Ускоряющая система

(088.8) ания Описания 15,03.82 ОИУОЛИ) 72) Авторы5 ЗОО)ЕТСПИЯ1) Заявитель В. К. Баев и В. П. Зубовский осковский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт54) УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМ Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к устройствам, в которых происходит ускорснис ионов за счет их эффективного взаимодействия с элсктромагнитным полем.Известна ускоряк)щая система Альвареца, которая в настоянсе время является наиболсс расиростраисиш)й в ускорителях протонов. Однако эта система имеет большие размеры, изготовление и настройка сс сло)кны, энсрги 5 инжскции ес Высока 51 (500 + 700 КэВ), коэффициент использования тока инжектора исвысок. Для прикладных исследований ускоритель Альваренца оказывается очень дорогим. Он используется только как инжектор в синхрофазотронах.Известен также Н-рсзоиатор, который представляет собой иолуволновый вибратор, свернутый в кольцо, помсщснцьш в цилиндрический резонатор перпендикулярно к сго оси, соединенный с иим срсднсй точкой. УскоряОщис электроды Н-резонатора размещены ца концах полуволнового вибратора. Недостатками этого устройства являются трудностеэ настройки, заВисимОсть сго поперечных размеров от длины волны гснсратора и сложность конструкции,Цслеио изобрстсии 51 5)Влястс 51 уирои)снис конструкции настройки на рабочу)о частоту ускоря)0)цси систск)1.1, а такжс хмсиьшснис иоисрс иных размеров ее.11 оставлсиная цель достигается тем, что гг ос количество проводников (вибраторов) размещено в рсзонаторс иараглсл).еи) сго оси на одинаковом от нес расстоянии равномерно ио окружности и заземлено на корпус рсзоиатора таким образом, что точки заземления иа одном проводнике смещены друг от друга на Х/2, а точки зазсмЛСНИ 51 ДВ 5 Х СОССДНИ. ИРОВОДНИКОВ СМСШСИЬ) одна относительно другой на Х/4 (и - -1).На фиг. 1 изображен один из вари)итон предлагаемой системы. Система представляет собой двухироводный резонатор, в котором потенциалы ца проводниках 1 и 2 смещены друг относительно дрт гя ия )стВсрть длие 1 ы волив гс нсряторя иутск Заземлсния ирОВОдииковэлементами 3. Резонатор нагружается иоисрсчиыми штырями 4, выполняющими две функции: во-исрвых, к концам штырсй крсиятся пролетные трубки, образующие иро гстнН) кана;(ряоочуО иолОсть), ВО-вторых, по этим шть 1 рям и пролстному ке)иел) НОдвдитс 5 и я и ря жение, созда )ои 1 С с скО- р 51)ОНЕсс иолс. Ко)к 1 х 5 слсжит Оди)Врсх)се)- ио экраном резонатора и опорой его внут рснисй конструкции.5 10 15 20 3В резонаторе возможны два вида колебаний: один, когда напряжение на проводниках меняется в фазе, другой - когда в противофазе.В конструкции, изображенной на фиг. 1, используется синфазный вид колебаний, который фиксируется перемычкой б, соединяющей проводники резонатора в точках с одинаковым потенциалом. Кроме того, такая перемычка увеличивает жесткость конструкции.На фиг. 2,а показаны принципиальная схема двухпроводного резонатора и распределение потенциалов в нем для синфазного Вида колебаний; на фиг. 2,б - изменение амплитуды ускоряющего поля в пролетном канале в строго периодической структурс,Модуляция поля вызвана модуляцией напряжения вдоль проводников 1 и 2 резонатора. Выравнивание поля достигается варьированием геометрии пролетного канала.Модуляцию поля в пролетном канале можно уменьшить также за счет увеличения числа проводников резонатора. В случае, если в резонаторе п проводников, расстояние между заземляющими элсмснтами проводника остается равным половине длины волны генератора, а расстояние между закорачивающими элементами двух соседних проводников уменьшается до Л/4 (п - 1), где Л - длина волны генератора, В многопроводном резонаторе синфазный вид колебаний фиксируется перемычками, соединяющими два соседних проводника в точках с одинаковыми потенциалами. Проводники располагаются параллельно осп резонатора на одинаковом расстоянии от его центра равномерно по окружности, Расстояние от центра резонатора до проводников выбирается из конструктивных соображений.Многопроводный резонатор, как и двухпроводный, нагружается поперечными штырями, которые одним концом крепятся к проводникам резонатора в местах пучности распределения напряжения вдоль проводников, а к другим концам штырей крепятся электроды, образующие пролетный канал, идущий вдоль оси резонатора.