Номер патента: 1795565

Авторы: Бухарин, Завадцев, Рузин

ZIP архив

Текст

(71) Московский радиотехнический институтАН СССР(56) Завэдцев А.А., Зверев Б.В, Новые ускоряющие системы для ЛУЭ со стоячей волной. - Письма в ЖТФ, 1981, т.7, в,21,с,1332-1335.Патент Франции )ч. 2384418,кл, Н 05 Н 9/04, 7/02, 1980.(57) Использование; изобретение относитсяк ускорительной технике. Цель изобретения- увеличение частотного разделения рабочего и соседних видов колебаний; уменьшение стоимости изготовления и упрощениенастройки, Сущность изобретения; в ускоряющую структуру, содержащую линейнуюцепочку связанных четвертьволновых резонаторов 1 и волноводный мост 2, первоеплечо которого предназначено для подключения Вч-генератора, второе и третье плечи Изобретение относится к ускорительной технике, конкретно к технике высокочастотных ускорителей заряженных частиц)и может быть использовано при создании ускорителей заряженных частиц с большим темпом ускорения,В ускорителях заряженных частиц используются различные типы ускоряющих структур, например бипериодические ускоряющие структуры и ускоряющая структура "кольцо", в которых длина ускоряющего резонатора равна Рл, /2, гдеВ - относительная скорость ускоряемых частиц в данном резонаторе. А - рабочая длина волны, Одсвязаны отверстиями в общих стенках с двумя ускоряющими резонаторами, между которыми расположено 2 К ускоряющих резонаторов, где К = 0; 1, 2, ., а к четвертому плечу присоединена согласованная нагрузка 3, введен призматический резонатор 4, ребра длиной а которого параллельны оси, ускоряющих резонаторов. В общих стенках крайних ускоряющих резонаторов и призматического резонатора по его поверхности с размерами а и Ь выполнены отверстия связи, при этом общее число ускоряющих резонаторов И и размеры а и Ь выбраны согласно выражениям М=2 п+1, Ь=(2 И) -- (т/а)1 , где п = 1, 2, 3, ., и) = 2+1-и - натуральное число, - 1, 2, 3, А - рабочая длина волны. Благодаря такому выпалне- Б нию частотное разделение увеличивается в 2 п По+11 ряз, что позволяет соответственно увеличить длину структуры. Отсутствие внешних цилиндрических резонаторов связи позволяет сократить поперечные размеры, стоимость изготовления и упростить процесс настройки. 1 ил,ееееЪ 3 нако темп ускорения в этих структурах ограничен электрической прочностью ускоряющих резонаторов, Коэффициент перенапряжения в них К = 4,5.;,4,8 для ускоряющего зазора, соответствующего максимуму шунтового сопротивления 2. Коэффициент перенапряжения можно уменьшить, увеличив длину ускоряющего зазора. Однако при этом уменьшится 2 изза. уменьшения коэффициента пролетного времени Т.Из известных высокочастотных ускоряющих структурнаиболее близкой по технической сущности является двойная20 ственно, а к четвертому плечу поисоединена согласованная нагрузка, Эта структура имеет близко значение Е с бипериодическими структурами и структурой "кольцо" и меньшее значение Кп = 1,34. т.е, в 3,5,3,7 раз больший темп ускорения. 25 Однако, эта ускоряющая структура обладает рядом недостатков.В этой структуре, содержащей 2 п+2 ускоряющих резонаторов, возбуждается 2 п+1видов колебаний, и частотное разделение 30рабочего и соседних видов колебанийЛ= -- , где К - коэффициент связил 114 пструктуры, 1 - рабочая частота. При достаточно большой длине ускоряющей секции Л 1 35окажется недопустимо малым, Особенно нежелательно уменьшение Л 1 при питанииускоряющей секции от магнетронного автоколебательного генератора. Наличие внешних цилиндрических резонаторов связи 40определяет большой поперечный размерструктуры, из которого следует ее большаямасса, э также большие масса и мощностьпитания фокусирующего соленоида, в который вставляется ускоряющая структура. 