Ускоряющая секция односекционного линейного ускорителя на бегущей волне

.1 (ri) 534Ж2

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вавз йеветскил

Соииллистическнл

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 01.10.75 (21) 2175856/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 04.03.78 (51) М. Кл.- H 05Н 7/00

Госулврственный комитет

Совета Министров СССР оо лелем изобретений и откры чй (53) УДК 621.384.6 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ю. С. Павлов и В. Д. Селезнев

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт (54) УСКОРЯЮЩАЯ СЕКЦИЯ ОДНОСЕКЦИОННОГО

ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ HA БЕГУЩЕЙ ВОЛНЕ

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в односекционных линейных ускорителях электронов (ЛУЭ) .

Как правило, в известных односекционных

ЛУЭ ускоряющая секция, выполненная, например, в виде круглого диафрагмированного волновода (КДВ), содержит группирующий участок, на котором происходят захват частиц в режим ускорения и формирование сгустка при одновременном ускорении электронов от энергии инжекции до энергии, соответствующей скорости света, и ускоряющий участок с фазовой скоростью волны, равной скорости света, на котором энергия частиц возрастает до конечной 10 — 30 МэВ. Система термостабилизации в таких ЛУЭ служит для поддержания температуры КДВ на постоянном уровне, соответствующем рабочему значению частоты ВЧ-колебаний. Одна из задач, которую приходится решать при создании таких ускорителей, плавная регулировка энергии ускоренных частиц.

Известен линейный ускоритель с переменным по длине видом колебаний, в котором регулировка энергии осуществляется изменением частоты и мощности СВЧ-питания. Монотонное изменение по длине вида колебаний позволяет расширить диапазон регулировки энергии в таком ускорителе без существенного ухудшения спектральных характеристик пучка заряженных частиц (1).

Однако, поскольку управлеш|е энергией в указанном ускорителе осуществляется с помощью изменения входных параметров, пс удается избежать нарушения номинального режима работы группирующего участка и сохранить спектральные характеристики полностью неизменными, Искажение спектров особенно

10 сильно проявится с увеличением длины ускоряющей системы в ускорителях на большие энергии (10 МэВ и более). К числу недостатков следует отнести переменную по длине геометрию ускоряющей системы, с помощью ко15 торой реализуется монотонное изменение вида колебаний, что весьма усложняет и удорожает изготовление и настройку ускорителя. Последнее становится существенным препятствием во внедрении таких систем в ускорителях на

20 5 — 10 МэВ и более, когда длина ускоряющего волновода составляет несколько метров.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является ускоряющая секция одпосекционного линейного ускорителя па бегущей вол25 не, содержащая ускоряющую систему, например круглый диафрагмированпый волновод, rr систему ее термостабилизации (2).

Регулировка энергии электронов па выходе одпосекцнонных ЛУЭ осуществляется, как

30 правило, с помощью изменения входных пара55

60 метров: частоты ВЧ-колебаний, уровня ВЧмощности, величины тока инжекции, Однако отклонение входных параметров и температуры всего КДВ от номинальных значений приводит к изменению управляющих функций фазовой скорости волны и напряженности поля на группирующем участке и вызывает нарушение нормальных процессов захвата и группировки электронов, что сопровождается изменением спектральных характеристик и увслпчением энергетического разброса. Кроме того, введение регулировок входных параметров ведет к значительному конструктивному усложнению установки и снижению ее надежности.

Все это ограничивает приемлемый диапазон изменения конечной энергии и сокращает возможности использования ЛУЭ.

Целью изобретения является упрощение регулировки выходной энергии ускоряемых частиц.

Поставленная цель достигается тем, что система термостабилизации секционирована и в каждую ее секцию введены устройства для независимого изменения температуры этих участков, Если входные параметры и температуру группирующего участка ускоряющей системы поддерживать на неизменном уровне, то спектральные характеристики ускорителя остаются неизменными при управлении энергией частиц.

Схема предлагаемого устройства показана на чертеже.

Она содержит ускоряющий волновод 1, состоящий из группирующего 2 и основного ускоряющего 3 участков, систему 4 ВЧ-питания, инжектируемый пучок 5 заряженных частиц из системы б инжекции. Температурные режимы группирующего и основного ускоряющего участков 7 и 8 волновода независимые, для чего системы термостабилизации разделены. В систему термостабилизации группирующего участка входят регулятор 9 температурь группирователя, датчик 10 температуры и система 11 обратной связи. Регулятор 12 температуры и расхода хладагента и датчик 13 температуры входят в состав системы термостабилизации основного ускоряющего участка волновода.