Штыри располагаются в таком порядке, чтобы разность потенциалов между двумя соседними штырями была максимальной, Расстояние между штырями определяется скоростью частиц, а размеры пролетного канала - величиной ускоряющего поля.На фиг. 3 показан второй вариант ускоряющей системы.Проводники 1 и 2 крепятся к кожуху элементами 3. Резонатор, как п в псрвом варианте, нагружается поперечными штыря 4, Выполня 10 И 1 имп тс жс (1 нкции. Кожух 5 служит одновременно экраном рсзонатора и опорой его внутренней конструкции. зо 35 10 45 55 60 65 4В случас, когда проводники колеблотея в противофазе (этот вид колебаний используется В конструкции, изображенной на фиг. 3), между ускоряющими элементами разность потенциалов будет максимальной. Синфазный вид колебаний удобсн тем, что его можно фиксировать с помощью перемычек, соединяюш,их проводники в точках с одинаковыми потенциалами,Элементы крепления 3 выбираются достаточно длинными для того, чтобы умсньцить глубину модуляции напряжения вдоль проводников рсзонатора.Распределенис напряжения в резонаторе показано на фиг, 4, а.Например, если нужно, чтобы глубина модуляции ускоряющего поля в пролетном канале не превышала + 10%, то длина элементов крспления 3 должна быть нс меньше Л/8, как показано а фиг. 4,а. Прп этом расстояние между элементами крепления будет не более Л/4.На фиг. 4,6 показано изменение амплитуды ускоряющего поля в пролетном канале в строго псриодичсской структуре, Моду;1 яция пол 51 ВызВана модул 51 цисй напряксния вдоль проводников 1 и 2. Выравнивание поля достигастся Варьированием геометрии пролетного канала.Модуляцию поля в пролетном канале, как и в первом варианте, можно уменьшить за счет увеличения числа проводников резонатора. Если в резонаторе и ) 2 проводников, то элементы крепления двух соссдннх проводников должны быть смещены друг относительно друга на расстояние Л/4 (12 - 1), В 1 сзогоре с двмя проводниками такос смсщсннс нс обязательно.Грубая настройка резонатора выполняется в первом варианте изменением положения, во втором вариантс - изменением длины элементов 3, которые крепят проводники 1 и 2.Плавную настройку резонатора, изображенного на фиг, 1, можно выполнять несколькими способами: изменением положения штырей 4, гсометрии пролетного канала или смкости мскду П 1 оводником 1 (1 ли 2) и торцом резонатора. В местс крепления одного проводника к торцу резонатора, играющего одновременно роль заземляющего элемента, другой проводник нс должен иметь электрического контакта с этим торцом. Промежуток мскду торцом и проВодником можно регулировать, изменяя емкость, образуемую этими элементами, а следовательно, и частоту резонатора.Плавную настройку резонатора, изображснного на фиг. 3, мокно ОсущсстВлять изменением положения штырей 4, геометрии пролетного канала или емкости между проводниками 1 и 2 и торцом резонатора.Для облегчения настройки резонатора все его элементы делаются подвижными.После определения их положения рабочаямодель резонатора изготавливается с жестко закрепленными элементами,Формула изобретения1. Ускоряющая система, содержащая цилиндрический резонатор с ускоряющими электродами, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, настройки на рабочую частоту и уменьшения поперечных размеров ее, она нагружена п проводниками, расположенными параллельно оси резонатора на одинаковом от нее расстоянии, равномерно по окружности, и заземленными па корпус резонатора таким образом, что точки заземления на одном проводнике смещены одна относительно другой на Х/2, а точки заземления двух соседних проводников смещены друг относительно друга на расстоянии Х/4 (и - 1), кроме 5 того, резонатор нагружен поперечнымиштырями, прикрепленными одним концом и проводникам резонатора или к кожуху резонатора, а другим концом - к ускоряющим электродам.102. Система по п. 1, отличающаясятем, что проводники резонатора крепятся к его кожуху таким образом, что длина двух соседних элементов крепления и отрезка 15 проводника между этими элементами кратна Х/2.586780 е Па -г Е ед А. Камышникова каз 203 Изд. ЪЪ 122В 11 ИИПИ Государстпспи по делам изоорстси 113035, Ж, Раушс Загорская типографя У лцграфпзда га 11 оссп,тпспоткома Редактор О. Филиппова Тираж 856го комитета ССС0 и открытийкая нао., д. 4,5 рректор Л, Степанова Подписное