Устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 9)Я 4(511 Н 05 Н 7 И Е ИЗОБ СВИДЕТЕЛЬС ОПИСАН К АВТОРСКОМ Я ЕГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 493178, кл. Н 05 Н 7/00, 1974.2, Авторское свидетельство СССР В 434899, кл. Н 05 Н 7/02, 1972.(54)(57)1.УСТРОЙСТВО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ПИТАНИЯ РЕЗОНАТОРНЫК СЕКЦИЙ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход равленный ответвитель поддвум узлам связи двух резонаторных секций и фиксированному аттенюатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при пробоях в резонаторных секциях, в устройство введены защитный разрядник и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответйителя, а другим концом - к защитному разряднику, при этом длина отрезков линий связи кратна половине длины волны генератора, а место их подключения удалено от узлов связи на расстояние, 3 которое кратно нечетному числу четвертой части длины волны генератора. 1 С:910107 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что защитный разряДник выполнен в виде двух отрезков коаксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой с Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке систем ВЧ-питания многосекционных линейных ускорителей. 5Известно устройство, содержащее генератор, трехплечий мост, Фазовращатель, балластные нагрузки и резонатор, подключенный к двум одинаковым выходам генератора через два 1 ф направленных отверстия Ц .В процессе работы известного устройства при подаче ВЧ-мощности в резонатор в последнем возможно появление пробоев. Недостатком извест ного устройства является его малая надежность при появлении пробоев, которые приводят к перенапряжению в элементах устройства ВЧ-питания и выходу их из строя. 26 Прототипом данного изобретения является устройство высокочастотного пи. тания резонаторных секций линейного ускорителя, содержащее генератор, вход которого через трехппечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход через направленный ответвитель под 30ключен к двум узламсвязи двух реэонаторных секций и Фиксированному аттенюатору 2,При работе известного устройства пробой одного из резонаторов соответствует режиму короткого замыкания в сечении узла связи этого резонатора, в то время как другой резонатор находится в рабочем режиме. В итоге оконечный генератор оказывается включенным на рассогласованную нагрузку, так как не выполняется условие идентичности нагрузок выходных плеч направленного ответвителя. Так как данная система ВЧ-питания использует в центральным сквозным отверстием, иимеет два разрядных промежутка междуметаллической диафрагмой и окончаниями внутренних проводников отрезковкоаксиала с обеих сторон диафрагмы. качестве сигнала обратной связи отраженную волну, то в случае, когда значение коэффициента отражения в сечении узла связи резонатора близко к единице, оконечный генератор, охваченный кольцом обратной связи, работает в режиме с глубокой положительной обратной связью, что по данной схеме приводит к резкому возрастанию его коэффициента усиления и выходной ВЧ-мощности, а следовательно, и к многократным перенапряжениям в элементах конструкции генератора, элементах системы ВЧ-питания.Рассмотренные эффекты при ограниченном запасе по электрической прочности в реальных конструкциях приводят к пробоям в системе ВЧ-питания и ее отказу.Таким образом, недостатком извест-. ного устройства является его недоста" точная надежность при пробоях в резонаторах.Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение надежности работы устройства при пробоях в реэонаторных сек- цияхе. Поставленная цель достигается тем, что в устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход через направленный ответвитель подключен к двум узлам свя и двух резонаторных секций и фиксированному аттенюатору, введены защитный разрядник ,и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответвителя, а другим концом - к защитному раз910107 ряднику, при этом длина отрезковлиний связи кратна половине, длиныволны генератора, и место их подключения удалено от узлов связи на расстояние, которое кратно нечетному 5числу четвертой части длины волныгенератора.Поставленная цель достигаетсятакже и тем, что защитный разрядник выполнен в виде двух отрезков коаксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой с центральным сквозным отверстием, и имеетдва разрядных промежутка между металлической диафрагмой и окончаниями 15внутренних проводников отрезков коаксиала с обеих сторон диафрагмы,На фиг. 1 показана схема системыВЧ-питания резонаторов линейногоускорителя; на фиг.2 дан вариант, 20конструкции ВЧ-разрядника защиты сдвумя взаимоупрачляющими разряднымипромежутками,соединенными между собой короткимплазменным каналом.Устройство содержит резонаторы 1, 25подключенные к оконечному каскадугенератора 2 при помощи направленного ответвителя 3 в каждое из выходных плеч которого на расстоянии(2 й + 1), (Где- длина волны,й = 0,1,2,) от сечения узлов 4связи включены два отрезка линии 5связи, кратные полуволне - и, концыЛкоторых подключены к ВЧ-разряднику 356 защиты. Плечо направленного ответвителя 3, в котором выделяются отраженные волны, подсоединено черезфиксированный аттенюатор 7 к одномуиз входных плеч Т-моста 8 сложения 40мощностей, другое входное плечо которого подключено к выходу предоконечного каскада ВЧ-генератора 9,Одно выходное плечо Т-моста 8 45 сложения мощностей соединено с входом оконечного каскада генератора 2, а другое - с согласованной балластной нагрузкой 10.ВЧ-разрядник 6 защиты состоит из 50 корпуса 11, являющегося наружным проводником двух отрезков коаксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой 12 с центральным сквозньм отверстием и двух внутренних 55 проводников 13 отрезков коаксиала с обеих сторон металлической диафраг- мые 4Металлическая диафрагма 12 являет: ся общим электродом двух разрядных промежутков разрядника 6, вторыми электрсцами являются окончания внутренних проводников 13 с обеих сторон диафрагмы 12,Устройство работает следующим образом.При пробое одного из резонаторов короткое замыкание в сечении его узла 4 связи через отрезок линии связи-3длиной - (2 п + 1) трансформируется в холостой ход в сечении подключения соответствующего отрезка линии 5. связи. При этом коэффициент отражения в этом сечении равен +1.Аварийное перенапряжение в сечении подключений линии 5 вызовет пробой соответствующего разрядного промежутка ВЧ-разрядника 6. Через сквозное отверстие (плазменный канал) в металлической диафрагме 12 производится инжекция свободных электронов и ультрафиолетовая подсветка из облас ти ВЧ-разряда сработавшего разряД- ного промежутка в другой разрядный промежуток, образованный одним из электродов - проводником 13 и электродом-диафрагмой 12, ионизация газа в котором способствует его быстрому пробою рабочим уровнем ВЧ-напряжения в сечении подключения второго - ОЯ2 отрезка линии 5 связи.После пробоя обоих разрядных промежутков ВЧ-разрядника 6 короткое замыкание в сечении через отрезки линии 5 связи, кратные полуволне, трансформируется в короткое замыкание в сечениях подключения отрезков линий 5 в выходных плечах направленного ответвителя 3. При этом коэффициент отражения в этих сечениях становится равным -1, что равносильно холостому ходу в сечениях узлов 4 связи. Условие идентичности нагрузок выходных плеч направленного ответвителя 3 будет выполнено, и оконечный каскад ВЧ-генератора 2.вновь окажется включенным на согласованную нагрузку. Холостой ход в сечениях узлов 4 связи приводит к появленюо на входе моста 8 сложения сигнала отраженной волны в фазе при которой на входе оконечного каскада генератора 2 амплитуда возбуждения равна половине арифметической разницы амплитуд сигналов предоконечного генератора 9 и91 П 107 Заказ 2825 Тираж 794 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РПодписноеомитета СССоткрытий ская наб.,атент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ал отраженной волны. При правильнойнастройке системы амплитуда сигналавозбуждения упадет до нуля,Сквозное отверстие в металлической диафрагме 12 по ВЧ представляетсобой запредельный волновод и темсамым осуществляет ВЧ-развязку выходных плеч направленного ответвителя 3.Кроме приведенного примера конструкции ВЧ-разрядника представляется возможным использовать газовыеразрядники тригатронного типа, включенные непосредственно в выходныеплечи направленного ответвителя,на расстояниикратном нечетномучислу четвертей волн, запуск которыхпроизводится с помощью цепи вспомогательного поджига. Редактор П. Горькова Техред Т Однако в этом случае наряду с усложнением конструкции, обусловленнымдополнительным источником питанияи датчиками перенапряжения в линии 5 связи, существенно снизится быстродействие, а следовательно, и эффективность защиты. Данное устройство ВЧ-питания ре эонаторов линейного ускорителя вотличие от известного позволяет осуществить надежную работу при пробоях в резонаторах ускорителя. В случае пробоев в резонаторах будет происхо дить быстрый сброс ВЧ-мощности генератора и тем самым будет предотвращено разрушение элементов конструкции системы и вь 1 ход ее иэ строя. ка Корректор А.Обруча