Управление выходной энергией ускорителя производится изменением температуры основного ускоряющего участка — оконечной части волновода — с помощью изменения температуры и расхода хладагента в системе термостабилизации этого участка. Из-за изменения температурного режима меняются резонансные размеры ячеек ускоряющей структуры. В связи с этим нарушаются условия синхронизма и меняется скольжение сгустка по отношению к волне ускоряющего поля. В результате изменяется набор энергии частицами сгустка. Так, в односекционном ЛУЭ модели

У-27 нагрев оконечного участка КДВ на 43 С больше номинальной температуры приводит к уменьшению энергии электронов на выходе на г

Зо

1,5 МэВ: с 7 до 5,5 МэВ при токе пучка в импульсе 300 мА и СВЧ-мощности на входе

КДВ 6 Мвт.

В процессе управления выходной энергией частиц с помощью изменения температуры оконечного участка ускоряющего волновода не затрагиваются условия работы группирующего участка и его режим: входные параметры и температура, остаются неизменными. Захват и группировка не нарушаются. Это позволяет сохранить выходные параметры группирователя, в том числе энергетический спектр без изменений во всем диапазоне регулировки энергии.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами перед известными устройствами того же назначения.

Регулировка энергии осуществляется с помощью одного органа управления, по одному параметру, не связанному с другими, что особенно удобно для промышленного использования.

Системы термостабилизации хорошо разработаны и освоены, они обеспечивают высокую точность регулировки температуры. Поэтому можно обеспечить большую плавность и точность изменения энергии частиц на выходе ускорителя.

Регулировка энергии с помощью изменения температуры оконечного участка ускоряющей системы не нарушает работы группирователя и позволяет сохранить неизменными фазовые и энергетические спектральные характеристики пучка.

Наличие зависимости выходной энергии от температуры оконечного участка ускоряющей системы позволяет при поддержании стабильными входных параметров и температуры группирующего участка определять выходную энергию по температуре оконечного участка с достаточной для практических нужд точностью, ввести датчик 14 выходной энергии и систему 15 обратной связи для стабилизации температуры оконечного участка ускоряющей системы и величины энергии частиц на требуемом, регулируемом уровне.

Предлагаемое устройство позволяет упростить и удешевить линейные ускорители, избавив их от органов регулировки входных пар а метров.

Достигается увеличение надежности всего ускорителя и наиболее ответственных его систем (СВЧ-питания и инжекции) путем выбора оптимальных и неизменных условий их работы в процессе эксплуатации.

Секционирование систем термостабнлизацин ускоряющих секций линейных ускорителей и независимое изменение температуры на отдельных участках позволит также корректировать спектральные характеристики, в том числе энергетический разброс, путем соответствующего изменения скольжения сгустков ускоряемых частиц относительно волны на этих участках, препятствовать возникновению поперечной неустойчивости пуч"а при больших

534162

/-а Иод хладоагента хла Уагеипга

Составитель Е. Громов

Редактор Н. Коляда Тсхрсд А. Камышннкова Корректоры: Н. Федорова н Л. Котова

Заказ 188/1 Изд. М 307 Тираж 1014 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 токовых нагрузках изменением с помощью температурного режима вида колебаний на отдельных участках, затрудняя тем самым развитие паразитных зон, ответственных за эффект укорочения импульса.

Формула изобретения

Ускоряющая секция односекционного линейного ускорителя на бегущей волне, содержащая ускоряющую систему, например круглый диафрагмированный волновод, и систему ее термостабилизации, отличающаяся тем, что, с целью упрощения регулировки выходной энергии ускоряемых частиц, система термостабилизации секционирована и в каждую ее секцию введены устройства для независимого изменения температуры всех участков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лвторское свидетельство № Зб6825, кл.

Н 05Н 9/02, 1972, 10 2. Вальдер О. Л. и др. К, вопросу о регулировке энергии в линейных электронных ускорителях сб. «Ускорители», вып. VIII, М., «Лтомиздат», 19бб, с. 5 — 18.