RU118151U1

RU118151U1 - HIGH FREQUENCY RESONANT CHARGER ACCELERATOR SYSTEM

Info

Publication number: RU118151U1
Application number: RU2011149710/07U
Authority: RU
Inventors: Игорь Сергеевич Щедрин; Станислав Сергеевич Проскин; Игорь Александрович Богачев; Владимир Дмитриевич Селезнев
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-07-10

Abstract

1. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, содержащая резонатор бегущей волны, выполненный в виде изогнутого волновода и последовательно установленных фазовращателя и плечей направленного ответвителя, источник СВЧ-мощности, соединенный с одним плечом направленного ответвителя, в которой между плечом направленного ответвителя, входящим в резонатор бегущей волны, и фазовращателем установлена ускоряющая секция, а в одном из внешних плечей направленного ответвителя установлена поглощающая нагрузка, отличающаяся тем, что на входе и выходе ускоряющей секции установлены входной и выходной десятиполюсные трансформаторы типа волны, каждый из которых соединен с дополнительными плечами направленных ответвителей и фазовращателями, источники СВЧ-мощности последовательно соединены с корректирующим фазовращателями и через волноводный Т-образный тройник с задающим СВЧ генератором. ! 2. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что ускоряющая секция выполнена в виде диафрагмированного волновода. ! 3. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что источники СВЧ мощности выполнены в виде клистронов. ! 4. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что источники СВЧ мощности выполнены в виде магнетронных усилителей. ! 5. Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц по п.1, отличающаяся тем, что задающий СВЧ генератор выполнен в виде магнетрона или клистрона. 1. High-frequency system of a resonant accelerator of charged particles, containing a traveling wave resonator, made in the form of a bent waveguide and a phase shifter and arms of a directional coupler installed in series, a microwave power source connected to one arm of a directional coupler, in which between the arm of a directional coupler entering the resonator of a traveling wave, and an accelerating section is installed with a phase shifter, and an absorbing load is installed in one of the outer arms of the directional coupler, characterized in that input and output ten-pole wave-type transformers are installed at the input and output of the accelerating section, each of which is connected to additional arms of directional couplers and phase shifters, microwave power sources are connected in series with correcting phase shifters and through a waveguide T-shaped tee with a microwave master generator. ! 2. The high-frequency system of the resonant accelerator of charged particles according to claim 1, characterized in that the accelerating section is made in the form of a diaphragmized waveguide. ! 3. The high-frequency system of the resonant accelerator of charged particles according to claim 1, characterized in that the microwave power sources are made in the form of klystrons. ! 4. The high-frequency system of the resonant accelerator of charged particles according to claim 1, characterized in that the microwave power sources are made in the form of magnetron amplifiers. ! 5. The high-frequency system of the resonant accelerator of charged particles according to claim 1, characterized in that the master microwave generator is made in the form of a magnetron or klystron.

Description

Полезная модель относится к ускорительной технике и может быть использована при создании резонансных ускорителей заряженных частиц.The utility model relates to accelerator technology and can be used to create resonant accelerators of charged particles.

Известна высокочастотная резонансная система, содержащая резонатор бегущей волны, выполненный в виде изогнутого волновода и последовательно установленных фазовращателя и двух плечей направленного ответвителя, источник СВЧ-мощности, соединенный с одним плечом направленного ответвителя. И.В.Лебедев. Техника и приборы сверхвысоких частот. Т1. Техника сверхвысоких частот. Под ред. Академика H.Д.Девяткова. Изд. 2-е, Учебник, М.: «Высшая школа», 1970 г., СВЧ. Высокочастотная резонансная система позволяет лишь проводить испытание в кольцевом волноводе.Known high-frequency resonance system containing a traveling wave resonator, made in the form of a curved waveguide and sequentially installed phase shifter and two arms of a directional coupler, a microwave power source connected to one arm of a directional coupler. I.V. Lebedev. Technique and instruments of superhigh frequencies. T1. The technique of superhigh frequencies. Ed. Academician H.D.Devyatkova. Ed. 2nd, Textbook, M.: "Higher School", 1970, microwave. The high-frequency resonant system only allows testing in an annular waveguide.

Известна высокочастотная система питания, где ускоряющая секция с фазовращателем подключена к высокочастотному генератору в виде элемента резонатора бегущей волны через волноводный направленный ответвитель. В.А.Дворников, Е.Д.Жижин, Р.Г.Кузнецов и др. Исследование физических процессов ускорения запасенной энергией предельных плотностей зарядов в секциях круглого диафрагмированного волновода. Ядерная физика и инжиниринг, 2011, том 2, №1, с.3-17.A high-frequency power system is known, where an accelerating section with a phase shifter is connected to a high-frequency generator in the form of a traveling-wave resonator element through a directional waveguide coupler. V.A. Dvornikov, E. D. Zhizhin, R. G. Kuznetsov et al. Investigation of the physical processes of acceleration by the stored energy of the ultimate charge densities in sections of a circular diaphragmed waveguide. Nuclear Physics and Engineering, 2011, Volume 2, No. 1, pp. 3-17.

