SU1186064A1 - Линейный ускоритель ионов - Google Patents

Abstract

ЪТИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ИОНОВ, содержащий четвертьволновый коаксиальный резонатор, образованный противофазно возбуждаемой двухпроводной экранированной линией, нагруженной трубкамидрейфа, поочередно присоединенными к внешнему и внутреннему проводниками резонатора, системы высоковольтного и высокочастотного питани , инжектор ионов, источник питани  дл  подавлени  вторично-электронного разр да, подключенный к проводникам резонатора, поворотную магнитную систему, отличающийс  .тем, что, с целью уменьшени линей- . ных размеров ускорител , внутренние проводники резонатора расположены асимметрично относительно оси внешнего проводника, при этом ось первого внутреннего проводника, формирующего начальный участок ускорени , смещена от оси внешнего проводника в сторону инжектора ионов на рассто ние 0,5 - 0,7 радиуса внешнего проводника , а ось второго внутреннего проводника, формирующего промежуточный и конечный участки ускорени , смещена в противоположную сторону на 0,1 - 0,4 радиуса внешнего электрода, а отношение диаметров первого и второго внутренних проводников удовлетвор ет выражению 1,5 - 2,5, причем поворотна  магнитна  система выполнена с регулируемой длиной тракта и расположена в плоскости дрейфовых трубок, при этом ее вход соединен с выходом промежуточного участка ускорени , а выход - с входом оконечного участка ускорени . 2.Линейный ускоритель ионов по п.1,отличающийс  тем,что (Л дрейфовые трубки конечного участка ускорени  присоединены к второму внутреннему и внешнему электродам так, что -их продольна  ось перпендикул рна оси дрейфовых трубок проме- жуточного участка ускорени . 3.Линейный ускоритель ионов по П.1, отличающимис  тем, 00 Од что трубки дрейфа, присоединенные к первому внутреннему проводнику, о окружены провод щим экраном, соединенным с внешним проводником резонатора . 4.Линейный ускоритель ионов по П.1, отличающийс  тем, что с одной стороны торцы внутренних проводников соединены диском, который прикреплен к внешнему проводнику через изол тор на короткозамкнутом конце резонатора.

Description

1 Изобретение относитс  к области ускорительной техники и может быть использовано при создании линейных резонансных ускорителей-ионов. Целью изобретени   вл етс  умен шение линейных размеров ускорител  что позвол ет уменьшить массогабаритные- параметры ускорител ., На фиг. 1 и 2 приведено схематическое изображение линейного ускорител  ионов. Резонатор представл ет собой двухпроводную экранированную линию состо щую из внутренних проводников 1,2, образованных трупами, и внешне го проводника, образованного трубой 3. Проводники 1 и 2 соединены диском 4 и креп тс  к внешней трубе че рез изол тор 5. устранени  вторично-электронного разр да на проводники 1 и 2 подаетс  напр жение смещени  минус 4 кВ. Ускор ющие зазоры образованы дрейфовыми трубками , крепление которых к проводника резонатора выполнено в виде труб, что позвол ет увеличить радиус закруглени  торцов дрейфовых трубок и следовательно, электрическую прочность ускорител . Ось первого проводника 1, образующего начальный участок ускорени , смещена от оси внешнего проводника 3 на 0,6 радиуса внешнего проводника в сторону источника ионов 6, а ось второго пр водника 2 - в противоположную стор ну на 0,3 радиуса внешнего проводни ка. Диаметр проводника 1 в два раза больше диаметра проводника 2. Дрейфовые трубки 7. - 10, образую щие начальный участок ускорени , и трубки 11 - 14, образующие промежуточный участок ускорени , соосны. Дрейфовые трубки 15-18 образуют конечный участок ускорени , их ось перпендикул рна оси дрейфовых: трубок 7,8 - 13, 14. Дрейфовые трубки 8,10 и несуща  их труба 19 окружены провод щим экраном 20, присоединенным к проводнику 3. В плоскости дрейфовых трубок расположена магнитна  система, образованна  трем  поворотными магнитами 21, 22 и 23 и двум  сильфонными узлами 24 и 25. Работу устройства рассмотрим на примере линейного ускорител  ионов И энергией инжекции 70 кэВ/зар д, энерги  ионов в поворотной магнитной системе W 642 6 МэВ/зар д, конечна  энерги  он JO-МэВ/зар- д, диаметр резонатора 1 м. Продольна  и поперечна  устойчивость обеспечиваетс  самим ускор юш : полем, использу  принцип фазопеременной фокусировки. Ускоритель работает следующим образом . Инжектируемые в ускоритель ионы ускор ютс  в зазорах, образованных дрейфовыми трубками, и попадают в тракт разводки пучка. Длина ускор ющих зазоров, образованных электродом 1, выбираетс  так, чтобы угол пролета первого зазора был близок к ТГ . При меньшей длине зазора снижаетс  величина ускор ющего напр жени  (следовательно, и темп ускорени ) , а при большей уменьшаетс  количество частиц, захватываемых в режим ускорени . По мере прохождени  ускор ющих зазоров скорость частиц увеличиваетс .и дл  сохранени  раftвенства Ь„ --- (L - период ускорени ; В--- , Х - длина волны) С длины дрейфовых трубок увеличиваютс , что приводит к уменьшению темпа ускорени  в оконечной части ускорител . Дл  сохранени .темпа ускорени  необходимо увеличить напр жение на ускор ющих зазорах проводника 2 ( соответственно увеличив их длину), что выполн етс , если укорачивающа  емкость первого электрода больше, чем укорачивающа  емкость второго электрода. В рассматриваемой конструкции соотношениеобеспечиваетс  экраном 20 и равно1,8 (подстраиваетс  изменением высоты и диаметра экрана ) . Ноль высокочастотного напр жени  на изол торе- креплени  проводников 1 и 2 к проводнику 3 обеспечиваетс  противофазным возбуждением и равенством токов в проводниках. Дп  равенства токов (при равной длине проводников) необходимо, чтобы отношение волновых сопротивлений проводников было обратно пропорционально отношению укорачивающих емкостей,что обеспечиваетс  асимметричным выполнением проводников. Ось дрейфовых трубок конечного участка смещена от оси внешнего проводника на рассто ние 0,3; его радиуса, что позвол ет эффективно повторно использовать диаметр резонатора дл  ускорени  ионов.