45Кроме этого наличие внешних цилиндрических резонаторов связи приводит к большойстоимости изготовления ускоряющей системы и сложной настройке структуры,Целью изобретения является увеличение частотного разделения рабочего и соседних видов колебаний, уменьшениепоперечного размера, уменьшение стоимости изготовления и упрощение настройкиускоряющей структуры,Поставленная цель достигается тем, чтов ускоряющей структуре, содержащей уско-.ряющие резонаторы длинвй 31 /4 каждый,где 3 - относительная скорость ускоряебипериодическая ускоряющая структура с питанием через волноводный мост, выбранная зэ прототип. Эта ускоряющая структура состоит из ускоряющих резонаторов длиной 3 А 4 каждый, расположенных на одной 5 оси. Соседние нечетные ускоряющие резонаторы связаны друг с другом через цилиндрический резонатор связи с помощью отверстий в общих стенках, Аналогично связаны и соседние четные ускоряющие резонаторы, Таим образом, нечетные и четные ускоряющие резонаторы со своими резонаторами связи образуют две бипериодические ускоряющие структуры. Питаниеструктуры -высокочастотной мощностью 15 осуществляется через волноводный мост, причем по первому плечу подводится ВЧ- мощность, второе и третье плечи соединены с нечетным и четным резонаторами соответмых частиц в данном ускоряющем резонаторе, 1 - рабочая длина волны, расположенные на одной оси, и волноводный мост, первое плечо которого предназначено для подачи высокочастотной мощности в ускоряющую структуру; второе и третье плечи связаны отверстиями в общих стенках с двумя ускоряющими резонаторами, между которыми расположено четное число ускоряющих резонаторов, а к четвертому плечу присоединена согласованная нагрузка, число ускоряющих резонаторов М нечет- но, соседние ускоряющие резонаторы связаны друг с другом отверстиями в общих стенках, крайние ускоряющие резонаторы связаны отверстиями в общих стенках с призматическим резонатором, ширина Ь и длина а которого связаны соотношением2 гп 2 2ь ) ( ,где т - натуральное число такое, что число - (К+2 пт-ф - нечетное.12На чертеже изображена предлагаемая ускоряющая структура.Ускоряющая структура содержит ускоряющие резонаторы 1, волноводный мост 2, согласованную нагрузку 3 и призматический резонатор 4,Ускоряющая структура работает следующим образом. ВЧ-мощность от генератора вводится в первое плечо моста 2, делится пополам и поступает в ускоряющие резонаторы 1, между которыми расположено четное число ускоряющих резонаторов 1, например ноль. В последнем случае ВЧ- мощность из второго и третьего плеч моста 2 вводится в соседние ускоряющие резонаторы 1, как показано на рис, 1, Электродинамически ускоряющая структура представляет собой кольцевую цепочку 11+1 связанных резонаторов, которая может возЛбуждаться на виде колебанийс двумя видами распределения поля. На первом виде поле отлично от нуля в нечетных ускоряющих резонаторах 1, а в чстных ускоряющих резонаторах 1 и в призматическом резонаторе 4 поле равно нулю. На втором виде поле отлично от нуля в четных ускоряющих резонаторах 1 и в призматическом резонаторе 4, а в нечетных ускоряющих резонаторах 1 поле равно нулю, ВЧ-мощность, поступающая в ускоряющие резонаторы 1 через второе и третье плечи моста 2, возбуждает одновременно оба вида распределения поля, работающие на виде колебаний Ли сдвинутые друг относительно друга по1795565 51015 20 30 40 фазе на. Сдвиг по фазе нэобеспеЛ йчивается мостом 2, Таким образом, во всехускоряющих резонаторах 1 имеется ускоряющее поле, сдвинутое от резонатора к резаЛнатору по фазе на, что обеспечиваетсинхронизм ускорения заряженных частицс относительной скоростью,В и периодомструктуры 3 Л /4,Призматический резонатор возбуждается на виде колебаний Нюх Резонанснаядлина волны на этом виде колебаний равнаЛ. -2(-, +( - ,)Отсюда получается приведенное соотношение для вычисления Ь и а. Число ускоряющих резонаторов нечетно, т,е, М.