Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц

 

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

Задачей предлагаемого решения является разработка высокочастотной системы резонансного ускорителя заряженных частиц с более высокими параметрами.

Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия и упрощении конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что dысокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, включающая последовательно соединенные импульсный источник питания, магнетронный генератор с выходным трансформатором, к которому присоединен ускоряющий резонатор, согласно решению электрическая длина выходного трансформатора магнетрона равна целому числу полуволн колебаний на резонансной частоте ускоряющего резонатора, при этом магнетрон выполнен с возможностью настройки на резонансную частоту ускоряющего резонатора.

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

Известна высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, включающая в себя импульсный сверхвысокочастотный генератор, выполненный на амплитроне с положительной обратной связью, и ускоряющий резонатор, подключенный в боковую стенку волновода, включенного между выходом амплитрона и согласованной нагрузкой (см. авторское свидетельство СССР 674629, МПК Н05Н 7/02).

К недостаткам этой высокочастотной системы следует отнести низкий коэффициент полезного действия (КПД) из-за рассеяния части мощности сверхвысокочастотных колебаний в согласованной нагрузке.

Известна высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, где между выходом импульсного магнетронного генератора и ускоряющим резонатором включен циркулятор. Циркулятор представляет собой шестиполюсник, в котором передача мощности происходит с малым ослаблением, а отраженная волна из-за рассогласования между выходом циркулятора и ускоряющим резонатором поглощается в ферритовом элементе циркулятора (Ю.М.Ципенюк «Фундаментальные и прикладные исследования на микротроне» М. Физматлит, 2009. - 424 с).

Недостатком такой высокочастотной системы является низкий коэффициент полезного действия в связи с рассеянием части мощности в циркуляторе, обусловленного рассогласованием между выходом циркулятора и ускоряющим резонатором.

Известна высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, содержащая генератор СВЧ мощности, в качестве которого используется серийный перестраиваемый магнетрон, ускоряющий резонатор с волноводным переходником и согласующий ферритовый циркулятор с развязкой, равной 20 дБ. Ускоряющий резонатор подключен через волноводный переходник к согласующему ферритовому циркулятору, а циркулятор к выходу магнетрона (Бондусь А.А., Горбачев В.П., Степанчук В.П., Сборник докладов одиннадцатого международного совещания по применению ускорителей заряженных частиц в промышленности и медицине (ICAA05). - СПбГУ, 2005 - С.19-22).

Недостатком является объемность высокочастотной системы и низкий коэффициент полезного действия.

Наиболее близкой по технической сущности является высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, где между выходом импульсного магнетронного генератора и ускоряющим резонатором включен ферритовый вентиль, четырехполюсное устройство, пропускающее прямую волну с малым ослаблением и поглощающее отраженную волну. Ферритовый вентиль с резонансным поглощением и расположением ферритовых платин на противоположных стенках внутри волновода обеспечивает поглощение отраженной мощности от ускоряющего резонатора. (Ю.М.Ципенюк «Фундаментальные и прикладные исследования на микротроне» М. Физматлит, 2009. - 424 с).

К недостаткам данной высокочастотной системы следует отнести низкий коэффициент полезного действия, обусловленного рассеянием части мощности из-за рассогласования между выходом вентиля и ускоряющим резонатором.

Задачей предлагаемого решения является разработка высокочастотной системы резонансного ускорителя заряженных частиц с более высокими параметрами.

Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия и упрощении конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что dысокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, включающая последовательно соединенные импульсный источник питания, магнетронный генератор с выходным трансформатором, к которому присоединен ускоряющий резонатор, согласно решению электрическая длина выходного трансформатора магнетрона равна целому числу полуволн колебаний на резонансной частоте ускоряющего резонатора, при этом магнетрон выполнен с возможностью настройки на резонансную частоту ускоряющего резонатора.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически изображена высокочастотная система, где

1 - импульсный источник питания;

2 - магнетронный генератор;

3 - выходной трансформатор;

4 - ускоряющий резонатор.

Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц содержит последовательно соединенные импульсный источник питания 1, магнетронный генератор 2 с выходным трансформатором 3 и ускоряющий резонатор 4. Электрическая длина трансформатора 3 равна целому числу полуволн колебаний на собственной частоте ускоряющего резонатора 4.

Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц работает следующим образом.

Ускоряющий резонатор 4 для получения максимальной мощности работает в согласованном режиме в пределах полосы частот, содержащей собственную частоту этого резонатора с передающей линией. Магнетронный генератор (магнетрон) 2 также настраивается на резонансную частоту ускоряющего резонатора 4. В этом случае магнетрон сразу нагружается на «холодный» резонатор с коэффициентом стоячей волны по напряжению (КСВН) порядка нескольких единиц и генерирует минимальную мощность. По мере нагружения резонатора ускоряемым током, магнетрон будет работать на меньший КСВН, будет увеличиваться генерируемая мощность и КПД.

Мощность на выходе анодного блока магнетронного генератора 2, запитываемого источником питания 1, через выходной трансформатор 3 с электрической длиной, равной целому числу полуволн, поступает на ускоряющий резонатор 4 с максимальной амплитудой поля и тем же значением фазового сдвига, которое волна имела на выходе анодного блока магнетронного генератора 2. Это обеспечивает максимальную передачу мощности в ускоряющий резонатор 4, а отраженная от него волна поступает в такой же фазе в магнетронный генератор 2.

Присоединение ускоряющего резонатора к выходному трансформатору магнетрона, длина которого равна целому числу полуволн, позволяет повысить коэффициент полезного действия высокочастотной системы резонансного ускорителя заряженных частиц.

Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, включающая последовательно соединенные импульсный источник питания, магнетронный генератор с выходным трансформатором, к которому присоединен ускоряющий резонатор, отличающаяся тем, что электрическая длина выходного трансформатора магнетрона равна целому числу полуволн колебаний на резонансной частоте ускоряющего резонатора, при этом магнетрон выполнен с возможностью настройки на резонансную частоту ускоряющего резонатора.



 

Похожие патенты:

Эффективность снижения шума выпуска маломощных высокооборотных двигателей внутреннего сгорания снегоходов Буран - цель этой настроенной выхлопной резонансной системы.

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к твердотельным импульсным лазерам

Предлагаемый перестраиваемый микрополосковый резонатор СВЧ относится к области СВЧ микроэлектроники и предназначен для работы в составе фильтров СВЧ и генераторах СВЧ в качестве элемента с электрическим управлением резонансной частотой.
Наверх