Ускоритель электронов

/ОО КОМИТЕТ ССОРТЕНИЙ И, ОТКРЬЮИЙ ГОСУД АРСТВЕННЫИПО ДЕЛАМ ИЗОБ В(56) 1. Авторское свидетельствоСССР В 332794, кл, Н 05 Н 5/00,12 А 6. 702. Авторское свидетельство СССР.Р 30743, кл. Н 05 Н 5/00, 24.04,70.3. Авторское свидетельство СССРВ 326928, кл. Н 05 Н 5/00, 11.05.70(54) (57) 1. УСКОРИТЕЛЪ ЭЛЕКТРОНОВ,содержащий источник электронов с управляющим электродом, ийдуктивныйнакопитель в виде цилиндрическогосоленоида, ускорительную трубку, .расположенную внутри соленоида, выводное окно, источники анодного иуправляющего напряжений электроннойпушки, источник постоянного напряжения для накачки энергии в индуктивО 695496 ный накопитель й цепи коммутации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения долговечности фольги вывоцного окна путем уменьшения тока попадающих на нее малоэнергетичных электронов, на выходе ускорителя установлена магнитная линза, начало обмотки которой соединено с концом обмотки индуктивного накопителя, а конец обмотки магнитной линзы соединен .с выводным окном и через цепь накачки энергии и коммутации индуктивного накопителя соединен с началом последнего.2. Ускоритель электронов по п.1, о т л и-ч а ю щ и й с я тем, что, с целью более эффективного уменьшения потока малознергетичных электронов на фольгу выводного окна, фоль- . га помещенавнутри магнитной линзы, а отношение величины внутреннего диаметра обмотки индуктивного накопителя к величине внутреннего диаметра магнитной линзы превышает 1,5.й6954Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть применено при разработке мощных сильноточных инжекторов для управля- емых термоядерных реакторов или 5 самостоятельных ускорителей электронов, используемых в радиационной технологии, дефектоскопии и других об- . ластях народного хозяйства.Аналогами предложены ускорители 10 1, 2, в которых источник ускоряющего напряжения выполнен в виде индуктивного накопителя. Недостатком указанных ускорителей является невозтожность или трудность вьвода пучка 15атмосферу.Трудность вывода электронного пучка в атмосферу в указанных уско-. рителях обусловлена следующимипри чинами.В изобретении 1 ток пучка зарядки в виде малознергетичных электрочов (1-10 кЭв) попадает на мишень или фольгу вьводного.окна, соединен 25 ную с концом обмотки индуктивного накопителя. При этом вся кинетическая энергия электронов переходит в тепло, нагревая Фольгу до высокой "температуры, в результатечего она разрушается в течение одного или небольшого количества импульсов (в зависимости от величины тока пучка и энергии электронов).В изобретении 2 малоэнергетичные электроны попадают на мишень 35 или фольгу выводного окна только в момент перехода от" режима накопления к режиму ускорения. Поэтому в этом ускорителе мишень работает в несколько облегченных условиях. 40 Однако при токах пучка более 10 А фольга также может, разрушатьсй в течение нескольких импульсов.Известен также ускоритель, электронов 31, содержащий источник электроков с управляющим электродом, индуктивный накопитель в виде цилиндрического соленоида, ускорительную трубку, расположенную внутри соленоида, выводное окно, источники анодного и управляющего напряжений электронной пушки, источник постоянного напряжения для накачки энергии в индуктивный накопитель я цепи коммутации. 55Целью изобретения является увели"чение долговечности Фольги выводнбго оКна путем уменьшения тока попа 96,дающих на нее малоэнергетичных электронов.Цель достигается тем, что на выходе ускорителя установлена магнитная линза, начало обмотки которой соединено с концом обмотки индуктивногонакопителя, а конец обмотки магнитной линзы соединен с вьводным окном и через цепь накачки энергии и коммутации индуктивного накопителя соединен с началом последнего, кроме того, фольга помещена внутри магнитной линзы, а отношение величины внутреннего диаметра обмотки. индуктивного накопителя к величине внутреннего диаметра магнитной линзы превьппает 1,5.На чертеже изображены поперечноесечение ускорителя и принципиалЬная электрическая схема питания элементов ускорителя.