Источник электронов линейного ускорителя

 

Изобретение может быть использовано при наладке ф окусирующих систем линейных ускорителей ХЛУ) резонансного и индукционного типа. ник электронов ЛУ содержит термокатод (ТК) 1 с подогревателем 2 и ТК 3 с автономным подогревателем 4 эмиттирующая поверхность которого меньше эмиттирующей поверхности ТК 1 н которь1й расположен в центре ТК t соосно с ним, а также катод 5 и анод 6 При этом должно выполняться условие 7 0,223()4n(r/r,) . dr, fo где L - длина участка юстировки ЛУ; TO - радиус ТКЗ; г - радиус канала транспортировки ЛУ; d - расстояние между катодом 5 и анодом 6. Упрощается юстировка фокусирующей системы ЛУ путем ннжекции в тракт - транспортировки основного пучка.вспомогательного слаботочного пучка, ко торый выполняет функции электронного зонда. 1 ил. i СД

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН. „„SU„„1400474 (51) 5 Н 05 Н 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ьИЦЮЗМ0

ПЦ еНТВ- ТЕХЮЧЕЗКАЯ

БИБЛИОТЕК А

К ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) I 5 . .09. 90. Бюл. В 34 (2l) 4102921./24-21 (22) 29.07.86 (72) Ю. П. Вахрушин и М. И. Демский

;(53) 62I.384.6(088.8) ,(56) Диденко А. Н., фурман Э. Г., Васильев В; В; Линейные индукционные ускорители для высокочастотной электроники. Релятивистская высокочастотная электроника. Вып. 2 Горький:

1981, с. 22-35.

Вахрушин l0. П., Анацкий А. И. Линейные индукционные ускорители. М.:

Атомиздат, 1978, с. 8-16. (54) ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОНОВ ЛИНЕЙНОГО

УСКОРИТЕЛЯ (57) Изобретение может быть использовано при наладке фокусирующих систем.линейных ускорителей (ЛУ1 резонансного и индукционного типа. Источник электронов ЛУ содержит термокатод (TK) 1 с подогревателем 2 и ТК 3 с автономным подогревателем 4„эмиттирующая поверхность которого меньше эмиттирующей поверхности ТК I н который расположен в центре ТК t соосно с ним, а также катод 5 и анод 6;

При этом должно выполняться условие

Р„

Ld1 l0,223(г,/d) 1n(r/г,)) ° de, "о где L - длина участка юстировки ЛУ;

r — радиус ТКЗ; r „— радиус канала транспортировки ЛУ; 1 — расстояние между катодом 5 н анодом б. Упрощается юстировка фокусирующей системы ЛУ путем инжекции в тракт

Ю транспортировки основного пучка.вспомогательного слаботочного пучка, который выполняет функции электронного зонда. 1 ил.

I 600474

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь" зовяна прн наладке фокусирующих сис-, тем линейных ускорителей резонанс3 ного и индукционного типа.

Целью изобретения является упрощение юстировки фокусир лощей системы линейного ускорителя путем инжекции в ТрЯКТ TpBEICIIOptHpQBKH1 ОСНОННОГО

1 пучка вспомогательного слаботочного

ПУ 4KBð КОТООЫЙ ВЫПОЛНЯЕТ фуНКЦИИ электронного зонда о

Изобретение поясняется чертежом, ня котором дана схема источника элек" )g !

TPOHQB р устройство состоит иэ Основного

Koëüöåâoão катода 1, внутри которого расположен подогреватель 2, н допол( нительного юстировочнОГО кятОдя 3 „РЯСПОЛОжЕННОГО а ОТВЕРС r HH КОЛЬЦЕВОГО катОДЯ j c Катод 3 снабжен ПОДОГ ревятелем 4. ПО периметру катода j расположен прнкятодный электрод 5. Перед катодом, соосно с ним расположен 25 янодный электрод 6

Устройство работает следушщкч образом. Прн включении подогревателя 4

НЯГРЕБЯЕТСЯ ТОЛЬКО ЮСТИРОВОЧНЫЙ КВ» тад 3 и производится юстировка уско- 39 рителя. Б рабочем режиме Включены

Оба подогоевателя 2 и Д и весь катод работает как единое целое, Использование для юстировки слаботочнОГО пучкя c дополнительнОГО кятО да, coocHQI. с основным, позволяет поочередно включать и выключать .От" дельные катушки магнитной системы ускорителя.

Вышедший из источника электронов юстировочный пучок проходит уже яьюстировянный участок ускорительноГО тряктя в маГнитнОм поле н дОстигя" ет grIBÑTKB юсTHpoBKH " TeY же прибли» зительнО ДиаметРОмр чтО и нЯ выхОДе

HCYOrIEIHXB ЭЛЕКТРОНОВ. УЧЯСТОК RICTH ранки содержит несколько нес.ьюстированпых фокусирующих катушек и камеру наблюдения с Фхпооресцирующнм экраном. Hа длине этогo участка пучок движется в магнитном поле только одной иэ юстируемых катушек., проходит участок магнитного поля этой катушки, а затеи участок длиной 3

pQ флюоресцирующего BKpaHB Ha котором происходит расширение пучка по.35 лем прОстрянствеиного зарядя е П эякти" чески величина «ь не превьппает 1-2 N.

ИзменЯЯ поле B юстиРУемОЙ катУшке р можно наблюдать за поведением пучка на флюоресцирующем экране. Если гео" метрическая ась пучка совпадает с магнитной осью катушки, то при измеНЕНИН МЯГНИТНОГО ПОЛЯ ИЗМЕНЯЕТСЯ ДИЯ метр пучка на флюоресцирующем экране, а центр его остается неподвижным.

