SU1406828A1 - Ускор юща система линейного ускорител со сто чей волной - Google Patents

Description

I1

j Изобретение относитс  к ускори- тельной технике и может быть использовано в качестве ускор ющей системы , предназначенной дл  получени  потоков сфокусированных ускоренных частиц и высокоэнергетичных )f-луче

Цель изобретени  - повьппение величины ускор емого тока зар женных частиц, что позвол ет повысить зф- :фективность ускорител  и расширить область его применени . ; На фиг. 1 изображена ускор кица  система линейного ускорител  со сто чей волной, позвол кица  в режиме |работы без применени  внешних фоку- (сирующих устройств увеличить знаЧе- ;ние ускор емого тока зар женных ча- 1стиц; на фиг. 2 - разрез А-А на |фиг, 1J на фиг. 3 - разрез Б-Б на :фиг. 1.

i Система содержит последовательно |и поочередно расположенные на одной i оси ускор ющие  чейки в виде цилинд ;рических профилированных ускор ющих :резонаторов 1 и  чейки св зи в виде цилиндрических непрофилированных резонаторов 2 св зи, св занные с помощью азимутальных щелей 3 св зи, кроме того, одна из промежуточных ускор ющих  чеек вьтолнена в виде :трех соосно расположенных цилиндри- ческих резонаторов, крайние из которых резонаторы 4, возбуждаютс  на рабочей частоте на виде колебаний , а фокусирующий центральны резонатор 5 - на виде колебаний Н°,, и снабжена двум  призматическими резонторами С. При этом крайние резонаторы

св заны с цилиндрическими непрофилиро ванными резонаторами 2 св зи с помощью азимутальных щелей 7, помимо этого, с помощью щелей 8 св зи в своих боковых стенках они св заны с призматическими резонаторами 6 св зи, которые , в свою очередь, через щели 9 св зи, наход щиес  вблизи боковой стенки призматического резонатора и ориентированные параллельно оси системы , св заны с центральным цилиндрическим фокусирующим резонатором 5. Дл  проводки пучка зар женных частиц в центре торцовых стенок все наход щихс  на оси системы резонаторов имеютс  цилиндрические пролетные отверсти  10,. причем в фокусирующем резонаторе 5 вокруг одного пролетног отверсти  имеетс  коническа  пролетна  трубка 11.

0

5

0

Система работает следующим образом .

Внутренние диаметры цилиндрических профилированных ускор ющих резонаторов 1, цилиндрических непрофилированных резонаторов 2 св зи, индуктивно св занных между собой через щели 3 св зи, имеют такие геометрические размеры, что в них на рабочей частоте возбуждаетс  колебание вида ЕО,О. Возбуждение осуществл етс  через узел ввода ВЧ-мощности, присоединенный к одной из ускор ющих  чеек тдк, чтобы направление силовых линий магнитного пол  в резонаторе 1 в районе окна св зи совпадало с направлением силовых линий магнитного пол  в районе окна св зи со стороны подвод щего волновода, причем вс  система возбуждаетс  на виде

колебаний -. Каждьй ускор ющий ре5

0

5

5

д щгос

зо.натор 1 возбуждаетс  в противофа- зе по отношению к соседним ускор ющим резонаторам 1. ВЧ-поле в  чейках св зи очень мало по величине. Б данной системе в зависимости от требований радиальной динамики ускор емых электронов можно между двум  любыми цилиндрическими непрофилированными резонаторами 2 св зи разместить резонаторную систему, выполн ющую как функцию ускорени , так и функцию фокусировки пучка зар женных частиц. Эта резонаторна  система включает в себ  п ть отдельных резонаторов : два цилиндрических ускор юрезонатора 4 с видом колебаний ( . Св зь между резонаторами 4 и резонаторами 2 св зи осуществл етс  с помощью азимутальных щелей 7 св зи , в свою очередь, ускор ющие резонаторы 4 через щели 8 св зи в своих боковых стенках св заны с призматическими резонаторами 6 св зи. Выбор геометрических размеров призматических резонаторов 6 св зи обеспечивает возбуждение в них на рабочей частоте вида колебаний Н . Эти резонаторы 6 св зи, в свою очередь, св заны с помощью пр моугольных щелей 9 св зи в своих основани х вблизи боковых стенок с фокусирующим ци- линдрическим резонатором 5, геометрические размеры которого обусловливают его возбуждение на рабочей ча-

