Линейный резонансный ускоритель электронов
Техническим результатом полезной модели является повышение коэффициента полезного действия, аксиальная симметрия поля в первой ячейке и двойной уровень мощности на входе секции, увеличение СВЧ мощности в ускоряющей секции, увеличении предельных ускоряющих токов.
Технический результат достигается тем, что в линейном резонансном ускоритель электронов, выходы источника СВЧ мощности последовательно соединены с корректирующим фазовращателем, изогнутыми прямоугольными волноводами с входным шестиполюсным трансформатором типа волны и с входом ускоряющей секции, а выход ускоряющей секции через выходной шестиполюсный трансформатор типа волны соединен прямоугольным волноводом с поглощающей нагрузкой.
1 с.п.ф. 3 илл.
Полезная модель относится к подклассу Н05Н плазменная техника; получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов; получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов, конкретно к созданию линейных резонансных ускорителей электронов.
Известен линейный ускоритель электронов, содержащий форвакуумные и высоковакуумные насосы, накальный трансформатор инжектора, вакуумные задвижки, инжектор электронов, электромагнитные линзы, диафрагмированный волновод, фокусирующие катушки, вакуумный кожух, выпускное окно, высокочастотную поглощающую нагрузку, импульсный трансформатор, магнетрон (или клистрон) - источник СВЧ мощности, направленный измерительный ответвитель, фазовращатель, вакуумное волновое окно, модулятор СВЧ источника, пульт дистанционного управления. О.А.Вальднер. Линейные ускорители электронов. - М.: Атомиздат, 1966. С.12. Недостатком такой схемы построения линейного ускорителя электронов является невысокая энергия на выходе ускорителя, которая определяется в основном заданной мощностью СВЧ источника.
Известен линейный ускоритель электронов, содержащий пульт управления, стабилизированный выпрямитель, электронный инжектор, диафрагмированный волновод, СВЧ генератор (магнетрон), генераторный блок, импульсный модулятор, высоковольтный выпрямитель, выпускное окно, систему развертки пучка на выходе, датчик тока, стойку питания, высоковакуумные насосы, фокусирующий соленоид. Е.А.Абрамян. Промышленные ускорители электронов. - М.: Энергоатомиздат, 1986. С.159. Недостатком данного ускорителя является значительно увеличенная масса системы СВЧ питания ускорителя, поскольку используется на порядок более мощный современный магнетрон и питание от сети 50 Гц, что многократно увеличивает стойку силового питания и стойку питания магнетрона и габариты самого коаксиального магнетрона.
Известен линейный ускоритель электронов с использованием энергии поля излучения пучка, содержащий ускоряющую секцию и соединенные через фазовращатель накопительную секцию, в тракте резонатора бегущей волны между секциями установлен дефлектор, ускоритель включает также так же систему инжекции электронов, вакуумную систему, фокусирующую систему, модулятор, СВЧ генератор, систему высоковольтного питания, пульт дистанционного управления, выходные устройства для регистрации параметров пучка, систему охлаждения. Б.Ю.Богданович, В.А.Останин, А.В.Шальнов, В.В.Яненко. Линейный ускоритель электронов с использованием энергии поля излучения пучка. Сб. Ускорители. - М.: Энергоатомиздат, выпуск 20, 1981. С.72-76. Прототип. Недостатком данной схемы является низкий коэффициент полезного действия.
Техническим результатом полезной модели является повышение коэффициента полезного действия, аксиальная симметрия поля в первой ячейке и двойной уровень мощности на входе секции, увеличение СВЧ мощности в ускоряющей секции, увеличении предельных ускоряющих токов.
Технический результат достигается тем, что в линейном резонансном ускоритель электронов, содержащий высокочастотную систему с ускоряющей секцией, корректирующий фазовращатель, систему инжекции электронов, вакуумную систему, фокусирующую систему и источник СВЧ-мощности, выходные устройства для регистрации параметров пучка, отличающийся тем, что выходы источника СВЧ мощности последовательно соединены с корректирующим фазовращателем, изогнутыми прямоугольными волноводами с входным шестиполюсным трансформатором типа волны и с входом ускоряющей секции, а выход ускоряющей секции через выходной шестиполюсный трансформатор типа волны соединен прямоугольным волноводом с поглощающей нагрузкой.
Полезная модель поясняется на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.
На фиг.1 схематически изображен линейный резонансный ускоритель заряженных частиц, где: 1 - источник СВЧ мощности, 2 - поглощающие нагрузки, 3 - ускоряющая секция, 4 - корректирующий фазовращатель, 5 - фокусирующая система, 6 - выходные устройства, 7 - приборы контроля огибающей импульса, 8 - система высоковольтного питания, 9 - инжектор электронов, 10 - высоковакуумные насосы, 11 - импульсный модулятор, 12 - стойка питания, 13 - пульт управления.
На фиг.2 представлен разрез по линии А-А, раскрывающий соединение изогнутых волноводов с генератором и входным трансформатором типа волны.
На фиг.3 представлен разрез по линии Б-Б, раскрывающий соединение выходного трансформатора типа волны с поглощающими нагрузками 2.
Ускоритель работает следующим образом. С двух выходов источника СВЧ мощности 1 по изогнутым прямоугольным волноводам энергия с помощью корректирующего фазовращателя 4 по входному шестиполюсного трансформатору типа волны поступает на вход ускоряющей секции 3 симметрично с двух сторон. При этом достигается аксиальная симметрия поля на оси выходного трансформатора типа волны и отсутствует радиальная составляющая электрического поля на оси ускоряющей секции 3 и входного трансформатора типа волны. В итоге повышается величина ускоряемого тока пучка заряженных частиц (электронов) и в два раза снижается тепловая нагрузка оставшейся СВЧ мощности на каждой волноводной поглощающей нагрузке 2. Ускоритель управляется с пульта управления 13. Стойка электропитания 12 обеспечивает электроэнергией все системы ускорителя. Мощность через систему высоковольтного питания 8 импульсного модулятора 11 поступает в источник СВЧ мощности 1 и с двух выходов через изогнутые волноводы с корректирующим фазовращателем 4 поступает через шестиполюсной трансформатор типа волны в ускоряющую секцию 3. Остатки СВЧ мощности поглощаются через выходной шестиполюсный трансформатор типа волны в волноводных поглощающих нагрузках 2. Параметры пучка контролируются выходными устройствами 6. Вакуум в ускоряющей секции обеспечивается высоковакуумными насосами 10.
Линейный резонансный ускоритель электронов, содержащий высокочастотную систему с ускоряющей секцией, корректирующий фазовращатель, систему инжекции электронов, вакуумную систему, фокусирующую систему и источник СВЧ-мощности, выходные устройства для регистрации параметров пучка, отличающийся тем, что выходы источника СВЧ мощности последовательно соединены с корректирующим фазовращателем, изогнутыми прямоугольными волноводами с входным шестиполюсным трансформатором типа волны и с входом ускоряющей секции, а выход ускоряющей секции через выходной шестиполюсный трансформатор типа волны соединен прямоугольным волноводом с поглощающей нагрузкой.
