Выпускное окно ускорителя (варианты)

Варианты полезных моделей относятся к квантовой электронике, а именно, к ускорительной технике и, в частности, к выпускному окну ускорителя электронов планарной конструкции и выпускному окну ускорителя электронов для вывода сходящихся пучков ускоренных электронов в атмосферу или в газ повышенного давления, которые могут быть использованы, например, в газовых лазерах, электронных пушках и т.д.. По первому варианту выпускное окно ускорителя электронов содержит титановую фольгу, зафиксированную между опорной и поддерживающей решетками, выполненными идентичными из листового титанового материала и соединены с фольгой диффузионной сваркой. По второму варианту выпускное окно ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком в виде цилиндра сформовано из секций, содержащих титановую фольгу, зафиксированную между опорной и поддерживающей решетками, выполненными идентичными из листового титанового материала и соединены с фольгой диффузионной сваркой, при этом секции соединены в цилиндр сваркой плавлением. Цилиндр может быть сформован из одной секции с решетками и фольгой, выполненными из заготовок в виде его развертки. Технический результат - снижение потерь пучка электронов и повышение ресурса. 2н.п.ф-лы,1 з.п.ф-лы, 5 илл.

Варианты полезных моделей относятся к квантовой электронике, а именно, к ускорительной технике и, в частности, к выпускному окну ускорителя электронов планарной конструкции и выпускному окну ускорителя электронов для вывода сходящихся пучков ускоренных электронов в атмосферу или в газ повышенного давления, которые могут быть использованы, например, в газовых лазерах, электронных пушках и т.д.

Известна планарная конструкция выпускного окна ускорителя электронов, содержащая решетку в виде прямоугольной рамки, в проеме которой размещены стержневые перегородки, параллельные его короткой стороне, и с опорной плоскостью, фольгу, размещенную на ней, уплотнитель и прижимную рамку, причем проем рамки герметично закрыт фольгой посредством уплотнителя, прижимной рамки и крепежных элементов (описание к SU 1688775 МПК⁵ Н05Н 5/02, опубликовано: 30.04.1994).

Известно выпускное окно ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком, выполненное в виде цилиндра и набрано из нескольких секций. Объединяющим элементом конструкции является цилиндрический каркас, в котором вырезаны прямоугольные сквозные отверстия. Каждое сквозное отверстие закрыто фольгой прямоугольной формы с размерами большими, чем само отверстие. Фольга уплотнена к каркасу посредством резинового или индиевого уплотнителя. Уплотнитель уложен в паз по периметру прямоугольного отверстия в каркасе. Фольга прижата к уплотнителю прижимными винтами, через прямоугольную опорную решетку. Винты вкручены в глухие отверстия в каркасе (описание к RU 2354086 МПК Н05Н 5/00 (2006.01), опубликовано: 27.04.2009).

Недостатком известных конструкций является потери пучка на ребрах прижимной рамки в первом и каркаса во втором вариантах известных конструкций, а также невысокая надежность конструкции вследствие выбранных средств уплотнения и фиксации фольги.

Задача полезной модели - увеличение выходной мощности излучения, повышение надежности, ресурса и упрощение конструкции планарного выпускного окна ускорителя электронов и выпускного окна ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком.

Технический результат вариантов полезной модели - снижение потерь пучка электронов и повышение ресурса.

Технический результат по первому варианту достигается тем, что в выпускном окне ускорителя электронов, содержащем титановую фольгу, зафиксированную между опорной и поддерживающей решетками, последние выполнены идентичными из листового титанового материала и соединены с фольгой, имеющей крупнозернистую пластинчатую структуру, диффузионной сваркой.

Технический результат по второму варианту достигается тем, что в выпускном окне ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком в виде цилиндра, сформованного из секций, содержащих титановую фольгу, зафиксированную между опорной и поддерживающей решетками, последние выполнены идентичными из листового титанового материала и соединены с фольгой, имеющей крупнозернистую пластинчатую структуру, диффузионной сваркой, при этом секции соединены в цилиндр сваркой плавлением.

