Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц

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

Технический результат в расширении функциональных возможностей высокочастотной системы с резонатором бегущей волны, а именно возможность использовать ее для ускорения заряженных частиц.

Технический результат достигается тем, что между плечом направленного ответвителя, входящим в резонатор бегущей волны и фазовращателем установлена ускоряющая структура, а в одном из внешних плечей направленного ответвителя установлена поглощающая нагрузка, а ускоряющая структура выполнена в виде круглого диафрагмированного волновода.

1 с.п.ф. 3 н.п.ф. 1 илл

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

Известна высокочастотная система линейного ускорителя электронов, содержащая ускоритель-инжектор, усилитель СВЧ-мощности, импульсный фазовращатель на входе усилителя СВЧ-мощности, задающий генератор и резонатор бегущей волны (РБВ), в виде замедляющей структуры и линии обратной связи с фазовращателем. 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 г, с.72-76.

Известна высокочастотная система линейного ускорителя заряженных частиц, содержащая на входе ускорителя фазовращатель в дополнительном волноводе между двумя секциями накопительной и ускоряющей систем, выход ускоряющей системы соединен через фазовращатель с входом накопительной системы, в тракте резонатора бегущей волны между секциями установлен дефлектор. 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 г, с.72-76.

Недостатками вышеуказанных схем является низкий коэффициент полезного действия.

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. Т.1. Техника сверхвысоких частот. Под ред. Академика Н.Д. Девяткова. Изд. 2-е, Учебник, М., «Высшая школа», 1970 г., с.354. Прототип. Высокочастотная резонансная система позволяет повышать энергию в кольцевом волноводе для проведения испытаний.

Технический результат полезной модели заключается в создании кольцевого резонатора бегущей волны и расширении функциональных возможностей высокочастотной системы, а именно возможность использовать ее для ускорения заряженных частиц.

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 двух плечей направленного ответвителя, источник СВЧ-мощности, соединенный с одним плечом направленного ответвителя между плечом направленного ответвителя, входящим в резонатор бегущей волны и фазовращателем установлена ускоряющая структура, а в одном из внешних плечей направленного ответвителя установлена поглощающая нагрузка. Ускоряющая структура выполнена в виде круглого диафрагмированного волновода. Источник СВЧ-мощности выполнен в виде магнетрона. Источник СВЧ-мощности выполнен в виде клистрона.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически изображена высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, где: 1 - входное плечо направленного ответвителя, на входе которого установлен источник СВЧ мощности, 2 - второе плечо направленного ответвителя с установленной поглощающей согласованной нагрузкой, 3 - третье плечо направленного ответвителя с установленным фазовращателем, 4 - плечо направленного ответвителя, соединенное с ускоряющей системой, 5 - источник СВЧ мощности, 6 - направленный ответвитель, 7 - поглощающая согласованная нагрузка, 8 - ускоряющая система, 9 - фазовращатель.

К плечу 1 направленного ответвителя 6 подводят энергию от источника СВЧ-мощности 5, а на плече 2 направленного ответвителя 6 подключена волноводная поглощающая согласованная нагрузка 7, в которую поступает СВЧ мощность в начальный момент импульса. СВЧ мощность поступает до окончания переходного процесса заполнения всего кольцевого резонатора бегущей волны, представляющего собой замкнутую систему 4 - 8 - 9 - 3.

Из плеча 4 направленного ответвителя 6 через ускоряющую систему 8 и волноводный фазовращатель 9 СВЧ мощность поступает в плечо 3 направленного ответвителя 6, основная часть которой поступает в плечо 4, а небольшая доля часть переходит в плечо 2 направленного ответвителя 6 и поступает в поглощающую нагрузку 7 в противофазе с волной от магнетрона или клистрона 5.

По окончании переходного процесса амплитуды волн, поступающих в плечо 2 направленного ответвителя 6 из плеча 1 и из плеча 3 направленного ответвителя 6 при резонансном значении коэффициента связи направленного ответвителя 6 и достижении в кольце резонатора бегущей волны целого числа волн с помощью фазовращателя 9 сравниваются.

После этого мощность от магнетрона или клистрона 5 полностью поступает в кольцо резонатора бегущей волны. При этом во всем диапазоне частот от 10 до 1 ГГц коэффициент увеличения мощности в резонаторе бегущей волны с ускоряющей системой 8 может достигать величины от 2 до 40. Это позволяет увеличить предельные ускоряющие токи заряженных частиц в 1,5-6 раз и предельные темпы ускорения без пробоев до 20 МэВ/м.

1. 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, отличающаяся тем, 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.

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

3. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что источник СВЧ-мощности выполнен в виде магнетрона.

4. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что источник СВЧ-мощности выполнен в виде клистрона.