Ускоряющая систкма линейного ускорителя ионов

(51)М, Кл,Н 05 Н 7/00 Государственный комитет СССР но аелан нзобретениИ н открытиИ,(088.8)т Опубликовано 251179 Бюллетень М 43 Дата опубликования описание 2511.79 В.А.Бомко и Б.И.Рудяк(54) УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМА ЛИНЕИНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВИзвестна ускоряюцая система линейного ускорителя ионов, содержащая ускоряющий резонатор, например, типа Альвареца и резонансное настроечное устройство, подключенное с помоцью высокочастотных элементов связи крезонатору.Настроечное устройство в известной конструкции выполнено в виде проводящего штыря, установленного на торцовой стенке резонатора.Этот штырь позволяет осуществить регулировку протяженности равномерного распределения ускоряющего поля в резонаторе (на действующих в уско-. рителях ионов) . Формирование распределения поля с протяженностью равномерного участ.,ка, приближающейся к полной длине резонатора, затруднено ввиду того что при длине штыря, большей четверти длины рабочей волны резонатора ускоритбля, заканчивается процесс резонансного взаимодействия штыря с рабочей волной. Присутствие в ре" зонаторе проводящего тела большой длины возмущает распределение поля, в результате чего для компенсации 1 этого действия необходимо вводить на большую глубину объемные настроечные устройства что усложняетпроцесс настройки, приводит кдополнительным потерям ВЧ мощностии усложняет конструкцию указанныхобъемных настроечных устройств,Необходимость частого выполненияперестройки поля с помощью проводящего штыря путем перемещениявдоль его собственной оси и этимсамым погружения его в резонатор,находящийся под высоким вакуумом,усложняет конструкцию переходного5 устройства и узла точного перемещения, обеспечивающего повторяемость установки с точностью до0,1 мм,При погружении проводящего штыряв резонатор ускорителя на глубину, близкую к его (штыря) резонансной длине, имеют место потери ВЧ мощности в штыре, составляющие около 2 5 ВЧ моцности, рассеиваемой в проводящих ) скоряющей структуры, Необходимость отвода этой мощности в виде тепла и обеспечение термостатирования температуры еще более усложняет .конструкцию ускорителя.Цель изобретения - улучшитьпроцесс регулирования выходной энергии ускоряемых частиц.Это достигается выполнениемрезонансного настроечного устройства в виде цилиндрического объемного резонатора-вариатора, устанавливаемого на боковой стенке снаружи ускоряющего резонатора вблизи его выход" ного конца, причем в месте сочленения резонатора-вариатора с ускоряю" щим резонатором расположен элемент связи по ВЧ полю.На фиг.1 показан предлагаемый линейный ускоритель; на фиг.2 - настроечные кривые ускоряющего резонатора при перестройке частоты резонатора" вариатора.Ускоритель состоит из объемногоцилиндрического ускоряющего резонатора 1 с трубками 2 дрейфа. Вдольобразующей этого резонатора установлен ряд объемных настроечныхустройств 3. Для возбужденияускоряющего поля в резонаторе используется генератор 4 ВЧ Мощности. Вблизи выходного конца ускоряющего резонатора на его боковой стенке установлен снаружи дополнительный цилиндри"ческий объемный резонатор 5 (в дальнейшем фвариатор). Связь по ВЧполю между ускоряющим резонатором ивариатором осуществляется черезэлемент связи, например в виде отверстия б связи. Одна торцовая. стенкарезонатора-вариатора выполнена в виде поршня 7, перемещающаяся вдольоси вариатора с помощью механизма8 перемещения. Направление оси вариа"тора относительно оси ускорителязависит от того, на каком типе волнывариатор возбуждается при выполнениифункции Формирования полей. Если онрассчитан на возбуждение одной иэволн типа Н, то оси обоих резонаторов взаимно перпендикулярны, Если же вариатор рассчитан на возбуждение волны Е, то эти оси должнй быть параллельны, Во многих отношениях наиболее предпочтительным типом волны, на возбуждении которой должен рассчитываться резонатор-вариатор, является волна Н, Этот тип волны обе печивает наименьшие геометричессо накие размеры вариатора, удобство нстройки на заданную частоту путем ,простого перемещения поршня 7 и ,наилучшие условия связи по магнитному полю, Выбор места расположения вариатора у выходного конца ускоряющего резонатора как по отношению к продольной оси последнего, так и азимутального угла не является критичным.Процесс регулирования энергииускоренных частиц в рабочем режимепри использовании указанного резона тора-вариатора осуществляется следующим образом.Генератор 4 ВЧ мощности возбуждаетв ускоряющем резонаторе поле, распределение которого соответствует волнеЕО 1. Перемещением поршня 7 перестраивают собственную частоту вариаторатак, чтобы в нем возбуждалась волнатипа Н. При сближении собственнойчстоты вариатора с частотой ускоряющего резонатора распределение поля,соответствующее волне Ещвозмущаетсятем,что позволяет формировать протяженность равномерного участка в ускоряющем резонаторе, меньшую длину ускорителя, и перемешением поршня 715и настроечников 3 регулировать этупротяженность, что позволяет получатьплавное регулирование энергии ускоренных частиц.Ускоритель предлагаемой конструкции имеет следующие преимуществапо сравнению с известным.Резонатор-вариатор находитсяснаружи ускоряющего резонатора,следовательно, при его отстройкеот резонатора он не оказывает никакого воздействия на распределениеускоряющего поля в ускоряющем резонаторе, это упрощает методику Формирования участка с равномерным распреЗО делением поля, протяженность которогоприближается к длине ускоряющегорезонатора. Этим самым упрощаетсяпроцесс регулирования энергии вблизимаксимальной.З 5 Резонатор-вариатор не откачиваетсяна вакуум, поэтому конструкция егоподвижных элементов проста.При этом вотверстии 6 связи должна быть расположена перегородка иэ диэлектричес 4 О кого материала (например, керамики),которая не препятствует потоку ВЧмощности, но изолирует ускоряющийрезонатор по вакууму.Наиболее просто конструкция пред 45.лагаемого линейного ускорителя, ионовможет быть реализована, когда ускоряющий резонатор выполнен из биметалла.Методика Формирования полей регулиРуемой пРотяженности в конструкциипредлагаемого ускорителя испытанана ускоряющей структуре, представляющейсобой модель ускорителя на 100 МЭв,выполненную в масштабе 1/4,На оси абсцисс (см. Фиг,2) отложена собственная частота вариатора, возбуждаемого на волне Н на оси орди"нат - частоты ускорителя резонатора.Как видно, частота ускоряющего резонатора, первоначально соответствуюбО щая возбуждению волны Ещ, при перестройке частоты вариатора изменяетсядо величины, соответствующей волнеЕ 1 . При этом распределение поляВдоль ускоряющего резонатора с по65 мощью укаэанной методики перестраивалось таким образом, что можнообразовать участок равномерногополя заданной длины, что обеспечивает ускорение частиц до любой промежуточной энергии. Формула изобретенияУскоряющая система линейного ускорителя ионов, содержащая ускоряющий резонатор, например, типа Альвареца и резонансное настроечное устройство, подключенное с помощью высококачественных элементовсвязи к резонатору, о т л н ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью улучшения процесса регулирования выходной энергии ускоряемых частиц, резонансное настроечное устройствовыполнено в виде цилиндрическогообъемного резонатора, расположенного снаружи ускоряющего резонатора.1(орректор Г,Р Подписн С д. 4/ ПП / Патент, г. ужгород ул. Проектная, 4 или аказ 7055/1 ЦНИИПИ Гос по дела 113035, Моск