Линейный резонансный ускоритель электронов

Полезная модель относится к ускорительной технике. Техническим результатом полезной модели является реализация симметризации ускоряющего поля относительно оси круглого диафрагмированного волновода, позволяющая увеличить ускоряемые токи электронов в линейном многосекционном ускорителе. Технический результат достигается тем, что линейный резонансный ускоритель электронов, выполнен многосекционным, каждая секция диафрагмированного волновода содержит на входе симметричный ввод СВЧ-мощности, в виде Т-образного делителя и изогнутых волноводов, где основной волновод подключен к СВЧ-генератору, причем два выходных плеча Т-образного делителя симметрично относительно оси диафрагмированного волновода подключены к входному трансформатору типа волны, а два симметрично расположенных выхода СВЧ-мощности из круглого диафрагмированного волновода через выходной трансформатор типа волны подключены к поглощающим нагрузкам, на входе СВЧ-тракта каждой ускоряющей секции во входном плече источника СВЧ-мощности установлен фазовращатель. 1 с.п.ф. 2 з.п.ф. 1 илл.

Полезная модель относится к ускорительной технике и может быть использована при создании линейных ускорителей электронов.

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. Недостатком данной схемы является низкий коэффициент полезного действия.

Известен линейный резонансный ускоритель электронов, содержащий высокочастотную систему с ускоряющей секцией, систему инжекции электронов, вакуумную систему, фокусирующую систему и источник СВЧ-мощности, выходные устройства для регистрации параметров пучка, в котором высокочастотная система резонансного ускорителя электронов содержит диафрагмированный волновод с входным и выходным шестиполюсными трансформаторами типа волны, причем прямоугольный волновод соединен с Т-образным волноводным тройником и через входной трансформатор типа волны соединен с входом ускоряющей секции, а выходы ускоряющей секции соединены через выходной трансформатор типа волны с волноводными поглощающими нагрузками. Патент Российской Федерации на полезную модель 118156, МПК: H05H 9/00, 2011 г. Прототип.

Недостатком прототипа является низкая энергия электронов на выходе ускорителя.

Техническим результатом полезной модели является реализация симметризации ускоряющего поля относительно оси диафрагмированного волновода, позволяющая увеличить ускоряемые токи электронов в линейном многосекционном ускорителе и возможность повышения энергии на выходе ускорителя.

Технический результат достигается тем, что линейный резонансный ускоритель электронов, содержащий высокочастотную систему с диафрагмированным волноводом с входным и выходным трансформаторами типа волны, в которой прямоугольный волновод соединен с Т-образным волноводным тройником и через входной трансформатор типа волны соединен с входом ускоряющей секции, а выходы ускоряющей секции соединены через выходной трансформатор типа волны с волноводными поглощающими нагрузками, систему инжекции электронов, вакуумную систему, фокусирующую систему, источник СВЧ-мощности и выходные устройства для регистрации параметров пучка, выполнен многосекционным, каждая секция диафрагмированного волновода содержит на входе симметричный ввод СВЧ-мощности, в виде Т-образного делителя и изогнутых волноводов, где основной волновод подключен к СВЧ-генератору, причем два выходных плеча Т-образного делителя симметрично относительно оси диафрагмированного волновода подключены к входному трансформатору типа волны, а два симметрично расположенных выхода СВЧ-мощности из круглого диафрагмированного волновода через выходной трансформатор типа волны подключены к поглощающим нагрузкам, на входе СВЧ-тракта каждой ускоряющей секции во входном плече источника СВЧ-мощности установлен фазовращатель. Ускоряющие секции высокочастотной системы выполнены в виде круглых диафрагмированных волноводов с симметризованными относительно оси трансформаторами типа волны. Источники СВЧ-мощности выполнены в виде магнетронных усилителей или в виде клистронов.

Сущность полезной модели поясняется на чертеже, где: 1 - задающий генератор; 2 - направленный ответвитель; 3 - фазовращатель; 4 - направленный ответвитель, 5 - клистрон, 6 - Т-образный волноводный тройник; 7 - входной трансформатор типа волны; 8 - ускоряющая секция (волновод); 9 - выходной трансформатор типа волны; 10 - нагрузка; 11 - магнитная система фокусировки; 12 - инжектор.

Линейный резонансный ускоритель электронов работает следующим образом.

Момент включения инжектора 12 синхронизируют с моментом включения Источника СВЧ-мощности (клистроном) 5. СВЧ-мощность подают во все ускоряющие секции 8. СВЧ-мощность через направленный ответвитель 2 от задающего генератора 1 поступает в прямоугольный волновод и далее через направленный ответвитель 4 и фазовращатель 3 на вход клистрона 5. Далее СВЧ-мощность от клистрона 5 передается в Т-образный волноводный тройник 6 и по изогнутым прямоугольным волноводам на два симметричных входа во входной трансформатор типа волны 7. Через ускоряющий волновод 8 СВЧ-мощность поступает в выходной трансформатор типа волны 9 и через два симметричных выхода в нагрузки 10. Ускоряемый пучок фокусируют магнитной системой 11 и переводят в следующую ускоряющую секцию 8, питание которой осуществляют аналогичным образом.

Энергию ускоряемого пучка на выходе регулируют в широких пределах фазовращателями 3.

Симметрии поля во входном трансформаторе типа волны 7 и выходном трансформаторе типа волны 9 позволяют ускорять предельно большие токи, определяемые апертурой диафрагм ускоряющих круглых диафрагмированных волноводов.

1. Линейный резонансный ускоритель электронов, содержащий высокочастотную систему с диафрагмированным волноводом с входным и выходным трансформаторами типа волны, в которой прямоугольный волновод соединен с T-образным волноводным тройником и через входной трансформатор типа волны соединен с входом ускоряющей секции, а выходы ускоряющей секции соединены через выходной трансформатор типа волны с волноводными поглощающими нагрузками, систему инжекции электронов, вакуумную систему, фокусирующую систему, источник СВЧ-мощности и выходные устройства для регистрации параметров пучка, отличающийся тем, что линейный резонансный ускоритель электронов выполнен многосекционным, каждая секция диафрагмированного волновода содержит на входе симметричный ввод СВЧ-мощности в виде T-образного делителя и изогнутых волноводов, где основной волновод подключен к СВЧ-генератору, причем два выходных плеча T-образного делителя симметрично относительно оси диафрагмированного волновода подключены к входному трансформатору типа волны, а два симметрично расположенных выхода СВЧ-мощности из круглого диафрагмированного волновода через выходной трансформатор типа волны подключены к поглощающим нагрузкам, на входе СВЧ-тракта каждой ускоряющей секции во входном плече источника СВЧ-мощности установлен фазовращатель.

2. Линейный резонансный ускоритель электронов по п.1, отличающийся тем, что ускоряющие секции высокочастотной системы выполнены в виде круглых диафрагмированных волноводов с симметризованными относительно оси трансформаторами типа волны.

3. Линейный резонансный ускоритель электронов по п.1, отличающийся тем, что источники СВЧ-мощности выполнены в виде магнетронных усилителей или в виде клистронов.