SU1077067A1 - Standing wave linear accelerator - Google Patents

Standing wave linear accelerator Download PDF

Info

Publication number
SU1077067A1
SU1077067A1 SU823447526A SU3447526A SU1077067A1 SU 1077067 A1 SU1077067 A1 SU 1077067A1 SU 823447526 A SU823447526 A SU 823447526A SU 3447526 A SU3447526 A SU 3447526A SU 1077067 A1 SU1077067 A1 SU 1077067A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
accelerating
section
accelerator
generator
injector
Prior art date
Application number
SU823447526A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Кузьмич Шилов
Original Assignee
Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт filed Critical Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт
Priority to SU823447526A priority Critical patent/SU1077067A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1077067A1 publication Critical patent/SU1077067A1/en

Links

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ НА СТОЯЧЕЙ ВОЛНЕ, содержащий генерат фазовращатель, две ускор ющие рез торные секции, состо вше из неско ких  чеек, инжектор и волноводный мост, первое плечо которого через фазовращатель присоединено к генератору , второе и третье подсоединены к ускор ющим секци м, а четвертое - к поглотителю ВЧ-мощности, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью улучшени  спектральных характеристик ускорител , поглотитель ВЧ-мощности выполнен в виде секции круглого диафрагмированного волновода с трансформатором типа волны на входе и внутриволноводной нагрузки на выходе, расположенной между инжектором и первой ускор ющей секцией, имеющей в боковых стенках отверсти , лежащие на оси ускорител , при этом рассто ние между центрами последней  чейки первой ускор ющей секции и первой  чейкой второй ускор ющей секций равно е LINEAR ACCELERATOR ON A STANDING WAVE, containing a generator phase shifter, two accelerating cutting sections, consisting of several cells, an injector and a waveguide bridge, the first arm of which is connected to the generator through the phase shifter, the second and third are connected to the accelerating sections, and the fourth - to the RF power absorber, in order to improve the spectral characteristics of the accelerator, the RF power absorber is made in the form of a section of a circular diaphragmized waveguide with a transformer like an input wave and the output waveguide load located between the injector and the first accelerating section, having holes in the side walls lying on the accelerator axis, the distance between the centers of the last cell of the first accelerating section and the first cell of the second accelerating section being

Description

Изобретение относитс  к ускорительной технике, а именно к ускорител м зар женных частиц со сто чей волной, предназначенных дл  использовани  в качестве источников ионизирующего излучени  и потоков ускоренных частиц в дефектоскопии, радиационной химии и медицине.The invention relates to accelerator technology, namely, accelerated charged particle accelerators with a wave designed for use as sources of ionizing radiation and fluxes of accelerated particles in flaw detection, radiation chemistry and medicine.

Известны ускорители на малые энергии, в которых в качестве генератора используютс  магнетроны, питающие ускор ющие резонаторные секции ij .Low energy accelerators are known in which magnetrons are used as a generator, supplying accelerating resonator sections ij.

Недостатком данного устройства  вл етс  широкий энергетический спектр ускоренных частиц.The disadvantage of this device is a wide energy spectrum of accelerated particles.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  малогабаритный линейный ускоритель, содержавши генератор, фазовращатель, волновой мост, две ускор ющие резонаторные секции, состо щие из нескольких  чеек, инжектор , причем первое плечо моста через фазовращатель присоединено к . генератору, второе и третье подключены к ускор ющим секци м, а четвертбе - к поглотителю ВЧ-мощности 2 Closest to the present invention is a compact linear accelerator containing a generator, a phase shifter, a wave bridge, two accelerating resonator sections consisting of several cells, an injector, the first arm of the bridge through the phase shifter being connected to. the generator, the second and the third are connected to the accelerating sections, and the quarter to the RF power absorber 2

Недостатком известного устройства  вл етс  широкий энергетический спектр ускоренных частиц из-за переходногр процесса в высокодобротных ускор ющих секци х с Qg-13000, когда величины уЬкор ющих полей отличны t)T номинальных значений, происходит захват в режим ускорени  части инжектируемых электронов, которые, облада  энергией меньше требуемой, сильно ухудшают спектральные характеристики ускор емого пучка.A disadvantage of the known device is the wide energy spectrum of accelerated particles due to the transient process in high-quality accelerating sections with Qg-13000, when the crowding fields have different t) T nominal values, a part of the injected electrons, which have energy less than the required, greatly degrade the spectral characteristics of the accelerated beam.