При этом цилиндр может быть сформован из одной секции с решетками и фольгой, выполненными из заготовок в виде его развертки.

На фиг.1 показана планарная конструкция выпускного окна ускорителя электронов, на фиг.2 - секция цилиндрического выпускного окна ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком; на фиг.3 - выпускное окно ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком в виде цилиндра, полученного соединением секций сваркой плавление; на фиг.4 - секция - развертка для формообразования цилиндрического выпускного окна с одним сварным швом; на фиг.5 - выпускное окно в виде цилиндра с одним сварным швом.

Выпускное окно ускорителя электронов содержит титановую фольгу 1, зафиксированную между опорной 2 и поддерживающей 3 плоскими решетками. Решетки 2,3 выполнены из листового титанового материала идентичными по форме. Зафиксирована титановая фольга 1 между решетками 2,3 диффузионной сваркой.

Выпускное окно ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком состоит из секций (фиг.2), соединенных сварными швами 4 в цилиндр.

Секция многосекционного выпускного окна ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком в виде цилиндра содержит титановую фольгу зафиксированную между опорной и поддерживающими титановыми решетками, изогнутыми по радиусу кривизны цилиндра. Зафиксирована титановая фольга между решетками диффузионной сваркой, процесс которой совмещают с формообразованием секции.

Выпускное окно ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком может иметь один сварной шов, а цилиндр сформован из одной секции (фиг.4) с решетками и фольгой, выполненными из заготовок в виде его развертки.

В процессе работы выпускного окна ускорителя электронов выполнение опорной и поддерживающих решеток идентичными по форме и соединение их с фольгой диффузионной сваркой позволяет повысить геометрическую прозрачность выпускного окна, обеспечивая при этом вакуум плотное соединение. Выполнение решеток из титанового материала обеспечивает конструкции высокую прочность при одновременном снижении веса. Одинаковые свойства, такие как удельная теплоемкость, удельная теплопроводность и коэффициент линейного расширения, ооеспечивают равномерный нагрев фольги проходящим электронным пучком без образования локальных перегревов и морщин.

Крупнозернистая пластинчатая структура обеспечивает титановой фольге повышенное сопротивление деформации в условиях диффузионной сварки, предотвращая образование морщин в окне на стадии изготовления. Отсутствие морщин на фольге увеличивает ее срок службы, при этом время на обслуживание выпускного окна ускорителя снижается.

Пример.

В заявленных конструкциях опорная и поддерживающие решетки могут быть изготовлены из титановых пластин или листов, например, сплава ВТ 14 толщиной 1,2 мм с развитой поверхностью, в которой имеются круглые, сотовые, прямоугольные или овальные отверстия с перемычками между ними, обеспечивающими оптимальное соотношение между геометрической прозрачностью и устойчивостью конструкции. Фольга сплава ВТ 1 толщиной 40 мкм. Соединение фольги с решетками осуществляют диффузионной сваркой в термокомпрессионной камере при разряжении 10^-1-10^-2 мм рт.ст с проведением нагрева и изотермической выдержки в диапазоне температуры сварки Т_с=(950-1000)° С и давлении 0,2 кгс/мм ².

Соединение секций в цилиндр по второму варианту может быть осуществлено плазменной сваркой.

1. Выпускное окно ускорителя электронов, содержащее титановую фольгу, зафиксированную между опорной и поддерживающей решетками, отличающееся тем, что решетки выполнены идентичными из листового титанового материала и соединены с фольгой, имеющей крупнозернистую пластинчатую структуру, диффузионной сваркой.

2. Выпускное окно ускорителя электронов с радиально сходящимся пучком в виде цилиндра, сформованного из секций, содержащих титановую фольгу, зафиксированную между опорной и поддерживающей решетками, отличающееся тем, что решетки выполнены идентичными из листового титанового материала и соединены с фольгой, имеющей крупнозернистую пластинчатую структуру, диффузионной сваркой, при этом секции соединены в цилиндр сваркой плавлением.

3. Окно по п.2, отличающееся тем, что цилиндр сформован из одной секции с решетками и фольгой, выполненными из заготовок в виде его развертки.