - сопротивление связи ускоряющей структуры для обратной (-1) пространственной гармоники с отрицательной групповой скоростью, Ом:Ч - скорость частиц пучка, м/с;с - скорость света, м/с;про, е- масса, г и заряд, кул., электрона соответственно;й - И/Ч(О) - число замедленных длин волн, укладывающихся на длине 1, м, ускоряющей структуры; Ъ - пороговое значение тока инжекции,соответствующее началу автогенерации, А;8" бУбО - крутизна электронной перестройки частоты 1, ЯО, Гц/В;5 Ь- ширина полосы пропусканияструктуры, Гц;6, 01, 12, 02 - граничные значения частоты автогенерации, Гц, и напряжения инжекции, В, соответствующие срыву10 эвтогенерации;О - период структуры, м,