Способ регулировки режима ускорения в многосекционном линейном ускорителе и устройство для его осуществления

Номер патента: 1292212

Авторы: Капырин, Петренко

ZIP архив

Текст

(59 4 Н 05 Н 9 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ с 12Фиг.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 654058, кл. Н 05 Н 7/60, 197.Авторское свидетельство СССР У 364986, кл. Н 05 Н 7/00, 1971. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА УСКОРЕНИЯ В МНОГОСЕКЦИОННОМ ЛИНЕЙНОМ УСКОРИТЕЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к ускорительной технике и позволяет упростить процедуру настройки режима ускорения, а также повысить точность настройки каждой ускоряющей секции. Устройство содержит возбуждающий генератор 1, импульсные СВЧ-усилители 2,8 и 9, передающие волноводы 3,5,10 и 11, группирователь 4, фазовращатели б и 7, ускоряющие волноводы12 и 13, первичные преобразователи16, низкочастотный усилитель 17, чатотный фильтр 18 и регистратор 19.Пучок 14 пропускают через группирующую и ускоряющую секции. Секции фокусируют и измеряют токи и энергиюпучка 14. В элементах каждой ускоряющей секции посредством первичныхпреобразователей 16, выполненных ввиде пьезоэлектрических преобразователей, закрепленных на наружной поверхности ускоряющих секций череззвукопровод, измеряют амплитуду акустических колебаний. При достиженииминимального значения этой амплитуды фазирование секции прекращают,2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.-ВоВ случае импульсных режимов электромагнитных волн изменения этого давления возбуждают акустические колебания в элементах ускоряющего волновода, а спектр этих колебаний содержит низкочастотные составляющие, частоты которых определяются акустическими свойствами элементов ускоИзобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь зовано для непрерывного контроля режима ускорения в многосекционных линейных ускорителях и для регулирования этого режима, например для точного формирования каждой ускоряющейсекции ускорителя,Цель изобретения - упрощение процедуры настройки режима ускорения иповышение точности настройки каждойускоряющей секции при заданных величинах тока и СВЧ-мощности.Если задана величина тока пучкапри данной мощности ускоряющих волн,то приращение энергии пучка в каждомускоряющем волноводе ускорителя определяется частью энергии пропускаемыхчерез. ускоритель электромагнитныхволн, эффективно переданной пучкупри его ускорении. Не использованнаяна ускорение пучка часть энергииСВЧ-волн поглощается в элементах ускоряющего волновода (диафрагмы, стенки, поглощающая нагрузка), вызываяв последних акустические колебания.Электромагнитная волна с напряженностью магнитного поля Н = (О,Н ,0)и напряженностью электрического поля Е = (Е ,0,0), поглощаясь в элементах ускоряющего волновода, вызывает в них появление вихревых токовс плотностью 1 = (1,0,0) = гой Н,которые., в свою очередь, вызываютв проводящей среде элементов ускоряющего волновода наличие плотностиэлектродинамических сил й = (0,0,й )=. электромагнитная волна проникает впроводящую среду лишь на глубинускин-слоя г = О, так что электродинамические силы действуют в тонкомскин-слое 3 , поэтому их можно рассматривать как давление Р на поверхность среды: 5 ФО 15 го 25 зо ряющего волновода и параметрами СВЧ-импульсов. Чем меньше амплитуда этих акустических колебаний, тем меньше не использованная на ускорение пучка часть энергии электромагнитных ускоряющих волн, т,е, тем большее приращение энергии получает пучок в ускоряющем волноводе, Это обстоятельство используется для контроля режима ускорения, который считается оптимальным при минимуме амплитуды акустических колебаний элементов, ускоряющих пучок волноводов.На фиг,1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг,2 - пьезоэлектрический преобразователь; на фиг,3 - характерные спектры акустических сигналов в поглощающей нагрузке ускоряющего волновода в зависимости от частоты посылок импульсов тока пучка ускоряемых частиц; на фиг, 4 то же, в зависимости от длительности импульсов тока пучка ускоренных частиц; на фиг.5 - характерная зависимость амплитуды акустическогосигнала в зависимости от угла фазовой расстройки ускоряющего водно- вода, изменяемого посредством фазовращателя от О до 27,Устройство (фиг.1) содержит возбуждающий генератор 1, соединенный с первым импульсным СВЧ-усилителем 2, волны от которого через передающий волновод 3 подаются в группирователь 4 и в другой передающий волновод 5, а из него через фазовращатели б и 7 - на импульсные СВЧ-усилители 8 и 9, соединенные передающими волноводами 1 О и 11 с соответствующими ускоряющими волноводами 12 и 13, в которых происходит ускорение пучка 14, причем волноводы 12 и 13 и группирователь 4 соединены элементом 15, последовательно соединенные пьезоэлектрический преобразователь 16, механически прикрепленный снаружи данного и-ускоряющего волновода, низкочастотный усилитель 17, частотный фильтр 18, выход которого соединен с первым входом регистратора 19,второй вход которого соединен с и-фазовращателем.В конструкции первичного преобразователя (фиг,2) на элементах ускоряющих волноводов снаружи устанав 3 12922ливают пьезоэлектрические преобразователи, содержащие латунный акустический канал 20 (время распространения звукового сигнала порядка 5 хх 10 с) с матрицей для пьезокерамического диска 21, Фиксируемого с помощью прижимающего электрода 22,изолированного от экранирующего корпуса преобразователя 23 посредствомнаправляющего полиэтиленового цилиндра 24 и полиэтиленового уплотнителя25. Прижимающий электрод имеет изолированный от корпуса электрический вывод через разъем 26. Акустическиеколебания элементов ускоряющего волновода по звукопроводу достигаютпьезокерамического диска 21 и, деформируя его, создают на обкладкахдиска обусловленный прямым пьезоэфФектом сигнал, который после усиления низкочастотным усилителем 17(К = 40 дБ) через полосовой фильтр318 (полоса пропускания 20 кГц) Фиксируется на регистрирующем прибрре(например, двухкоординатный потенциометр),Характерные частоты собственныхколебаний элементов ускоряющего волновода определяют с помощью анализатора спектра (0,4 - 600 кГц). Изучают изменения спектральных составляющих сигналов в зависимости от режимов ускорения пучка (фиг,3 и 4) вшироком диапазоне токов пучка(1 О - 1,5 А) и длительностей импульсов тока (310 - 5 10 с).