Устройство для создания ускоряющего поля

5 1 чб2(Хг Р 1 Р сИ--- -Н (6)Н, с дЕ ,где р, = 1 + хМ,/Н, - линейная магнитная проницаемость ненасыщенного ферромвгнетика.Для волновых процессов, происходящих на расстояниях от центра радиальной линии г (м), больших по сравнению с характерным пространственным масштабом импульса (длииа фронтаг 1 = --а .м,- длительностьЕ-р фронта импульса, с), правая часть уравнения (6) является малой, ПоиР 1 Роэтом для сходяшихся волн Е и иэ уравнения (б) следуетг ЗЬ дЬ 1(1 - о Ь) - + - Ь = О, (7)дг дф 1 2 г где н = н, н 1 Я, н, - с; аИ о 1 х 1 Ъ г = --- х -- квадратичная нели 4, Н, нейность кривой намагничивания ФерритаУравненив (7) легко решить методом характеристик. ИмеютЬ гГ (8) где характеристическая переменная определяется формулой= г +- 2 оРг . (9)Функция Г определяется началь" ным профилем импульсаЬ/г,о) е Ь,(г)Для аналитического .описания эволюции импульса пользуются сохранением величины на характеристиках уравнения (9), Каждая х-я точка профиля импульса, задаваемая величиной маг" нитного поля и соответствующей координатой.г;, распространяется вдоль своей характеристики. Причем г,(о) ааг о, а Ь;(о) щ Ь (г; Ьо, Из уравнений (8) и (9) следуетН 1 о Ь;ЮЫЬ(12)2 аг; (1 )г 1 о 40 Переходя от безразмерной величиныЬ к полю Н, обозначая максимальноезначение Н на входе линии через Нои выбирая наружный радиус Ввнутренней линии в точке опрокидывания 45 г= Р.о, получают нз выражения (12)-Н (З)оггпу, "г,р, ( - )Или, выражая Н о через амплитуду импульса напряжения на входе линии Цо Цу Е 1 Еа д М 1 Ра 8395 6(О), заключается в укручении перед"него фронта волн по мере распространения к центру линии. Поскольку скорость нарастания крутизны фронта возрастает с увеличением амплитуды волны, то укручение фронта сходящейсяцилиндрической волны в РЛ происхопитбыстрее по сравнению со случаем О плоской волны вследствие эффектакомпрессииОпределяют аналитически значениерадиуса линии г, на котором происходит опрокидывание фронта импульса 15 (практически обострение фронта происходит до величины и), В,точке, вкоторой начинается опрокидываниефронта, очевидно обращается в "О"дг 1(г 1 оЧ 1производная. Иэ уравнений 20 дг;а(1 Ь о2 ого Ыопоказывающую, что эффект опрокидывания может воэникать только на участ"ке профиля импульса, на котором магнитное поле Ь о(г; ) является возрастающей Функцией г; Согласно уравнению (1), для опрокидывания необходимо, чтобы крутизна фронта начального 35 импульса удовлетворяла условию.Ы 2 .,гоОдно из наисвойств волн,олее существенныхписываеиах решениями имеютН Ят 5 е.еват е.ееСЦ (2 сК, Е, Ео (1 - )При выполнении этого неравенства в наружном слое радиальной линии происходят образование ударной волны и обострение фронта импульса до вели,чины С . Поэтому длительность фронта5 н входе внутренней линии равна ГР"Амплитуда импульса напряжения на, ГГ воде внутренней линии равна Г -.1 В, 10 П и этой амплитуде напряжения магнитн е поле во вйутреннем слое радиальн й линии равно11 .О Е ЕН - 2 15.1 к,д;, рр," соа ЬЬ,еащВ,у - текущий радиус;ЬОДля того, чтобы внутренний слойф рита не насыщался, необходимо,чтобы максимальное значение этогопбля было меньше поля насыщения Н,т.;е. ЗО ГЬ 11 а С Е2 - - -А( НВ г (1ф, 1 о пр 1 я условииаА аН- " 0 -Оаа ф ЗЬ дА-ОгЬ Из уравнений (15) и (17) следует, что(19)при выполнении выражений (18), Для выполнения неравенства (19) достаточ но, чтобы левая часть неравенства была меньше правой, что приводит к следующему условию;Зйй 1Е, Н 4 е АВК,прнчемдАКу (21)да 55Ниже приведен пример конкретнойреализации предлагаемого устройства.В качестве материала наружного слоя 2 феррита выбирают Феррит марки 0,16 ВТ с малым .полем насыщения Н, = 0,2 Э, а в качестве внутреннего слоя - фероит марки бОНН с большим, полем насыщения Н = 50 Э. Расстояние между электродами линии 1 = 2 см, наружный радиус внутреннего слоя феррита Р9 см, Е, -й 5. Подстав. ляя реальные значенияС= 0,3 нс,0,3 в выражение (20) и (16), получают в результате расчетов прил10 нс, А = 0,7, а следовательно, Е, = 15 см. При выбранных параметрахударная волна развивается при напря" женин О д Ф ч кВ 1".