Цель изобретени . - улучшение спектральных характеристик ускорител .The purpose of the invention. - improvement of the spectral characteristics of the accelerator.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в линейном ускорителе на сто чей волне, содержащем генератор, фазовращатель, две ускор ющие резонаторные секции, состо щие из неСк ольких  чеек, инжектор и волноводный мост, первое плечо которого через фазовращатель присоединено к генератору , второе и третье подсоединены к ускор ющим секци м, а четвертое - к поглотителю ВЧ-мощности, поглотитель ВЧ-мощности выполнен в виде секции круглого диафрагмированного волновода с трансформатором типа волны на .входе и внутри волноводной нагрузки на выходе, расположенной между инжектором и первой ускор ющей секцией, имеющей в боковых стенках отверсти , лежащие на оси ускорител , при этом рассто ние между центрами последней  чейки ускор ющей секции и первой  чейки второй ускор ющей секции равноThis goal is achieved by the fact that in a linear accelerator on a standing wave containing a generator, a phase shifter, two accelerating resonator sections consisting of small cells, an injector and a waveguide bridge, the first arm of which is connected to the generator through the phase shifter, the second and third are connected to the accelerating sections, and the fourth to the RF power absorber, the RF power absorber is designed as a section of a circular diaphragm waveguide with a wave type transformer at the input and inside the waveguide load at the output located between the injector and the first accelerating section, which has holes in the side walls lying on the accelerator axis, while the distance between the centers of the last cell of the accelerating section and the first cell of the second accelerating section is

е - (2п+3) а /4, где п 1,2,3, . . .;e - (2n + 3) a / 4, where n 1,2,3,. . ;

А - длина волны генератора.And - the wavelength of the generator.

На чертеже изобраикен предлагаемый ускоритель.In the drawing, the proposed accelerator is depicted.

Ускоритель содержит ВЧ-генератор 1, фазовращатель 2, волноводный мост 3, ускор ющие резонаторные секции 4, секцию круглого диафраглдарованного волновода (КДВ) 5, котора , в свою очередь, содержит трансформатор 6 типа волны и внутриволноводную нагрузку 7, а также инжектор 8, Плечи высокочастотного моста нумерованы по пор дку от плеча, по которому подводитс  мощность от генератора 1, против часовой стрелки.The accelerator contains an RF generator 1, a phase shifter 2, a waveguide bridge 3, accelerating resonator sections 4, a section of a circular diaphragld waveguide (KDV) 5, which, in turn, contains a wave type transformer 6 and intrawave load 7, as well as an injector 8, The shoulders of the high-frequency bridge are numbered in order from the shoulder, which supplies power from generator 1, counterclockwise.

Ускоритель работает следующим образом.The accelerator works as follows.

ВЧ-мощность от генератора 1 через фазовращатель 2, волноводный мост 3, дел щий ее на две равные части, поступает на вход резонаторных секций 4. В первый момент вс  мощность от секций 4 отражаетс  и идет в КДВ 5, который имеет трансформатор 6 типа волны и внутриволноводную нагрузку 7, в котсфой поглощаетс  прошедша  мощность. Затем величина мощности, поступающа  в резонаторные секции 4, нарастает по законуRF power from generator 1 through phase shifter 2, waveguide bridge 3, dividing it into two equal parts, is fed to the input of resonator sections 4. At the first moment, all the power from sections 4 is reflected and goes to QDV 5, which has a wave type transformer 6 and the intra-aquatic load 7, in which the power is absorbed. Then the amount of power supplied to the resonator sections 4 increases according to the law

fpPotl-e- oVQHfpPotl-e- oVQH

Р„R"

