Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц

Полезная модель относится к ускорительной технике и может быть использована при создании резонансных ускорителей заряженных частиц.

Технический результат полезной модели заключается в увеличении мощности в ускоряющей секции и снижении мощности в прямоугольных волноводах двойного резонатора бегущей волны.

Технический результат достигается тем, что в высокочастотной системе резонансного ускорителя заряженных частиц на входе и выходе ускоряющей секции установлены входной и выходной десятиполюсные трансформаторы типа волны, каждый из которых соединен с дополнительными плечами направленных ответвителей и фазовращателями, источники СВЧ-мощности последовательно соединены с корректирующим фазовращателями и через волноводный Т-образный тройник с задающим СВЧ генератором. Ускоряющая секция выполнена в виде диафрагмированного волновода. Источники СВЧ мощности выполнены в виде клистронов. Источники СВЧ мощности выполнены в виде магнетронных усилителей. Задающий СВЧ генератор выполнен в виде магнетрона или клистрона.

1 с.п.ф. 4 з.п.ф. 3 илл.

Полезная модель относится к ускорительной технике и может быть использована при создании резонансных ускорителей заряженных частиц.

Известна высокочастотная резонансная система, содержащая резонатор бегущей волны, выполненный в виде изогнутого волновода и последовательно установленных фазовращателя и двух плечей направленного ответвителя, источник СВЧ-мощности, соединенный с одним плечом направленного ответвителя. И.В.Лебедев. Техника и приборы сверхвысоких частот. Т1. Техника сверхвысоких частот. Под ред. Академика H.Д.Девяткова. Изд. 2-е, Учебник, М.: «Высшая школа», 1970 г., СВЧ. Высокочастотная резонансная система позволяет лишь проводить испытание в кольцевом волноводе.

Известна высокочастотная система питания, где ускоряющая секция с фазовращателем подключена к высокочастотному генератору в виде элемента резонатора бегущей волны через волноводный направленный ответвитель. В.А.Дворников, Е.Д.Жижин, Р.Г.Кузнецов и др. Исследование физических процессов ускорения запасенной энергией предельных плотностей зарядов в секциях круглого диафрагмированного волновода. Ядерная физика и инжиниринг, 2011, том 2, 1, с.3-17.

Известна высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, содержащая резонатор бегущей волны, выполненный в виде изогнутого волновода и последовательно установленных фазовращателя и двух плечей направленного ответвителя, источник СВЧ-мощности, соединенный с одним плечом направленного ответвителя, в которой между плечом направленного ответвителя, входящим в резонатор бегущей волны, и фазовращателем установлена ускоряющая система, а в одном из внешних плечей направленного ответвителя установлена поглощающая нагрузка. Патент Российской Федерации на полезную модель 94103, H05H 7/00, 2010 г. Прототип. Полезная модель обеспечивает во всем диапазоне частот от 10 до 1 ГГц коэффициент увеличения мощности в резонаторе бегущей волны от 2 до 40. Это позволяет увеличить предельные ускоряющие токи заряженных частиц и предельные темпы ускорения без пробоев.

Технический результат полезной модели заключается в увеличении мощности в ускоряющей секции и снижении мощности в прямоугольных волноводах двойного резонатора бегущей волны.

Технический результат достигается тем, что в высокочастотной системе резонансного ускорителя заряженных частиц, содержащей резонатор бегущей волны, выполненный в виде изогнутого волновода и последовательно установленных фазовращателя и плечей направленного ответвителя, источник СВЧ-мощности, соединенный с одним плечом направленного ответвителя, в которой между плечом направленного ответвителя, входящим в резонатор бегущей волны, и фазовращателем установлена ускоряющая секция, а в одном из внешних плечей направленного ответвителя установлена поглощающая нагрузка, на входе и выходе ускоряющей секции установлены входной и выходной десятиполюсные трансформаторы типа волны, каждый из которых соединен с дополнительными плечами направленных ответвителей и фазовращателями, источники СВЧ-мощности последовательно соединены с корректирующим фазовращателями и через волноводный Т-образный тройник с задающим СВЧ генератором. Ускоряющая секция выполнена в виде диафрагмированного волновода. Источники СВЧ мощности выполнены в виде клистронов. Источники СВЧ мощности выполнены в виде магнетронных усилителей. Задающий СВЧ генератор выполнен в виде магнетрона или клистрона.

Полезная модель поясняется на фигурах 1-3.

На фиг.1 изображена высокочастотная система ускорителя заряженных частиц, где: 1, 2, 3, 4 - плечи направленных ответвителей, 5 - источник СВЧ мощности, 6 - направленные ответвители, 7 - волноводные поглощающие нагрузки, 8 - входной десятиполюсный трансформатор типа волны, 9 - корректирующие фазовращатели, 10 - задающий СВЧ генератор, 11 - выходной десятиполюсный трансформатор типа волны, 12 - ускоряющая секция.

На фиг.2 изображен вид по стрелке А резонансной высокочастотной ускоряющей системы.

На фиг.3 схематически изображен вид по стрелке А с подключением дополнительных направленных ответвителей 6, источников СВЧ мощности 5 и задающего СВЧ генератор 10.

Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц работает следующим образом.

От задающего СВЧ генератора мощности 10 сигнал подают через корректирующие фазовращатели 9 на входы четырех источников СВЧ мощности 5 и далее во входные плечи 1 направленных ответвителей 6.

К выходным плечам 4 направленных ответвителей 6 подсоединены волноводные поглощающие нагрузки 7.

С выходных плечей 4 сигналы поступают через изогнутые прямоугольные волноводы на входы входного десятиполюсного трансформатора типа волны 8, где складываются и СВЧ мощность через выходной десятиполюсный трансформатор типа волны 11, через фазовращатели 9 и изогнутые прямоугольные волноводы поступает во вторые входные плечи 3 направленных ответвителей 6.

После включения источников СВЧ мощности 5 по окончании переходного процесса СВЧ мощность в волноводные поглощающие нагрузки 7 не поступает, а вся циркулирует в двойном резонаторе бегущей волны с ускоряющей секцией 12.

Такое исполнение модели позволяет создать линейный ускоритель заряженных частиц (например, электронов) с СВЧ мощностью в 4 раза большей, либо при заданной СВЧ мощности питания использовать источники СВЧ мощности 1 с уровнем в 4 раза ниже.

1. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, содержащая резонатор бегущей волны, выполненный в виде изогнутого волновода и последовательно установленных фазовращателя и плечей направленного ответвителя, источник СВЧ-мощности, соединенный с одним плечом направленного ответвителя, в которой между плечом направленного ответвителя, входящим в резонатор бегущей волны, и фазовращателем установлена ускоряющая секция, а в одном из внешних плечей направленного ответвителя установлена поглощающая нагрузка, отличающаяся тем, что на входе и выходе ускоряющей секции установлены входной и выходной десятиполюсные трансформаторы типа волны, каждый из которых соединен с дополнительными плечами направленных ответвителей и фазовращателями, источники СВЧ-мощности последовательно соединены с корректирующим фазовращателями и через волноводный Т-образный тройник с задающим СВЧ генератором.

2. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что ускоряющая секция выполнена в виде диафрагмированного волновода.

3. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что источники СВЧ мощности выполнены в виде клистронов.

4. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что источники СВЧ мощности выполнены в виде магнетронных усилителей.

5. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что задающий СВЧ генератор выполнен в виде магнетрона или клистрона.