DE2305901A1 - Elektronisches steuersystem fuer elektronen-linearbeschleuniger - Google Patents

Description

BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68 8 MÜNCHEN.!22 · WIDENMAYERSTRASSE 49

BERLIN ; DIPL₁-ING. R. MÜLLER-BÖRNER no AuuiugcuiQxuouuax ι/

(EUBATOM)

Europäische Atomgemeinschaft

MÜNCHENS DIPL.-ING. HANS-H. WEY

Berlin, den 5. Februar 1973

Elektronisches Steuersystem für Elektronen-Linearbe sehleuniger

Ein Linearbeschleuniger für Elektronen besteht im wesentlichen aus Beschleunigungshohlleitern und einer Elektronenquelle. Pie Elektronen werden in die Hohlleiter injiziert, in welchen eine elektromagnetische Ultra-Hochfrequenzwelle (UHF) mit elektrischem Längsfeld gespeichert ist, deren Phasengeschwindigkeit stets gleich der Geschwindigkeit der Teilchen ist.

Die Hohlleiter setzen sich aus einer Schichtung von Resonanzhohlräumen zusammen, die es ermöglichen, ein erhebliches elektrisches Feld zu erzielen, das sich nach einer bestimmten, als Füllzeit bezeichneten Zeitspanne aufbaut. Sie werden mit UHF mit Hilfe von Impulsverstärkerröhren gespeist, im allgemeinen von Hochleisbungsklystronen, die bei Spannungen in der Größenordnung von mehreren zehntausend Volt arbeiten.

Solche Impulsspannungen lassen sich nur bei verhältnismäßig langen Anstiegs- und Abfallzeiten ( in der Größenordnung von , 0,5 /us) erzeugen, im Verlaufe derer eine unnütze und schädliche elektromagnetische Welle in den Beschleuniger hineingeschickt wird. Nach dem bisherigen Stande der Technik wird diese UHF-

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Leistung teilweise an die abgekühlten Ladungen abgeführt oder am Eingang der Hohlleiter wiederhergestellt, wo sie gefähr liche Überspannungen erzeugt. Das Problem besteht also darin, die Entstehungszeit, und die" Schwindzeit des UHF-Impulses möglichst herabzusetzen.

Die Forschung ist nur in einer Richtung vorangetrieben worden, die in der Verbesserung der Hochspannungsspeisesysteme, Transformatoren, Verzögerungsstrecken, Kommutationsröhren besteht, _ jedoch ist im Hinblick auf die eingesetzten Momentanleistungen kein bedeutsames Ergebnis erzielt worden_θ

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgab® besteht daria₉- ein einfaches und zu erprobendes elektroniseises Steuersystem au schaffen, das ermöglicht^, das erwähnte Problem im wirksamer und zufriedenstellender Weise zu lösen*

ErfladungsgemäS wird di® Äraffg&Tbe öacäuroli gelöst, daß zwischen dem die UHF=WeI 1© für den" Liaeärbesotolemiiger- erzeugenden Oszillator and! d@i* Vex stärker"stuf e für diese TiTeI Ie ein. Schraell-Modulator mit pin-Diode-angeschlossen.ist₉ der den Durchgang der Welle während der Anstiegszeit rasd der AM all ze it der Hochspannung der Verstärkerröhre unterbricht_o

Mit anderen Worten, besteht flie Lösung darin₈ nicht auf die. - _; -. ■ Speisehoohsp&imimg, sondern &nf das an ύ®η Eingang, der Verstärkerröhren angelegte UHF=Signal eiraziroirlEeii, indem man es während der Antiegszeit und der Abfallzeit des lapulses unterdrückt. Mit dieser Einheit ist es möglichs am Eingang der .Verstärkerröhre, die das verstärM® Signal in weniger als O,i /us liefert und in der-gleiche©--Zeit stehenbleibt, die Entstehungszeit bzv7_e die Schwindzeit der Welle auf .20 ns herabzu-

Das an den Modulator mit pia-Diode angelegte, den Einbruch hervorrufende SigBsl wird durch das Araslösesystem für den Elektronenstrahl so synchronisiert, daß das UHF-Signal in den Beschleuniger

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nur während der genauen Nutzzeit, d.h. der Ptillzeit plus der Dauer des Impulses des Elektronenstrahls, zugeführt wird. Es leuchtet ein, daß das neuartige Steuersystem um so wirksamer ist, je größer die Anstiegszeit und die Abfallzeit gegenüber der Länge des Hochspannungsimpulseß sind.