где РОwhere ro

-установившеес  значение;-set value;

QH ШоQh sho

-нагруженна  добротность; ;- loaded with good quality; ;

о - рабоча  частота; o is the operating frequency;

а мощность, идуща  в КДВ 5, будет убывать до нул  с такой же посто нной времени. Таким образом, во врем  переходного процесса установлени  ускор ющих полей в резонаторных секци х 4 как и на заднем фронте огибающей 1зч-импульсаг в КДВ 5 существует электромагнитное поле, причем величину напр женности электрического пол  на оси КДВ 5 можно оценить по формулеand the power going to KDV 5 will decrease to zero with the same constant time. Thus, during the transient process, the establishment of accelerating fields in the resonator sections 4, as well as at the falling front of the envelope of a 1cch pulse in KDV 5, has an electromagnetic field, and the intensity of the electric field on the axis of the KDV 5 can be estimated by the formula

J, uiJ ui

ITXITX

Prp fl Prp fl

где u 1where u 1

изменение резонансной частоты при введении возмущающего тела; change in the resonant frequency with the introduction of a perturbing body;

Ргр группова  скорость; 71 - длина волньа генератора; Р - ВЧ-мощность; . L - длина КДВ;Pgr group speed; 71 - wavelength of the generator; R - RF power; . L is the length of the QDV;

а - коэффициент, определ емый методом возмущени  в резонаторе , пол  в котором поддак )тс  точному аналитическому расчету.a is the coefficient determined by the method of perturbation in the resonator, the floor in which the poddak is the exact analytical calculation.

Инжектируемые инжектором 8 электроны имеют относительную скорость, вычисл емую по формуле ,The electrons injected by the injector 8 have a relative velocity calculated by the formula