Известна высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц, содержащая резонатор бегущей волны, выполненный в виде изогнутого волновода и последовательно установленных фазовращателя и двух плечей направленного ответвителя, источник СВЧ-мощности, соединенный с одним плечом направленного ответвителя, в которой между плечом направленного ответвителя, входящим в резонатор бегущей волны, и фазовращателем установлена ускоряющая система, а в одном из внешних плечей направленного ответвителя установлена поглощающая нагрузка. Патент Российской Федерации на полезную модель №94103, H05H 7/00, 2010 г. Прототип. Полезная модель обеспечивает во всем диапазоне частот от 10 до 1 ГГц коэффициент увеличения мощности в резонаторе бегущей волны от 2 до 40. Это позволяет увеличить предельные ускоряющие токи заряженных частиц и предельные темпы ускорения без пробоев.Known high-frequency system of a resonant accelerator of charged particles, containing a traveling wave resonator, made in the form of a curved waveguide and sequentially installed phase shifter and two arms of a directional coupler, a microwave power source connected to one arm of a directional coupler, in which between the shoulder of a directional coupler included in the resonator traveling wave, and an accelerator system is installed in the phase shifter, and absorbing heat is installed in one of the outer arms of the directional coupler zka. Patent of the Russian Federation for utility model No. 94103, H05H 7/00, 2010. Prototype. The utility model provides in the entire frequency range from 10 to 1 GHz the coefficient of power increase in the traveling wave resonator from 2 to 40. This allows you to increase the limiting accelerating currents of charged particles and the limiting acceleration rate without breakdowns.

Технический результат полезной модели заключается в увеличении мощности в ускоряющей секции и снижении мощности в прямоугольных волноводах двойного резонатора бегущей волны.The technical result of the utility model consists in increasing the power in the accelerating section and reducing the power in the rectangular waveguides of a double traveling-cavity resonator.

Технический результат достигается тем, что в высокочастотной системе резонансного ускорителя заряженных частиц, содержащей резонатор бегущей волны, выполненный в виде изогнутого волновода и последовательно установленных фазовращателя и плечей направленного ответвителя, источник СВЧ-мощности, соединенный с одним плечом направленного ответвителя, в которой между плечом направленного ответвителя, входящим в резонатор бегущей волны, и фазовращателем установлена ускоряющая секция, а в одном из внешних плечей направленного ответвителя установлена поглощающая нагрузка, на входе и выходе ускоряющей секции установлены входной и выходной десятиполюсные трансформаторы типа волны, каждый из которых соединен с дополнительными плечами направленных ответвителей и фазовращателями, источники СВЧ-мощности последовательно соединены с корректирующим фазовращателями и через волноводный Т-образный тройник с задающим СВЧ генератором. Ускоряющая секция выполнена в виде диафрагмированного волновода. Источники СВЧ мощности выполнены в виде клистронов. Источники СВЧ мощности выполнены в виде магнетронных усилителей. Задающий СВЧ генератор выполнен в виде магнетрона или клистрона.The technical result is achieved by the fact that in a high-frequency system of a resonant accelerator of charged particles containing a traveling wave resonator made in the form of a curved waveguide and sequentially mounted phase shifter and shoulders of a directional coupler, a microwave power source connected to one arm of a directional coupler, in which between the shoulder of a directional coupler of the coupler included in the traveling wave resonator and the phase shifter has an accelerating section, and in one of the outer arms of the directional coupler an absorbing load is established, input and output ten-pole wave-type transformers are installed at the input and output of the accelerating section, each of which is connected to additional shoulders of directional couplers and phase shifters, microwave power sources are connected in series with corrective phase shifters and through a waveguide T-shaped tee with a master microwave generator. The accelerating section is made in the form of a diaphragmed waveguide. Microwave power sources are made in the form of klystrons. Microwave power sources are made in the form of magnetron amplifiers. The master microwave generator is made in the form of a magnetron or klystron.

Полезная модель поясняется на фигурах 1-3.The utility model is illustrated in figures 1-3.