Bei einen Linearbeschleuniger mit Starkstrom, was besagt, daß ein großer Teil der nützlich gespeicherten Leistung auf den Elektronenstrahl übertragen wird, bewirkt die Tatsache der Unterdrückung des unnützen Teiles der UHP-Welle in äußerst hohem Maße die Herabsetzung der in den Beschleunigungshohlleiter und in die Endladung abgeführten Leistung.

Diese Betriebsverbesserung eines Beschleunigers hat weitere Vorteile zur Folge, und zwar:

-Verbesserung der Leistung der Beschleunigungshohlleiter (Abschnitte) mit der Möglichkeit einer Herabsetzung der an ihr Ende gelegten Ladung

-Verringerung der Verluste infolge Joule-Effekt, was die Abkühlung erleichtert

-erhebliche Verringerung der während der Übergangsperioden reflektierten Leistung, was eine bessere Nutzung der Klystrone oder Verstärkerröhren begünstigt

-Herabsetzung der Vervielfacherwirkung durch Beseitung von UHF-Übergängen

-Möglichkeit der Frequenzabstimmungsregelung eines Abschnitts gegenüber den anderen duroh Verändern der Temperatur mittels Einwirkung auf die Joulesehen Verluste.

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Diese ganzen Vorteile ermöglichen eine Erhöhung der auf das Strahlenbündel übertragenen Nutzlefetung und ein Zurückdrängen der elektrischen Durohschlagsgrenze durch Verringerung der Zeitspannen, in deren Verlauf die starken elektrischen Felder angebt sind. Dies führt zu einer fühlbaren Vermehrung der Energie bei einem vorhandenen Beschleuniger, hauptsächlich bei Starkstrombetriebe

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des neuartigen Impulssteuerungssystems eines Elektronen-Linear— beschleunigen und seiner Arbeitsweise näher beschrieben. Es zeigen:

Figo 1 die übliche UHF-Signalreihe,

Fig. 2 die erfindungsgemäß gesteuerte UHF-Signalreihe und

Fig. 3 im Blockschema die elektronischen Schaltungen einschließlich des Beschleunigers.

Die gestrichelten Pfeile zeigen die Form der UHF-Signale an den entsprechenden Stellen der Schaltungen an.

In Fig. 1 bis 3 entspricht die Dauer des Signals 1 (UHF) der Dauer des Hochspannungssignals 2 des UHF-Oszillators 3. Die Dauer des erfindungsgemäß gesteuerten (UHF)-Signals 4 entspricht der Zeitspanne 5 zwischen zwei Impulsen des durch den Modulator 6 mit pin-Diode erzeugten, den Einbruch hervorrufenden Signals. Die Dauer des (UHF)-Signals 7 entspricht der Dauer des an die Verstärkerröhren der Verstärkerstufe 9 angelegten Hochspannungsimpulses 8. Der konstante Teil des Impulses 8 entspricht in seiner Länge der Lange der Zeitspanne 5 äes den Einbruch hervorrufenden Signals.cDer Beschleuniger ist mit 10 bezeichnet.

. - 5 - . 309836/039S

- 5 - 23Ü5901

Bei der bevorzugten Ausftihrungsform ist der schnelle Modulator vom Typ MH 146 von der Firma JThomson-CSF, während der Verstärker mit der großen Verstärkung ein Klystron vom Typ F 2042 und ebenfalls von dieser Firma ist.

Patentanspruch:

3Q9S36/Q33S

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Elektronisches Steuersystem für Linearbeschleuniger mit Wellenhohlleiter, das einen UHF-Oszillator und eine an den· Beschleuniger angeschlossene Verstärkerstufe mit grosser Verstärkung enthält, dadurch gekenn ζ e iohn e t, daß zwischen dem die UHF—Welle für den Linearbeschleuniger (lO) erzeugenden Oszillator (3) waü der Verstärkerstufe (9) für diese Welle ein schneller Modulator (6) mit pin—Diode angeschlossen ist, der den Durchgang der Welle während der Anstiegszeit und der AMallzeit der Hochspannung der Verstärkerröhre unterbricht.

   mb/ho/mm - 25 235

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