В противном случае происходит смещение геометрического центра юстировочного пучка. Иэ изложенного яс4 но, что для проведения юстировки желательно иметь тонкий пучок, мало расходящийся на длине участка юстиравки. Однако принципиальных ограни", чений на воэможность проведения юстировочных работ при больших диаметрах юстировочного пучка, вплоть до полного заполнения канала пучком, нет, Таким образом, для того, чтобыисточник электронов обеспечивал воз" можность проведения юстировки, необходиМО, чтобы на длине участка юс" тнровки Е пучок расходился не более чем до размера канала транспор-!HpoIIки 2rI,. Зто обеспечивается при выполí=-нии неравенства р 1

i (3 10:Р 1n(— )+a ) йг, 0 (l) ! где Р - первеанс источника электронов

° Ф с юстировочным катодом, А/В ; г радиус юстировочного пучка на входе участка юстировки,.м; Ы вЂ” угловая расходимость пучка, рад; r „ " радиус канала транспортировки, и.

Используя формулу Леигмюра, можно выразить первеанс Р через площадь ю тировочного катода Б и расстояние иежду катодом и анодом О:

Р 2„34 ll0 Р Б/О

Что касается угловой расходимос- ти пучка o то Она может быть выражена через эмиттанс юстировочного пучка Е г=- Е/х „

I pe r © — радиус юстировочного пучка в согласованном магнитном поле катушек съюс тиров анного участка ускорителя (и)„ кяк тяк в источнике элек" тронов отсутствуют электроды, 4орми" рующие специальный юстировочиый пучок, то с достаточной точностью можно считать Е равным радиусу юстировочного катода.

1400474

Юстировочный пучок в области источника электронов можно в полной мере отнести к параксиальным пучкам.

Поэтому сферической аберрацией s анодном отверстии можно пренебречь, Единственным истОчннком углнвого разброса векторов скорости электронов в юстнровочном пучке с достатонной точностью можно считать началь10

ГПт ()(ware g в (4) где U„-" амплитуда анодного напряжения источника электронов 25 при юстировке.

Из изложенного следует что при

U„ 100-200 кВ величина ()(в формуле (1) составит (1,7-0,8S) -10 рад.

Ииньмальный радиус юстировочного 30 катода ограничивается по двум причинам, Змиттирующая поверхность юстировочного катода .должна иметь правильную круглую форму, иначе затрудняется визуальное наблюдение sa сме35 щением центра тяжести юстировочного пучка. С другой стороны, достаточная яркость изображения пучка на флюоресцирующем экране достигается при его средней. мощности более 0,1 Вт. Удов- 40 летворить обоим этим требованиям можно при диаметре юстировочного катода более 1 мм. Индукционный ускоритель, например, является ускорителем килоамперногс диапазона. Площадь термокатода для голучения килоамперных пучков при достигнутых плотностях тока эмиссии составляет тысячи мм

Источники электронов ЛИУ работают ь при первеансах более -1 -10 А/В <2, Таким образом, из приведенных чис-. ленных данных с учетом формулы (2) следует, что минимальное значение первеанса юстировочного пучка в практически осуществимых конструкциях будет иметь порядок,10 A/В Л, при этом

3-10 Р1n(— )))e

О ные тепловые скорости. электронов в термокатодах косвенного накала, температура поверхности которых не превышаеъ 1700 К. Поэтому тепловая энергия электронов eU Be превышает 15

0,17 эВ. Иаксимальный угол наклона векторов скорости электронов к оси, обусловленный тепловыми скоростями на выходе источника электронов, . Может быть найден по формуле 20

Следовательно, величиной ((2 в формуле (1) можно пренебречь, н она с учетом {.2) будет иметь вид

") 1

L r ) (0,223(— )г )п(— )I йг, (5)

d --г

t f, где r — диаметр юстировочного катода, м.

Юстировка ускорителя с использованием данного источника электронов имеет следующее преимущество. При юстировке традиционным способом торможение килоамперного пучка на коллимирующей диафрагме сопровождается мощным импульсом тормозного излучения, поэтому юстировка проводится с пульта управления ускорителем. Наблюдение за юстировочным пучком осуществляется при помощи прикладной телевизионной установки, а для сокращения времени юстировки приходится использовать дистанционно-упр |вляемые устройства перемещения фокусирующих катушек по поперечным и угловым координатам

Так как ток юстировочного пучка источника электронов очень мал (до нескольких десятков миллиампер в импульсе при среднем значении менее-0,5 мкЛ), то даже при значительной величине энергии электронов около 100-200 кзВ юстировку ускорителя можно проводить при нахождении обслуживающего персонала в ускорительном зале. 3То способствует сокращению времени наладки ускорителя и позволяет. существенно упростить конструкцию юстировочных приспособлений фокусирующих катушек.

Формула изобретения

Источник электронов линейного ускорителя, содержащий основной термо"катод и формирующие пучок прикатодный электрод и анод, о т л и ч а ro— шийся тем, что, с целью упрощения юстировки фокусирующей системы линейного ускорителя, в устройство введен дополнительный термокатод с, автономным подогревателем, эмиттирующая поверхность которого меньше эмиттирующей поверхности основного термокатода и который расположен в центре основного термокатода соосно с ним, и при этом выполняется следующее условие: r (Ьа 1 70,223(— ) ln(— )) 2 dr а г, 1400474

Составитель В. Краснопольский Редактор Е. Зубиетова Техред J1.0лийнык Корректор М. Пожо

Заказ 3323 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Умгород,,ул. Проектная

5 где 1. " длина участка встировки ускорителя, м;

- радиус дополнительного а

Р термокатода, и;

r„ радиус канала транспортировйи ускорителя, м;

d - расстояние меящу катодом и анодом, и.