0

щгос

стоте на виде колебаний Н

011

Этот

31

вид колебаний характеризуетс  очень высокой собственной добротностью резонатора на этом виде, котора  на практике составл ет дес тки тыс ч и может доходить до 1о . Распределение в резонаторе высокочастотного магнитного пол  полностью соответствует распределению магнитного пол  в тонкой магнитной линзе и аналогично распределению магнитного пол  на оси короткого соленоида. Аксиально-симметричное магнитное поле производит фокусирующее действие на проход щий параллельный пучок электронов . Механизм фокусировки сво- дитс  к следующему: в такой системе присуствует радиальное магнитное поле, которое, взаимодейству  с продольной скоростью зар женных частиц, приводит к вращению электронов по азимуту. После по влени  азимутально скорости от взаимодействи  этой скорсти и продольного магнитного пол  по вл етс  движение в радиальном напра

влении, причем радиальна  сила всегда направлена к оси независимо от первоначального направлени  магнитного пол  в резонаторе 5, В центре торцовых стенок резонаторов выполнены цилиндрические пролетные отверсти  10, служащие дл  проводки пучка зар женных частиц. В фокусирующем резонаторе 5 по ходу пучка на выходе из резонаторов вокруг пролетного отверсти  10 вьшолнена коническа  пролетна  трубка 11, служаща  дл  достижени  максимального фокусирующего воздействи  на проход щие электройы. Она необходима дл  экранировки ВЧ-пол , когда оно измен ет направление во врем  пролета электронов через фокусирующий резонатор 5, так как направление магнитного пол  сохран етс  посто нным только половину периода высокочастотного колебани . В данном случае при скорост х электронов, близких

0

25

5

0

0

35

40

45

к скорости света ( ), возможно фокусирующее воздействие на всю область начальных фаз влета электронов в ускор ющие резонаторы 1, при которых частицы ускор ютс , так как в этом случае происходит как бы совмещение двух систем фокусировки, возникающих в результате того, что тонка  магнитна  линза обладает фокусирующим действием независимо от направлени  магнитного пол . Таким образом, даже при смене направлени  силовых линий магнитного пол  резонатор 5 в определенном фазовом интервале начальных фаз влета оказывает фокусирующее воздействие. Если ускор ющее напр жение в ускор ющих резонаторах 1 и 4 мен етс  по закону косинуса , то диапазон начальных фаз влета в ускор ющие резонаторы 1 и 4, при которых электроны ускор ютс  и фокусируютс , составл ет- и +27к 1|о 0+ jfZirK, где К О, 1, 2,... При этом довольно просто обеспечить максимальное фокусирующее воздействие на электроны , влетак цие в фазе, соответствующей максимальному набору энергии .

В такой системе воздействие фокусирующего пол  достаточно велико из- за большой величины собственной добротности фокусирующего резонатора на виде колебаний Н о,, и вследствие того , что электроны в пролетном канале взаимодействуют с максимальной величиной магнитного пол  в резонаторе . Нар ду с увеличением в два раза и более диапазона начальных фаз влета электронов в ускор ющие резонаторы, при которых происходит как ускорение, так и фокусировка зар женных частиц, более чем в два раза увеличиваетс  захват частиц в процессе ускорени  и в результате более чем на 100% увеличиваетс  значение тока ускор емых частиц.

Л ,

-aJ 869

5 I ;1LA у pjzgfcszzpnaE

- nf fff f ff f f f

,,.TA,..,

. л f f i fM I:fJл7 /

1. Т 3 1 21

тН

10

2i 3 Z id

5-5

в

d.

n

(pas. 5

Claims (1)

1. УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ СО СТОЯЧЕЙ ВОЛНОЙ, выполненная в виде соосной последовательности чередующихся ускоряющих ячеек связи на виде колебания Е_о,_о , в общих торцовых стенках которых в местах пучности магнитного поля выпол- нены азимутальные щели связи, а на оси - цилиндрические пролетные отверстия, при этом первая и последняя ячейки выполнены ускоряющими, а связь одной из промежуточных ускоряющих ячеек осуществлена посредством двух призматических резонаторов на виде колебаний Н° , расположенных по периметру этой ячейки, щели связи выполнены в общей части боковой стенки ускоряющей ячейки и оснований призматических резонаторов связи, отличающаяся тем, что, с целью повышения величины ускоренного тока, ускоряющая ячейка, снабженная призматическими резонаторами связи, выполнена в виде трех последовательно и соосно расположенных цилиндрических резонаторов, из которых центральный - на виде колебаний Η θ,, , а крайние - на виде колебаний Е , при этом щели связи с центральным резонатором параллельны продольной оси системы и одно из его пролетных отверстий снабжено соосно расположенной конической пролетной трубкой.