в соответствии. с формулой (15)3 . Усксряющее,напряжение на оси при этом достигаетч 0 кВ.Предлагаемое устройство обладает существенными преимуществами по срав" нению с известным. При одной и той . же величине отношения ускоряющего напряжения на оси линии к питающему напряжению габариты радиальной линиив предлагаемом устройстве значительно меньше, чем в известном. Например, для получения величины этого отноше" ния, равного 10, в известном устройстве использована радиальная линияс наружным радиусом 1:. . 90 см, Врассмотренном выше примере такое жезначение отношения этих напряженийимеет место при Е15 см.Кроме того, получение такого жеотношения ускоряющего напряжения наоси радиальной линии к амплитудепитающего напряжения, приложенногопо ее наружному радиусу, в предлагаемом устройстве реализуется в значительно большем диапазоне длительности фронта импульса питающего напряжения, чем в известном устройстве,Величина этого отношения зависит отдлительности фронта импульса напряжения и существенно возрастает приего уменьшении. Поэтому в известномустройстве для получения большой величины указаннрго отношения необходимо иметь малую длительность Фронтаимпульса. При увеличении его длитель-,ности ускоряющее напряжение уменьшается, Предлагаемое устройство свободно от этого недостатка. Даже прибольшой длительности Фронта импульсапитающего напряжения в наружном слоерадиальной ливии происходит его обо-стрение,и на вход ее внутреннегослоя поступает импульс с короткимФронтом. Таким образом, предлагаемое14683 сов ЬЬ 1; Составитель И.ЗацепинаРедактор Т,Иванова " Техред Л.Олийньек Корректор Р.Василь 30 Тираж 664 . Подписноеосударствеиного комитета по иэобретениям и открытиям прн313035, Иосква, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5 ЗакаВНИИПИ НТ ССС Проиэводствеино-иэдательск т", г.Ужгород, ул. Гагарина.01 мбинат устройство эФФективно работает в значительно более широком диапазоне длительности фронта импульса, чем известное. В рассмотренном выше примере достигается десятикратное превы-. шение ускоряющего напряжения по отношению к питающему, при длительности фронта импульса 2( 10 еес, В иэвестееом устройстве такой же эффект имеет место при С = 2 нс", при увеличениидо 5 нс ускоряющее напряжение уменьшается в 2 раза, а при е,= 10 нс - в 3 раза, так что оно превышает питаеацее лишь в - 3 ра эа.Благодаря возможно сти р аботы при большей длительности фронта импульса в предлагаемом устройстве существенно уменьшаются трудности при создании генератора и облегчаются условия подключения питающего генератора к радиальной линии, так как при этом меньший вклад в удлинение фронта вносят параэитные параметры схемы .25 (емкости и индуктивности).Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит уменьшить габариты радиальной линии и расширить диапазон длительности Фронта импульса 30 питающего генератора. Ф о р.м у л а и э о б р е т е н и я Устройство для создания ускоряюще". З 5 го поля, содержащее подключенную к импульсному генератору радиальную линию с отверстием для пролета пучка заряженных частиц, состоящую иэ наружной и внутренней коаксиальных час- щ 0Р 95 /Отей с разлеечными электромагнеетнымипараметрами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с цельео уменьшения габаритов радиальной линии и расширения диапазона длительности ероеета импульса питающего генератора, радиальная линия заполпена двумя слоями феррита, геометрические размеры и параметры которых выбраны из условия, Д 2"Т й.) Е Е 2, Н Н е - соотвЕтственко наружные радиусы (м), диэлектрические постоянные и величины напряженности магнитных полей насыщения наружного и внутреннего слоев ферри-. та (Л/м);ь - соответственно квадратич-е ноя нелинейность кривой намагничива-. ния и время релаксации наружного. слоя феррита (с); Ь т2 2с с - скорость света (м/с); р 2- относительная магнитная проницаемость внутреннего слоя феррита;- длительность фронта импульса пит кщего напряжения (с); Т - функция Бесселя;- и-й корень уравнения Тб( 6) = О, а величины а и Ь определены иэ условий ЭА д 1