Ускоряющая система линейного ускорителя ионов

(19) И Н 05 Н 7 У 15 А.Тепляк сечки внутельство СС 7/00, 1967 61 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБ КТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) УСКОРЯКНЦАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОГОУСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ по авт.св. Ф 202362,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения эффективности возбуж дения ускоряющей системы, во внешнейтрубе-экране ускоряющей системы вдольее длины установлена система отленточного пучка электронов, наренней трубе-резонирующей камереустановлены коллекторы для приемаэлектронных сгустков, а с внешнейстороны экрана ускоряющей системы коаксиально с ним размещен входной резонатор, на резонирующей поверхностикоторого установлены электронные пушки с ленточными катодами.Изобретение относится к ускорительной технике, в частности, к системам ВЧ-питания ускорителей.Известна ускоряющая система линейного ускорителя ионов с фокусировкойВЧ-ускоряющим полем, которая состоитиз резонатора с волной магнитного типа, нагруженного ускоряющими электродами с рогами ОЗта система малогабаритна, простаконструктивно и имеет постоянное распределение напряжения по всем ускоряющим зазорам. Рабочая длина волны такой системы, как и системы Альвареца,15лежит в метровом диапазоне,Недостатком системы является низкая эффективность возбуждения.Цель предлагаемого изобретенияповышение эффективности возбуждения 2 О.ускоряющей системы.Для этого во внешней трубе-экранеускоряющей системы вдаль ее длиныустановлена система отсечки ленточного пучка электронов, на внутренней 25трубе-резонирующей камере установлены коллекторы для приема электронныхсгустков, а с внешней стороны экранаускоряющей системы коаксиально с нимразмещен входной резонатор, на резонирующей поверхности которсгс установлены электронные пушки с ленточнымика.одами.На Фиг, 1 изображен общий видпредлагаемой системы возбуждения", .на фиг, 2 - то же, поперечный разрез.,Предлагаемая система возбуждениясодержит резонатор ускорителя, двухтактную систему Формирования электронных сгустков и симметричный Вход 4 Оной резонатор ВЧ-усилителя,Резонатор ускорителя состоит изддух коаксиальных труб, внутренней1 и внешней 2, Внутренняя труба 1имеет по образующей щель, в которойт"г урасположены ускоряющие электродь:, при:чем нечетные электроды 3 укрепленыпоочередно к противоположным краямшели, а четные 4 с помощью ножек 5к внутренней стенке трубы в точках,диаметрально противоположных щели.БОВнутренняя труба 1 установлена вовнешней трубе 2 на диэлектрическойподставке 6, расположенной вдоль ли:.нии закрепления ножек 5.3,)Двухтактная система формированиеэлектронных сгустков состоит из дв;-ходинаковых дрейФовых промежутков и электронных пушек с ленточными ка одами.1(ажцый дрейфовый промежуток содержит металлический короб 7 с двумяпоперечными металлическими пластинами 8 внутри и помещен в прямоугольный металлический экран 9 вместе ссоосной магнитной системой 10,Сами же экраны 9 помещены в дваодинаковых прямоугольных окна, имеющихся на боковой поверхности внешнейтрубы 2, симметрично относительнощели внутренней трубы 1, причем продольная ось каждого короба 7 перпендикулярна боковой поверхности внутренней трубы 1.На боковой поверхности внутреннейтрубы 1, вдоль ее образующих, напротив выходного торца каждого из экрана 9 и соосно с каждым из коробов 7установлены два плоских коллектора11 электронного тока, кажпьй из которых вместе с выходным торцом соответствующего экрана 9 образуютплоский выходной ВЧ-зазор усилителя.Снаружи внешний трубки 2, напротив входного торца каждого из экранов 9 расположена электронная пушка,содержащая полый прямоугольный анод12 с размещенным внутри него ленточным катодом 13 и плоским фокусирующим электродом 14, причем ось электронной пушки расположена под угломк оси магнитной системы 1 ООдна из поверхностей каждого изанодов 12 вместе с входным торцом каждого из экранов 9 образуют плоскийВЧ-зазор входного резонатора усилителя.