Проверяют возможность контроля оптимального режима ускорения по минимуму сигнала на регистраторе (Фиг.5)в диапазоне частот посылок импульсов тока 5 - 900 Гц,Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующимобразом.45Импульс электромагнитных волн от возбуждающего генератора 1 поступает на импульсный СВЧ-усилитель 2, далее - по передающему волноводу 3 в группирователь 4. Часть электромагнитных волн по передающему волноводу 5 через Фазовращатели 6 и 7 поступает на другие импульсные СВЧ- усилители 8 и 9 соответственно, а от них - передающим волноводам 1 О и 11 и в ускоряющие волноводы 12 и 13. Электромагнитная волна в ускоряющем волноводе, отдав часть своей энергии на ускорение пучка 14, пог 12лощается в элементах этого волновода и вызывает в них акустические колебания, амплитуда которых измеряется пьезоэлектрическим преобразователем 16, сигнал от которого после усиле" ния низкочастотным усилителем 17 через полосовой фильтр 18 поступает на регистратор 19, Минимального сигнала от пьезоэлектрического преобразователя 16 добиваются, изменяя (при заданных значениях тока пучка, мощности возбуждения и СВЧ-усиления) режим Фазовращателя 6 (для случая расположения преобразователя 16 на ускоряющем волноводе 12, т,е, для случая контроля режима ускорения пучка в ускоряющем волноводе 12), а непрерывный контроль оптимального режима ускорения, т.е. контроль максимальной части энергии, отдаваемой пучку в ускоряющем волноводе, сводится к контролю минимума сигнала на регистраторе 19.Для измерения амплитуды акустических колебаний пьезоэлектрический преобразователь прикрепляется снаружи ускоряющего пучок волновода. Для контроля режима ускорения конт 1 олируют минимум амплитуды сигнала с датчика, а не измеряют ток и энергию пучка, периодически помещая датчик под пучок, кроме того, нет необходимости в отклонении пучка и прерывании процесса сильноточного ускорения.Таким образом, существует принципиальная воэможность широкого использования предлагаемого способа и реализующего его устройства для быстрого контроля режима ускорения в многосекционных линейных ускорителях, контроля и выявления критических моментов в работе ускоряющих волноводов, например высокочастот-, ных пробоев, ухудшения свойств поглощающих нагрузок задолго до аварийного выхода этих волноводов из строя. Это позволяет увеличить срок службы ускоряющих волноводов за счет своевременной диагностики состояния элементов этих дорогостоящих устройств с помощью предлагаемого устройства (увеличение в процессе эксплуатации амплитуды акустических колебаний в элементах ускоряющих вол" новодов при прочих равных условиях ускорения пучка указывает на снижение эффективности работы ускоряющих волноводов, на уменьшение части энер5 129гии, передаваемой ускоряемому в нихпучку). Способ позволяет оперативно оценивать режим ускорения во время непрерывной работы ускорителя в широком диапазоне токов пучка, длительностей и частот посылок импульсов тока пучка. Тот Факт, что скорость распространения звуковых волн много меньше скорости распространения электромагнитных колебаний, а также .использование в устройстве частотных фильтров, делают устройство, реализующее предлагаемый способ, помехоустойчивым. Формула изобретения 1. Способ регулировки режима ускорения в многосекционном линейном ускорителе, заключающийся в пропускании пучка через группирующую и ускоряющую секции, Фазировании этих секций и последующем измере нии тока и энергии пучка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения точнос 2212 6ти способа при заданных величинахтока и СВЧ-мощности, измеряют амплитуду акустических колебаний в элементах каждой ускоряющей секции и придостижении минимального значенияэтой амплитуды фазирование секциипрекращают.2. Устройство для регулированиярежима ускорения в многосекционном 10 линейном ускорителе, содержащее набор первичных преобразователей, выходы которых соединены с входамиблока регистрации, входы которогосоединены с управляющими входами фа зовращателей, установленных в каналах ВЧ питания секций, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и упрощения конструкции, первичные преобразователи 20 выполнены в виде пьезоэлектрическихпреобразователей и установлены нанаружной поверхности элементов ускоряющих секций..3. Устройство по п.2, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что креплениепьезоэлектрических преобразователейк элементам ускоряющих секций осуществлено через звукопровод.129222 Длшпеиьнпсаь аюдлоР тра 1540 % Р 70 Ри го го О КкГц ЮО гю г.Ф Дюитююкав импдлсаР тра-ТИРЯпитеююсю импульс там-я О Ф

Смотреть

Заявка

3934181, 04.06.1985

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ А-1758

КАПЫРИН ЮРИЙ ВИКТОРОВИЧ, ПЕТРЕНКО ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: H05H 9/00

Метки: линейном, многосекционном, регулировки, режима, ускорения, ускорителе

Опубликовано: 23.02.1987

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1292212-sposob-regulirovki-rezhima-uskoreniya-v-mnogosekcionnom-linejjnom-uskoritele-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ регулировки режима ускорения в многосекционном линейном ускорителе и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты