Система возбуждения резонатора ускорителя

 

СИСТЕМА- ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЗОНАТОРА УСКОРИТЕЛЯ, содержащая ВЧ-генераторл подключенный к резонатору через линию связи, и источник импульсного напряжения, подключенный к ВЧгенератору , о тличающаяся тем, что, с целью повьшения эффективности подавления вторичного электронного резонансного разряда в резонаторе и упрощение системы, линия содержит четвертьволновый разомкнутый коаксиальный шлейф с двухэлектродным , искровым разрядником на разомкнутом конце, включенный в линию связи, при этом, один электрод разрядника объединен с внутренним проводником коаксиального шлейфа,а второй электрод изолирован от наружного проводника i шлейфа проходным конденсатором и соединен с источником импульсного на (П пряжения .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19l (Ш

45 А (59 4 Н 05 Н 7 00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ВСЕСОИ)ЗНАЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 3.;. :.,:::. И К ABTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) СИСТЕМА- ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЗОНА.—

ТОРА УСКОРИТЕЛЯ, содержащая ВЧ-генератор подключенный к резонатору через линию связи, и источник импульс(21) 2941295118-21 (22) 13.06.80 (46) 30,09.,87. Бюл. 11- 36 (72) И.Г.Мальцев и О.И.Кислый (53) 621.384.6(088.8)(56) Каретников Л.В. Линейные ускорители ионов, Госатомиздат, 1962 с.158-163.

Мурин Б.П., Кульман В.Г., Ломизе Л.Г., Поляков Б.П., Федотов А.П.

Линейные ускорители ионов, М., Атомиздат, т.2, 1978, с.139-146. ного напряжения, подключенный к ВЧгенератору, отличающаяся тем, что, с целью повьппения эффективности подавления вторичного электронного резонансного разряда в резонаторе и упрощение системы, линия содержит четвертьволновый разомкнутый коаксиальный шлейф с двухэлектродным искровым разрядником на разомкнутом конце, включенный в линию связи, при этом, один электрод разрядника объединен с внутренним проводником коаксиального шлейфа,а второй электрод изолирован от наружного проводника шлейфа проходным конденсатором и сое- .g динен с источником импульсного напряжения.

87

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке. систем высокочастотного питания резонаторных структур линейных ускорителей ионов.

Известна система возбуждения резонатора ускорителя, содержащая основной источник ВЧ-мощности и дополнительный предвозбудитель.

В известном устройстве в начале рабочего цикла осуществляется быстрое предварительное возбуждение резонатора от дополнительного предвозбудителя, и только после прохождения зоны вторичного электронного резонанс ного разряда, включается основной источник ВЧ-мощности.

Недостатком известного устройства является его сложность, так как оно 2 содержит два источника ВЧ-мощности работа которых должна быть специальным образом синхронизирована.

Прототипом. данного изобретения является система возбуждения резонатора ускорителя, содержащая ВЧ-генератор, подключенный к резонатору чЕрез линию связи, и источник импульсного напряжения, подключенный к ВЧ-генератору. 3

В известном устройстве подавление вторично-электронного резонансного разряда достигается быстрым поднятием уровня ВЧ поля в резонаторе ускорителя со скоростью нарастания не менее 5-7 Кв/мкс, что обеспечивается использованием быстродействующих (с ,малой постоянной времени) усилительных каскадов генератора, быстродействующего имПульсного модулятора анод- 4 ного напряжения, и расстройкой системы возбуждения относительно рабочей частоты с целью снижения нагруженной

- добротности резонатора.

Практическая реализация перечис- 4 ленных вьппе мер значительно усложняет систему возбуждения резонатора, что и является ее недостатком, Целью данного изобретения является устранение указанного недостатка, т.е. повьппение эффективности подавле- . ния вторичного электронного резонансного разряда в резонаторе и упрощение системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе воэбужцения резонатора ускорителя, содержащей ВЧ-генератор, подключенный к резонатору через линию связи, и.источник импульсно о напря6045 г жения, подключенный к ВЧ-генератору, линия связи содержит четвертьволновой разомкнутый коаксиальный шлейф с двухэлектродным искровым разряднис ком на разомкнутом конце, включенный в линию связи, причем один электрод разрядника объединен с внутренним проводником коаксиального шлейфа, а второй.электрод изолирован от наружного проводника шлефа проходным конденсатором и соединен с источником импульсного напряжения.

Изобретение представлено: на фиг.Iструктурная схема устройства в целом, на фиг.2 — конструкция четвертьволнового коаксиального шлейфа с двухэлектродным искровым разрядником.

