Ускоряющая систкма линейного ускорителя ионов

° йФ ез,® ел; те- ес

<и>511800

Ж. 1 )б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ает. саид-еу—

{22) Залалено240474 (23)2019101/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (51)М. Кл.

Н 05 Н 7/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК621. З8 4, 6 ,(088.8) т

Опубликовано 251179. Бюллетень ¹43

Дата опубликования описание 2511.79

В.A.Áaìêo и Б.И.Рудяк (54) УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМА ЛИНЕИНОГО

УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ

Известна ускоряющая система линейного ускорителя ионов, содержащая ускоряющий резонатор, например, типа

Альвареца и резонансное настроечное устройство, подключенное с помощью высокочастотных элементов связи к резонатору.

Настроечное устройство в известной конструкции выполнено в виде проводящего штыря, установленного на торцовой стенке резонатора.

Этот штырь позволяет осуществить регулировку протяженности равномерного распределения ускоряющего поля в резонаторе (на действующих в уско-. рителях ионов) .

Формирование распределения поля с.протяженностью равномерного участ,ка, приближающейся к полной длине резонатора, затруднено ввиду того,. что при длине штыря, большей четверти длины рабочей волны резонатора ускорителя, заканчивается процесс резонансного взаимодействия штыря с рабочей волной. Присутствие в резонаторе проводящего тела большой длины возмущает распределение поля, в результате чего для компенсации этого действия необходимо вводить на большую глубину объемные настроечные устройства что усложняет процесс настройки, приводит к дополнительным потерям ВЧ мощности и усложняет конструкцию указанных объемных настроечных устройств, Необходимость частого выполнения перестройки поля с помощью проводящего штыря путем перемещения вдоль его собственной оси и этим самым погружения его в резонатор, находящийся под высоким вакуумом, усложняет конструкцию переходного

15 устройства и узла точного перемещения, обеспечивающего повторяемость установки с точностью до

0,1 мм.

При погружении проводящего штыря в резонатор ускорителя на глубину, близкую к его (штыря) резонансной длине, имеют место потери ВЧ мощности в штыре, составляющие около

5% ВЧ мощности, рассеиваемой в проводящих скоряющей структуры. Необходимость отвода этой мощности в виде тепла и обеспечение термостатирования температуры еще более усложняет, конструкцию ускорителя.

511800

Цель изобретения — улучшить процесс регулирования выходной энергии ускоряемых частиц.

Это достигается выполнением резонансного настроечного устройства н виде цилиндрического объемного резонатора-нариатора, устанавливаемого на боковой стенке снаружи ускоряющего резонатора вблизи его выход" ного конца, причем в месте сочленения резонатора-нариатора с ускоряющим резонатором расположен элемент связи по ВЧ полю.

На фиг.1 показан предлагаемый ли нейный ускоритель; на фиг.2 - настроечные кривые ускоряющего резонатора при перестройке частоты резонаторавариатора.

Ускоритель состоит из объемного цилиндрического ускоряющего резонатора 1 с трубками 2 дрейфа. Вдоль образующей этого резонатора установлен ряд объемных настроечных устройстн 3. Для возбуждения ускоряющего поля в резонаторе используется генератор 4 ВЧ Мощности. Вблизи выходного конца ускоряющего резонатора на его боковой стенке установлен снаружи дополнительный цилиндрический объемный резонатор 5 (в дальнейшем вариатор ). Связь по ВЧ полю между ускоряющим резонатором и вариатором осуществляется через элемент связи, например н виде отверстия б связи. Ьдна торцовая, стенка резонатора-вариатора выполнена в ниде поршня 7, перемещающаяся вдоль оси вариатора с помощью механизма