На фиг.1 изображена высокочастотная система ускорителя заряженных частиц, где: 1, 2, 3, 4 - плечи направленных ответвителей, 5 - источник СВЧ мощности, 6 - направленные ответвители, 7 - волноводные поглощающие нагрузки, 8 - входной десятиполюсный трансформатор типа волны, 9 - корректирующие фазовращатели, 10 - задающий СВЧ генератор, 11 - выходной десятиполюсный трансформатор типа волны, 12 - ускоряющая секция.Figure 1 shows a high-frequency system of an accelerator of charged particles, where: 1, 2, 3, 4 - shoulders of directional couplers, 5 - source of microwave power, 6 - directional couplers, 7 - waveguide absorbing loads, 8 - input ten-pole wave type transformer, 9 - correcting phase shifters, 10 - specifying a microwave generator, 11 - output ten-pole wave type transformer, 12 - accelerating section.

На фиг.2 изображен вид по стрелке А резонансной высокочастотной ускоряющей системы.Figure 2 shows a view along arrow A of a resonant high-frequency accelerating system.

На фиг.3 схематически изображен вид по стрелке А с подключением дополнительных направленных ответвителей 6, источников СВЧ мощности 5 и задающего СВЧ генератор 10.Figure 3 schematically shows a view along arrow A with the connection of additional directional couplers 6, microwave power sources 5 and a master microwave generator 10.

Высокочастотная система резонансного ускорителя заряженных частиц работает следующим образом.The high-frequency system of a resonant accelerator of charged particles works as follows.

От задающего СВЧ генератора мощности 10 сигнал подают через корректирующие фазовращатели 9 на входы четырех источников СВЧ мощности 5 и далее во входные плечи 1 направленных ответвителей 6.From the master microwave power generator 10, the signal is fed through corrective phase shifters 9 to the inputs of four microwave power sources 5 and then to the input arms 1 of the directional couplers 6.

К выходным плечам 4 направленных ответвителей 6 подсоединены волноводные поглощающие нагрузки 7.To the output arms 4 of the directional couplers 6 are connected waveguide absorbing loads 7.

С выходных плечей 4 сигналы поступают через изогнутые прямоугольные волноводы на входы входного десятиполюсного трансформатора типа волны 8, где складываются и СВЧ мощность через выходной десятиполюсный трансформатор типа волны 11, через фазовращатели 9 и изогнутые прямоугольные волноводы поступает во вторые входные плечи 3 направленных ответвителей 6.From the output arms 4, the signals are fed through curved rectangular waveguides to the inputs of the input ten-pole wave type transformer 8, where microwave power is also added through the output ten-pole transformer of wave type 11, through phase shifters 9 and curved rectangular waveguides to the second input arms 3 of the directional couplers 6.

После включения источников СВЧ мощности 5 по окончании переходного процесса СВЧ мощность в волноводные поглощающие нагрузки 7 не поступает, а вся циркулирует в двойном резонаторе бегущей волны с ускоряющей секцией 12.After turning on the sources of microwave power 5 at the end of the transition process, microwave power does not enter the waveguide absorbing loads 7, but all circulates in the traveling wave double cavity with accelerating section 12.

Такое исполнение модели позволяет создать линейный ускоритель заряженных частиц (например, электронов) с СВЧ мощностью в 4 раза большей, либо при заданной СВЧ мощности питания использовать источники СВЧ мощности 1 с уровнем в 4 раза ниже.Such a model makes it possible to create a linear accelerator of charged particles (for example, electrons) with a microwave power 4 times greater, or for a given microwave power supply, use microwave power sources 1 with a level 4 times lower.

Claims

1. A high-frequency system of a resonant accelerator of charged particles, containing a traveling wave resonator made in the form of a curved waveguide and sequentially mounted phase shifter and shoulders of a directional coupler, a microwave power source connected to one arm of a directional coupler, in which between the shoulder of a directional coupler entering the resonator a traveling wave, and an accelerating section is installed in the phase shifter, and an absorbing load is installed in one of the outer arms of the directional coupler, distinguishing By the fact that input and output ten-pole wave-type transformers are installed at the input and output of the accelerating section, each of which is connected to additional shoulders of directional couplers and phase shifters, microwave power sources are connected in series with correcting phase shifters and through a waveguide T-shaped tee with a master microwave generator.

2. The high-frequency system of a resonant accelerator of charged particles according to claim 1, characterized in that the accelerating section is made in the form of a diaphragmed waveguide.

3. The high-frequency system of a resonant accelerator of charged particles according to claim 1, characterized in that the microwave power sources are made in the form of klystrons.

4. The high-frequency system of a resonant accelerator of charged particles according to claim 1, characterized in that the microwave power sources are made in the form of magnetron amplifiers.

5. The high-frequency system of a resonant accelerator of charged particles according to claim 1, characterized in that the master microwave generator is made in the form of a magnetron or klystron.