Аноды 12 закреплены на концахцентрального проводника 15 входногорезонатора ВЧ-усилителя, который выполнен в виде части поверхности цилиндра, ссосного внешней трубе 2, иустановлен на наружной поверхноститрубы 2 со стороны щелк с ускоряющими электродами и симметрично относительно нее,Внешняя труба 2 и центральный проводник 1", содержащий диэлектрическую площадку 16, установлены на металлических подставках 17 внутривакуумной трубы-контейнера 18, замкнутога с торцом днищами 19 сНад ускоряющими электродами 3 и 4установлен плоский металлический экран 2 О, закрепленный на четных электродах 4 с помощью ножек 2 1 и исклюПри заданных значениях продольнойскорости и угла влета. пучка на входедрейфового промежутка и выбранномзначении продольного магнитного поляамплитуда поперечных колебаний пучкаостается постоянной вдоль длины пролетного пространства, а мгновенноепоперечное отклонение частиц пучка в10 выбранном сечении пролетного пространства при заданной глубине модуляции определяется только фазой модулирующего напряжения и изменяется вовремя по закону модулирующего напря 15 женияДве пластины заданной высоты, установленные в заданном сечении дрейфового промежутка поперек магнитногополя, осуществляют сортировку частиц20 пучка по фазам,Частицы, имеющие в сечениях пластин мгновенные отклонения больше,чем высота пластин, проходят за пластины, а остальные высаяиваются на25 них,Таким образом за пластиной, расположенной на выходе дрейфового промежутка, формируются узкие сгусткиэлектронов с фазовым центром вокругЗО частиц, имеющих одно из значений максимального мгновенного отклоненияна периоде модулирующего ВЧ-напряжения и равное амплитуде поперечныхколебаний пучка.Далее последовательность сгустков35с периодом следования, равным периоду модулирующего напряжения, поступает в выходной ВЧ-зазор, где сгустки ускоряются в поле постоянного кол 4 О лекторного напряжения и осуществляютпередачу энергии резонатору ускорителя, возбуждая ускоряющее ВЧ-напряжение на щели внутренней трубы резонатора.45Каждый из ВЧ-зазоров входного резонатора возбуждается противофазно,поэтому последовательности электронных сгустков, поступающие в каждыйиз выходных ВЧ-зазоров. также противофазны, что обеспечивает двухтакчное возбуждение симметричного резонатора ускорителя,Совмещение системы формированияэлектронных сгустков и входного резонатора ВЧ-усилителя в одном объеме з656чающий возможное отклонение ускоряемого пучка ионов под действием постоянного коллекторного напряжения,приложенного к внутренней трубе 1 иподведенного от источника положитель.ного напряжения, который подключенк области узла электрического ВЧ-поля, резонатора ускорителя в местерасположения диэлектрической подставки 6.Входной резонатор ВЧ-усилителя образован центральным проводником 15вместе с полостью между коаксиальными трубами 2, 18, замкнутой по образующим этих труб металлическими подставками 17,Входной резонатор усилителя имеетпоперечную составляющую электрического поля с поперечным распределением, близким к полуволновому и равномерным в продольном направлении.Пучности электрического поля расположены в области входных модулирующих зазоров, а узел - в области диэлектрической подставки 16, Магнитное поле резонатора направлено вдольрезонатора с силовыми линиями, охватывающими централый роди, ав поперечном сечении имеет пучностьв области диэлектрической подставки 16.Источник постоянного анодного напряжения электронных пушек подключенк центральному проводнику 15 в месте расположения диэлектрической подставки 16, здесь же вводятся напряжение канала катодов пушек, напряжениефокусирующих электродов и напряжениекатодных смещений.Внешнее возбуждение входного резонатора ВЧ-усилителя может быть осуществлено индуктивной петлей связи,введенной через трубу-контейнер 18 вобласти диэлектрической подставки 16,Предлагаемая система работаетследующим образом,Ленточный пучок, поступающий в кажкаждый ВЧ-зазор входного резонатораиз электронной пушки, моцулируетсяздесь по продольной скорости и тормозится до потенциала, близкого ккатодному, а далее под заданным углом поступает в дрейфовыйпромежутокс однородным продольным магнитнымполем, где пучок в целом совершаетпоперечные колебания с длиной волны,изменяющейся по закону входного модулирующего ВЧ-. напряжения,с резонатором ускорителя включаетиз систелы возбуждения резонаторВЧ-усилителя, линии и узлы связи иобеспечивает распределенное возбуж,Сильнягина Техред Л, Кравчук Корректор И.Эрдейи Тираж ВПИИПИ Государ по делам иэ 035, Москва, ЖПодписноемитета СССРоткрытий,я наб., д, 4/5 енного к ретеннй и 5, Р.1 ушска роизводственнд-пслиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна 5 65624де резонатора ускорителя с дву-".кратным использованием ео длины .эаФф ., фВсчет двухстороннего расположения фсистещ формирования электронныхсгуст 4 эв относительно оси поперечнойсимметрии резонатора ускорителя идвухтактного возбуждения системы отодного входного резонатора.Это упрощает состав возбуждения, 10уменьшает ее габариты, повышает КПД системы, облегчает тепловой режим коллектора электронного тока и увеличивает мощность, генерируемую на единицу длины ускорителя.Предлагаемая. система может обеспечить возможность создания малогабаритного и экономичного линейного ускорителя ионов с ВЧ-фокусировкой на большие средние токи ускоренного пучка высокой .энеогии.