где WK - кинетическа  энерги  элект трона; . гпо - масса поко  электрона, в районе 0,4, Дл  того, чтобы взаимодействие электронов с бегущей в КДВ 5 волной было более интенсивным, (9(р волновода также делаетс  равным 0,4. Тогда в первый момент времени при типичных значени х параметров дл  ускорителей такого классаЧ Р 1МВт И -s. 10 см, i /И 0,038 (Ч - толщина диафрагмы КДВ) и получаем EQ sf 36 кВ/см, При пролете из инжектора 8 через КДВ 5 в резонаторную секцию 4 инжектируемые электроны будут в результате взаимодействи  с электромагнитным полем (магнитным или электрическим либо тем и другим вместе) отклон тьс  от оси ускорител  и выпадать из прсщесса ускорени . Происхододат отсечка основ ной массы электронов, которые в гфо тотипе и базовом объекте, усксф  сь в неоптимальных значени х дл  полей в секци х 4, т.е. на переднем и зад нем фронтах, огибающей ВЧ-импульса, сильно ухудааают спектральные характеристики установки. Дл  того,-чтоб ускор ющие секции 4 с учетом нагруз ки током, имели критическую св зь с подвод щими волноводами, их нужно в режиме без нагрузки током настраи вать на св зь - Г7Ки.эф.Ь 1 RBX .Э(р. эффективное шунтовое сопротивление; Ь - длина ускор ющей секции; величина ускор емого токл; ..,.., - ч величина входнЬй мощности ВЧ-мощности, Дл  больиганства используем установок, например дл  прототипа и базового объекта, Ро - 1,5-2,т.е. нужно р еализовать такой режим работы , чтобы при отражении от резонаторных секций, соответствующем этому коэффициенту, св зи в КДВ 5, были такие пол , что часть электронов проходила в ускор ющие секции, тогда система в установившемс  режиме будет работать в режиме критической св зи, Дл  приведенных значений в КДВ 5 составит величину -2«10 , т.е. врем  заполнени  КДВ ВЧ-мощностью на несколько пор дков меньше времени переходного процесса в высокодобротных резонаторных секци х 4, Таким образбм, отсечка электронов с неоптимальными параметрами будет происходить весьма эффективно. Дл  Tord, чтобы ускорение электронов в секци х 4 щ оисходило в оптимальном режиме, рассто ние между центрами последней ускор ющей  чейки первой и первой ускор ющей  чейки второй секции выбираетс  равным 6 (« + ) 11/2 + /4 г(2п +3) 1/4, что позвол ет сохранить синхронизм между ускор емыми сгусткамит и ВЧ-полам , так как при таком подключении моста пол  во второй секции опережают на ff/2 пол  в первой секции, Предлагаема  система позвол ет на пор док улучшить спектральные характеристики , ускорителей по сравнению с йрототипом и базовым объектом.where WK is the kinetic energy of the electron; . gpo - the electron's rest mass, in the region of 0.4, in order for the interaction of electrons with the wave traveling in QDV 5 to be more intense (9 (p of the waveguide is also equal to 0.4. Then at the first time instant with typical for accelerators of this class P P 1MW And -s. 10 cm, i / I 0.038 (H is the thickness of the QDV diaphragm) and we get EQ sf 36 kV / cm. When flying from injector 8 through QDV 5 to the resonator section 4, the injected electrons will result interaction with an electromagnetic field (magnetic or electric or both) deviation From the accelerator axis and fall out of the acceleration process. The cut-off of the bulk of the electrons, which are in the prototype and the base object, is accelerated at non-optimal values for the fields in sections 4, i.e., on the front and rear fronts, envelope The high-frequency impulse, the spectral characteristics of the installation are much worse. In order for the accelerating sections 4 to take into account the load current, they had a critical connection to the supply waveguides, they need to be tuned to a G7Ki.e. .B 1 rbx .e (p. effective shunt resistance; B is the length of the accelerating section; the magnitude of the accelerated current; .., .., - h is the magnitude of the input power of the RF power. For most of the installations we use, for example, for the prototype and the basic object, Ro is 1.5–2, i.e. it is necessary to implement such a mode of operation that, when reflected from resonator sections corresponding to this coefficient, the connection in KDV 5 has such fields that some electrons pass into accelerating sections, then the system will operate in the established mode in the established mode, For the given values in KDV 5, the value will be -2 «10, i.e. The time of filling the QFD with the RF power is several orders of magnitude shorter than the time of the transient process in high-Q resonator sections 4. Thus, the cut-off of electrons with non-optimal parameters will be very effective. In order for Tord, so that the acceleration of electrons in sections 4 u are decaying optimally, the distance between the centers of the last accelerating cell of the first and the first accelerating cell of the second section is chosen equal to 6 ("+) 11/2 + / 4 g (2n +3 ) 1/4, which allows maintaining synchronism between accelerated clots and RF fields, since with such a bridge connection, the field in the second section is ahead by ff / 2 in the first section, the proposed system allows for an order to improve spectral characteristics, accelerators compared to the irotype and the base object.

Claims (1)

ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ НА СТОЯЧЕЙ ВОЛНЕ, содержащий генератор,, фазовращатель, две ускоряющие резона- ких ячеек, инжектор и волноводный мост, первое плечо которого через фазовращатель присоединено к генератору, второе и третье подсоединены к ускоряющим секциям, а четвертое - к поглотителю ВЧ-мощности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения спектральных характеристик ускорителя, поглотитель ВЧ-мощности выполнен в виде секции * круглого диафрагмированного волновода с трансформатором типа волны на входе и внутриврлноводной нагрузки на выходе, расположенной между инжектором и первой ускоряющей секцией, имеющей в боковых стенках отверстия, лежащие на оси ускорителя, при этом расстояние между центрами последней ячейки первой ускоряющей секции и первой ячейкой второй ускоряющей секций равно β = (2η+3) Ά/4, где П =1,2,3.,.;A LINEAR ACCELERATOR ON STANDING WAVE, comprising a generator, a phase shifter, two accelerating sharp cells, an injector and a waveguide bridge, the first arm of which is connected to the generator through the phase shifter, the second and third are connected to accelerating sections, and the fourth to the RF power absorber, It is due to the fact that, in order to improve the spectral characteristics of the accelerator, the RF power absorber is made in the form of a section * of a circular diaphragmed waveguide with a wave-type transformer at the input and an intra-water load on the outlet located between the injector and the first accelerating section, having holes in the side walls lying on the axis of the accelerator, the distance between the centers of the last cell of the first accelerating section and the first cell of the second accelerating section is β = (2η + 3) Ά / 4, where P = 1,2,3.,.; QQ
SU823447526A 1982-06-03 1982-06-03 Standing wave linear accelerator SU1077067A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823447526A SU1077067A1 (en) 1982-06-03 1982-06-03 Standing wave linear accelerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823447526A SU1077067A1 (en) 1982-06-03 1982-06-03 Standing wave linear accelerator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1077067A1 true SU1077067A1 (en) 1984-02-29

Family

ID=21014898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823447526A SU1077067A1 (en) 1982-06-03 1982-06-03 Standing wave linear accelerator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1077067A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007069931A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-21 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu 'nauka I Tekhnologii' Low-injection energy continuous linear electron accelerator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Завадцев А .А. и др.. Проек ЛУЭ на сто чей волне с регулируем энергией дл промышленных целей. Сб. Ускорители, вып. 16/ М., Атомиэдат, 1977, с.5-7. 2. Зверев Б.В. и др. Расчет и проектирование малогабаритного ус рител электронов РЭЛУС-3. Сб. Ускорители, вып. 20, М., Энергоиздат. 1981, с Л9-21 (прото тип) . (54) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007069931A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-21 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu 'nauka I Tekhnologii' Low-injection energy continuous linear electron accelerator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Slater The design of linear accelerators
US3886399A (en) Electron beam electrical power transmission system
Thode et al. Two-stream instability heating of plasmas by relativistic electron beams
SU1077067A1 (en) Standing wave linear accelerator
KR20230066103A (en) Systems, Apparatus and Methods for Multi-Frequency Resonator Operation in Linear Accelerators
WO1989005565A1 (en) Charged particle accelerator and cooling method for charged particle beam
Goodman et al. A combined parametric and conversion mechanism for upshifted stimulated electromagnetic emissions
US3459988A (en) Cyclotron having charged particle and electron beams
EP3488668B1 (en) An apparatus for generating electromagnetic waves
Ruth et al. Plasma laser accelerator: Longitudinal dynamics, the plasma/laser interaction, and a qualitative design
CA1053312A (en) High-frequency focusing device for focusing a beam of charged particles accelerated within a cyclotron
US4491765A (en) Quasioptical gyroklystron
EP0434933B1 (en) Device for microwave plasma generation
RU2704523C1 (en) Device for creation of adjustable thrust force in electric ion engine
Phillips Microwave separator for high energy particle beams
Shpitalnik Stability analysis, finite current effects, and experimental results in the autoresonance microwave accelerator
Slater The design of linear accelerators
SU588888A1 (en) Charged particle acceleration method
Tang et al. Proposal for FEL experiments driven by the National Bureau of Standards' CW microtron
Anguelov et al. Charge exchange injection of heavy ions in synchrotrons
Kankeleit et al. A velocity separator for heavy ions using radiofrequency deflection
Kolosov et al. Gyroklystron with a cavity operating at the second harmonic of working frequency in buncher
Lesch et al. Radiative properties of pulsar magnetospheres: What can we learn from radius to frequency mapping?
Zhang Beam Physics with Space Charge Challenges
SU1748295A1 (en) Method of matching beam of charged particles with high- frequency accelerating-focusing channel