8 перемещения. Направление оси вариа" тора относительно оси ускорителя зависит от того, на каком типе волны вариатор возбуждается при выполнении функции формирования полей. Если он рассчитан на возбуждение одной иэ волн типа Н, то оси обоих резонаторов взаимно перпендикулярны. Если же вариатор рассчитан на возбуждение волны Е, то эти оси должнй быть параллельны. Во многих отношениях наиболее предпочтительным типом волны, на возбуждении которой должен рассчитываться резонатор-нариатор,. является волна Н„ . Этот тип волны обе печивает наименьшие геометричесс о накие размеры вариатора, удобство нстройки на заданную частоту путем ,простого перемещения поршня 7 и

:наилучшие условия связи по магнит ному полю. Выбор места расположения вариатора у выходного конца ускоряющего резонатора как по отношению к продольной оси последнего, так и азимутального угла не является критичным.

Процесс регулирования энергии ускоренных частиц в рабочем режиме при использовании указанного резона« тора-нариатора осуществляется следующим образом.

Генератор 4 ВЧ мощности возбуждает в ускоряющем резонаторе поле, распределение которого соотнетствует волне

Ео . Перемещением поршня 7 перестраивают собственную частоту вариатора так, чтобы в нем возбуждалась волна типа Ни . При сближении собственной ч стоты вариатора с частотой ускоряющего резонатора распределение поля, соответствующее волне Ео,„возмущается тем,что позволяет формировать протяженность равномерного участка в ускоряющем резонаторе, меньшую длину ускорителя, и перемешением поршня 7

15 и настроечников 3 регулировать эту протяженность, что позволяет получать плавное регулирование энергии ускоренных частиц.

Ускоритель предлагаемой конструкции имеет следующие преимущества по сравнению с известным.

Резонатор-вариатор находится снаружи ускоряющего резонатора, следовательно, при его отстройке от резонатора он не оказывает никакого воздействия на распределение ускоряющего поля в ускоряющем резонаторе, это упрощает методику формирования участка с равномерным распреЗ0 делением поля, протяженность которого приближается к длине ускоряющего резонатора. Этим самым упрощается процесс регулирования энергии вблизи максимальной.

Резонатор-вариатор не откачивается на вакуум, поэтому конструкция его подвижных элементов проста.При этом в отверстии 6 связи должна быть расположена перегородка иэ диэлектричес40 кого материала (например, кеРамики), которая не препятствует потоку ВЧ мощности, но изолирует ускоряющий резонатор по вакууму.

Наиболее просто конструкция пред45. лагаемого линейного ускорителя, ионов может быть реализована, когда ускоряющий резонатор выполнен из биметалла.

Методика формирования полей регулиРуемой пРотяженности в конструкции предлагаемого ускорителя испытана на ускоряющей структуре, представляющей собой модель ускорителя на 100 МЭв, выполненную н масштабе 1/4.

На оси абсцисс (см. фиг.2) отложена собственная частота вариатора, возбуждаемого на волне Н на оси ординат - частоты ускорителя резонатора.

Как видно, частота ускоряющего резонатора, перноначально соответствую60 щая возбуждению волны Ео.,„, при перестройке частоты вариатора изменяется до величины, соответствующей волне

Е„, . При этом распределение поля вдоль ускоряющего резонатора с по«

65 мощью укаэанной методики перестраи5 800 валось таким образом, что можно образовать участок равномерного поля заданной длины, что обеспечивает ускорение частиц до любой промежуточной энергии.

Формула изобретения

Ускоряющая система линейного ускорителя ионов, содержащая ускоряющий резонатор, например, типа альвареца и резонансное настроечное устройство, подключенное с помощью высококачественных элементов связи к резонатору, о т л н а ю— щ а я с я тем, что, с целью улучшения процесса регулирования выходной энергии ускоряемь|х частиц, резонансное настроечное устройство выполнено в виде цилиндрического объемного резонатора, расположенного снаружи ускоряющего резонатора.

Составитель Н.Воронин

Техред И. AcTanczu 1(орректор Г.Решетник

Редактор Е.Месропова

Филиал ППП / Патент, r. ужгород,, ул. Проектная, 4

Заказ 7055/1 Тираж 944 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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