3п

в резонаторе с предлагаемой ассимметрией в конструкции проводников двухпроводной экранированной линии увеличиваетс  напр жение в зазорах оконечных периодов ускорени , что в рассмотренном примере, при сохранении козффциента захвата в режиме ускорени , позвол ет увеличить знергию ионов на 2 МэВ/зар д (в 1,5 раза ) при прохождении основного тракта ускорени  по сравнению с симметричной конструкцией. Применение до60644

полнительного участка ускорени  позвол ет увеличить энергию ускоренных ионов.в рассмотренном примере на 4 МзВ/зар д без дополнительных затрат на ускор ющую систему. Предлагаемое крепление внутренних проводников к внешнему позвол ет снизить высокочастотную нагрузку узла смещени , увеличить напр жение на ускор ющих зазорах, упростить конструкцию и увеличить надежность ускорител .

фие.1

фиг. 2

Claims (4)

1. .1ДИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ИОНОВ, содержащий четвертьволновый коаксиальный резонатор, образованный про^ тивофазно возбуждаемой двухпроводной экранированной линией, нагруженной трубками'дрейфа, поочередно присоединенными к внешнему й внутреннему проводниками резонатора, системы высоковольтного и высокочастотного питания, инжектор ионов, источник питания для подавления вторично-электронного разряда, подключенный к проводникам резонатора, поворотную магнитную систему, отличающийся тем, что, с целью уменьшения линей- . ных размеров ускорителя, внутренние проводники резонатора расположены асимметрично относительно оси внешнего проводника, при этом ось первого внутреннего проводника, формирующего начальный участок ускорения, смещена от оси внешнего проводника в сторону инжектора ионов на расстояние 0,5 - 0,7 радиуса внешнего про водника, а ось второго внутреннего проводника, формирующего промежуточный и конечный участки ускорения, смещена в противоположную сторону на 0,1 - 0,4 радиуса внешнего электрода, а отношение диаметров первого и второго внутренних проводников удовлетворяет выражению сЦ /d^ = 1,5 - 2,5, причем поворотная магнитная система выполнена с регулируемой длиной тракта и расположена в плоскости дрейфовых трубок, при этом ее вход соединен с выходом промежуточного участка ускорения, а выход - с входом оконечного участка ускорения.
2. 2. Линейный ускоритель ионов по п.1, о тл ич ающий ся тем,что дрейфовые трубки конечного участка ускорения присоединены к второму внутреннему и внешнему электродам так, что их продольная ось перпендикулярна оси дрейфовых трубок проме- жуточного участка ускорения.
3. 3. Линейный ускоритель ионов по п.1, отличающейся тем, что трубки дрейфа, присоединенные к первому внутреннему проводнику, окружены проводящим экраном, соединенным с внешним проводником резонатора.
4. 4. Линейный ускоритель ионов по п.1, отличающийся тем, что с одной стороны торцы внутренних проводников соединены диском, который прикреплен к внешнему проводнику через изолятор на короткозамкнутом конце резонатора.