Устройство состоит из ВЧ-генератора 1. с источником 2 анодного питания, линии 3 связи с включенной в нее управляемой резонансной неоднородностью

11

4 типа Короткое замыкание — холостой ход", резонатора 5 ускорителя.

25 Управляемая резонансная неоднородность 4, выполненная на основе четвертьволнового коаксиального шлейфа, состоит из наружного проводника

6, внутреннего проводника, который р также является электродом искрового разрядника. Искровой разрядник является управляемым элементом неоднородности и состоит из двух электродов

7 и 8. Электрод 8 соединен с источником 2 анодного питания ВЧ-генерато5 ра и изолирован от.наружного проводника проходным конденсатором 9.

В качестве управляемого элемента резонансной неоднородности могут

0 быть использованы также электровакуумные или газораэрядные приборы, обеспечивающие необходимое быстродействие переключения одного состояния в другое

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 2 анодно" го питания высокое напряжение попадает на генератор 1 и электрод 8 исО крового разрядника, с одновременным зарядом конденсатора 9.

При отсутствии разряда между электродами 7 и 8 управляемая резонансная неоднородность представляет со5 бой разомкнутый на конце четвертьволновый шлейф. Холостой ход конца шлейфа трансформируется через четвертьволновый отрезок линии как "Короткое замыкание" в линии 3 связи . 3 87

Электрическая длина линии 3 связи между генератором 1 и управляемой резонансной неоднородностью 4 должна быть кратна половине длины волны.

Тогда генератор 1 окажется нагруженным на короткое замыкание. Вся мощность будет рассеиваться на аноде лампы выходного каскада генератора 1.

Конструкция мощных генераторных ламп, рассчитанных на работу с несогласованной нагрузкой, позволяет рассеивать на аноде достаточно большую.мощ« ность. При достижении заданной величины анодного напряжения,, достаточной для того, чтобы генератор 1 возбудил вакуумированный резонатор 5 ускорителя до уровня ВЧ-поля, превышающего в несколько раз уровень возникновения ВЧ-вторично-электронного резонансного разряда, напряжение на электроде 8 достигает величины, достаточной для пробоя промежутка между электродами 7 и 8. В течение разряда между электродами 7-и 8 управляемая резонансная неоднородность представляет собой короткоэамкнутый четвертьволновый шлейф — "металлический изолятор". Короткое замыкание шлефа трансформируется в линию 3 связи как "холостой ход" и генератор 1 оказывается нагруженным на резонатор

5 ускорителя. В этом случае, при возбуждении резонатора, время запазды. вания будет определяться временем срабатывания искрового разрядника и не будет зависеть от быстродействия источника анодного питания, возбудителя и усилительных каскадов генератора.

Время срабатывания искровых разрядников составляет не более десятков наносекунд, что обеспечивает необходимую начальную скорость нарастания

ВЧ-поля в вакуумированном резонаторе ускорителя.

Кроме того, при пробое разрядного промежутка между электродами 7 и 8, линия связи вместе с выходной цепью

4 генератора и резонатором ускорителя оказывается подключенной к заряженному до высокого напряжения проходно5 му конденсатору 9. В силу колебательных свойств длинной линии, в линии 3 связи, которая вместе с резонансной системой генератора 1, резонатором 5 ускорителя и проходным конденсатором

1р 9 представляет собой ВЧ-колебательный контур; развивается ударный, с крутым передним фронтом, колебатель. ный затухающий процесс с выбранной частотой расстройки относительно рабочей частоты генератора. Колебания на частоте расстройки способствуют нарушению условий существования ВЧвторичного электронного резонансного разряда. щ Величина емкости проходного конденсатора 9 определяет количество запасенной энергии для поддержания затухающего колебательного процесса в течение заданного времени.

25 Частота расстройки системы задается либо выбором длины линии связи, либо некоторой расстройкой разонан-. сных систем ускорителя и генератора.

В процессе установления номинального уровня ВЧ-поля в резонаторе усилителя, разряд между электродами 7 и 8 поддерживается малыми затратами энер-, гии самого ВЧ-генератора и постоянным напряжением источника анодного

З5 питания.

При необходимости, электроды 7 и

8 могут быть механически эакорочены.

Наличие в системе возбуждения резонатора ускорителя быстродействую4р щей управляемой резонансной неоднородности типа "короткое замыкание— холостой ход" введенный в линию связи, исключает необходимость в дополнительном источнике питания, допол4б нительной мощной ВЧ-генераторной аппаратуре, быстродействующим импульсном модуляторе анодного питания, что и упрощает данное устройство по сравнению с прототипом.

Фиг.2

Редактор Н.Сильнягина Техред И.Попович Корректор М.Пожо, Заказ 4451 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,r.Ужгород,ул.Проектная,4