= 2 п+1,где и = 1, 2, 3,Если и четно, то крайниеускоряю цие резонаторы возбуждаютсясинфазно, и для реализации возможностиЛвозбуждения - вида колебаний в долж 7но быть нечетно, Если и нечетна, то крайниеускоряющие резонаторы возбуждаютсяпротивофазно, и в должно быть четным. Вобоих случаях п 1+и должно быть нечетнымили число - (М+2 щ) должно быть нечет 12 ным.Предлагаемая структура, содержащая 2 п+1 ускоряющих резонаторов. возбуждается на и+2 видах колебаний, и частотное разделение рабочего и соседних видов колебаний Ь 1 - - . При одинаковой Л 1л 1Гп.можно сделать ускоряющую секцию на базе Формула изобретения Ускоряющая структура, содержащая линейную цепочку связанных ускоряющих резонаторов длиной /3 Л /4 каждый, где Л рабочая длина волны, м; Д - относительная скорость ускоряемых частиц в данном ускоряющем резонаторе, и валноводный мост с первым плечом для входа высокочастотной мощности, второе и третье плечи которого связаны отверстиями в общих стенках с двумя ускоряющими резонаторами, между которыми расположены 2 К ускоряющих резонаторов, где К = О, 1, 2, ., а к четвертому плечу присоединена согласованная нагрузка, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что. с целью увеличения частотного разделения рабочего предлагаемой структуры в 2 п/п+1) большей длины, чем нэ базе прототипа,Предлагаемое конструктивное решение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества. Предлагаемая структура имеет в 2 п/(и+1) большее частотное разделение видов колебаний, что позволяет сделать ускоряющую секцию в 2 п/(и+1) раз большейдлины. Отсутствие внешних цилиндрических резонаторов связи позволяет существенно сократить поперечный размер ускоряющей структуры, сократить стоимость изготовления и упростить процесс настройки, т.к. предлагаемая ускоряющая структура состоит только из ускоряющих резонаторов и одного призматического резонатора.Примером конкретной реализации может служить ускоряющая секция линейного ускорителя электронов с,о = 1, работающего на частоте 2,9 ГГц, длиной 1 м. В прототипе и предлагаемой структуре число ускоряющих резонаторов равно 38 и 37, диаметры структур равны 170 и 120 мм, число возбуждающихся видав колебаний равно 37 и 20, частотное разделение рабочего и соседних видов колебаний при коэффициенте связи К = 0,03 равно 3,7 и 6,9 МГц соответственно, Призматический резонатор имеет следующие параметры: а = 1000 мм, Ь = 66 мм, гп = 11. Ускоряющие структуры состоят из ускоряющих резонаторов и волноводного моста, к которым в прототипе добавляется 36 внешних цилиндрических резонаторов связи и только один призматический резонатор в предлагаемой структуре, что существенно снижает стоимость ееизготовления и упрощает настройку,и соседних видов колебаний и упрощения настройки, в ускоряющую структуру введен призматический резонатор, ребра длиной а (м) которого параллельны оси ускоряющих резонаторов, в общих стенках крайних ускоряющих резонаторов и призматического резонатора по его поверхности с размерами ребер а и Ь выполнены дополнительные отверстия связи, при этом общее число ускоряющих резонаторов М и размеры а и Ь выбраны согласно выражениямй =2 п+1,Ь =(2/Л) -(т/а,где и = 1, 2, 3, ; п 1 - натуральное число, причем а=21+1-п, 1= 1,2,3,1795565 Составитель В,БухаринТехред М.МоргенталКорректор П,Ге Редактор от Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 436 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5

Смотреть

Заявка

4810883, 06.04.1990

Московский радиотехнический институт АН СССР

БУХАРИН ВЛАДИМИР ЛЕОНИДОВИЧ, ЗАВАДЦЕВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСЕЕВИЧ, РУЗИН ВЯЧЕСЛАВ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H05H 7/00, H05H 9/00

Метки: структура, ускоряющая

Опубликовано: 15.02.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1795565-uskoryayushhaya-struktura.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Ускоряющая структура</a>

Похожие патенты