Ускоритель состоит иэ электронной пушки с катодом 1, управляющим элект 1 родом 2 и анодом 3, индуктивного накопителя 4 в виде цилиндрического полого соленоида, ускорительной трубки 5, расположенной внутри ин- . дуктивного накопителя, вьводного окна, состоящего из держателей 6 и фольги 7, магнитной линзы 8, импульсных источников 9 и 10, соответствен; но анодного и управляющего напряжений для питания электронной пушки, источников 11 постоянного напряжения для накачки энергии в индуктивный накопитель, размыкателя 12 цепи накачки, Электронная пушка расположейа на некотором удалении от торца индуктивного накопителя и,следовательно, выведена из области магнитного поля индуктивного накопителя, кроме того катод и участок катод-анод экранированы от магнитного поля анодом, изготовленным из магнитомягкого материала, Таким путем обеспечивается надлежащее Формирование пучка электронной пушкой. Ускоритель работает следующим образом. При включении размыкателя 12 на концы обмотки индуктивного накопителя 4 подается напряжение от источника 11 постоянного напряжения. Ток в накопителе возрастает примерно по линейному закону и при достижении максимальной величины на катод 1 и управляющий электрод 2 подают напряжения от источников 9695 ч и 10 импульсного напряжения. Инжектируемый в этот момент в ускоритель- ную трубку 5 электронный пучок 13 . движется в тормозящем электрическом поле. Для того, чтобы электроннйй пучок достиг конца трубки, необходимо, чтобы анодное напряжение им" пульсного источника 9 питания превышало напряжение источника 11 питания для наКачки энергии в индук- О тивный накопитель.На входе в ускоритель электронный пучок движется в нарастающем магнитном поле, которое оказывает фокусирующее действие, в результате 15 чего диаметр электронного пучка уменьшается. На большей части дли.ны ускорительной трубки пучок движется в однородном магнитном поле, имея постоянный диаметр. В конце трубки замедленный электронный пучок, имеющий энергию 1-5 кэВ, попадает в об- ласть спадающего магнитного поля. В этой области электроны движутся по спиралям, нанизанным на силовые ли-.:-25 нии магнитного поля.1Наличие в конце ускорителя магнитной линзы 8 в осевой составляющей магнитного поля противоположного зна.30 ка осевой составляющей магнитного поля индуктивного накопителя приводит к .более резкому спаду магнитного поляв конце индуктивного накопителя и более быстрому повороту магнитных ,рсиловых линий в радиальном направле- З 5 нии. При этом резко уменьшается количество магнитных силовых линий, пересекающих торцевое сечение в конце ускорительной трубки. Установка фольги 7 выводного окна внутри магнитной40 линзы, внутренний диаметр которой ,меньше внутреннего диаметра обмотки, накопителя, полностью исключает попадание на нее магнитных силовых45 пиний индуктивного накопителя и, следовательно, предотвращает фольгу от попадания на нее малоэнергичных электронов, Таким образом, все малоэнергетичные электроны попадают на держатель 6 фольги, обладающий зна 50 96, 4чительно более высокой термоустойчивостью по сравнению с фольгой.После того, как электронный пучокдостигает держателя 6 фольги, соединенного с концом обмотки магнитнойлинзы 8 и источника 11 питания, авеличина тока пучка сравняется с величиной тока в индуктивном накопителе, производится выключение размыкателя 12,Затем, изменяя определенным образом напряжение на управляющем электроде 2 электронной пушки, производятуменьшение тока пучка по линейномузакону. При этом на концах индуктивного накопителя возникает напряжениеЦ = Ц 1 Н, Теперь электроны в ускорительной трубке не тормозятся, аускоряются.В режиме ускорения электронныйпучок полностью .попадает на фольгу,так как участок спада магнитногополя индуктивного накопителя незначительно увеличивает диаметр пучкапо сравнению с егодиаметромна1участке однородного магнитногополя. Дефокусирующее действие участкаспада магнитного поля индуктивногонакопителя компенсируетсяфокусирующим действием магнитной линзы. В течение импульса ускорения ток пучкаи ток в индуктивном накопителе и магнитной линзе уменьшаются.)Поскольку ток пучка последовательно замыкается на магнитную линзу ииндуктивный накопитель, то при уменьшении тока пучка в течение импульсапроисходит пропорциональное уменьшение дефокусирующего действия магнит-ной линзы, В результате суммарноефокусирующее действие остается неизменным в течение импульса.Применение изобретения позволитувеличить долговечность выводногоокна по крайней мере в 1000 раз посравнению с прототипом лри неизмен"ных параметрах пучка, что в своюочередь позволит увеличить количество импульсов в 1000 и более раз безостановки ускорителя для смены фоль- .ги выводного окна.