SU392608A1

SU392608A1 - USSR Academy of Sciences

Info

Publication number: SU392608A1
Application number: SU1303551A
Authority: SU
Inventors: А. С. Богомолов витель
Original assignee: Институт химической кинетики , горени Сибирского отделени
Priority date: 1969-02-18
Filing date: 1969-02-18
Publication date: 1973-07-27

Description

1one

В линейном ускорителе электронов частицы взаимодействуют с продольной электрической компонентой электромагнитного пол , причем дл эффективного взаимодействи требуетс , чтобы фазова скорость электромагнитной волны возрастала в такой же мере, Б какой увеличиваетс скорость ускор емой частицы. Дл этого примен ют замедл ющую систему типа дифрагмированного волновода дециметрового диапазона длин волн, обеспечивающую необходимый закон изменени фазовой скорости электромагнитной волны и соответствующую амплитуду электрической компоненты основной (пр мой) пространственной гармоники электромагнитного пол . Инжектирование частиц осуществл етс по оси аксиальной симметрии замедл ющей системы со скоростью частиц пор дка 0,4-0,5 скорости света, котора легко достигаетс применением инжектора с напр жением 50-80 кв. In a linear electron accelerator, the particles interact with the longitudinal electric component of the electromagnetic field, and for effective interaction it is required that the phase velocity of the electromagnetic wave increases as much as B increases the speed of the accelerated particle. For this purpose, a slow-wave system of the type of a diffracted waveguide of the decimeter wavelength range is used, which ensures the necessary law of variation of the phase velocity of the electromagnetic wave and the corresponding amplitude of the electrical component of the main (direct) spatial harmonic of the electromagnetic field. Particles are injected along the axis of axial symmetry of the retarding system with a particle velocity of about 0.4-0.5 light speed, which is easily achieved by using an injector with a voltage of 50-80 square meters.

Однако данна замедл юща система не может быть применена дл ускорени .т желых зар женных частиц, так как напр жени инжекции, требуемые дл получени скорости частиц пор дка 0,4-0,5 скорости света, будут увеличены по сравнению со случаем ускорени электронов в число раз, равное отношению массы протона к массе электрона, что потребует применени напр жени пор дка сотни мегавольт. Применение умеренных напр жений инжекции (сотни киловольт - несколько мегавольт) соответствует скорости инжектировани частиц пор дка сотых долей скорости света. Необходимое при этом замедление электромагнитной волны приводит к тому, что амплитуда электрической компоненты электромагнитного пол на оси замедл ющей системы типа дифрагмированный волновод уменьшаетс практически до нул . В св зи с этим невозможно получить большие приращени энергии частиц на один сантиметр длины ускор ющей системы.However, this moderation system cannot be used to accelerate highly charged particles, since the injection voltages required to obtain particle velocities in the order of 0.4-0.5 will be increased in speed compared to the case of electron acceleration a number of times equal to the ratio of the mass of a proton to the mass of an electron, which will require applying a voltage of about hundreds of megavolts. The use of moderate injection voltages (hundreds of kilovolts — several megavolts) corresponds to the rate of injection of particles of the order of hundredths of the speed of light. The required deceleration of an electromagnetic wave leads to the fact that the amplitude of the electric component of the electromagnetic field on the axis of a slow wave system such as a diffracted waveguide is reduced to almost zero. Therefore, it is not possible to obtain large increments of the particle energy per centimeter of the length of the accelerating system.

Цель изобретени - нолучить приращение энергии протонов более 10 Мэв/м в диапазоне энергий 1 -100 Мэв и уменьшить размеры ускорител протонов.The purpose of the invention is to obtain an increment of proton energy of more than 10 MeV / m in the energy range of 1-100 MeV and reduce the size of the proton accelerator.

Это достигаетс тем, что инжектор протонов и генератор СВЧ-энергии подсоединены к противоположным концам замедл ющей системы, выполненной в виде встречных штырей в волноводе, щаг которых выбран возрастающим от входного инжекционного конца к выходному в соответствии с законом изменени скорости равновесной частицы.This is achieved by the fact that the proton injector and the microwave energy generator are connected to opposite ends of the slow-wave system made in the form of counter pins in the waveguide, whose core is chosen increasing from the input injection end to the output one in accordance with the law of the equilibrium particle velocity change.

На чертеже представлен описываемый ускоритель с одной ускор ющей структурой.The drawing shows the described accelerator with a single accelerating structure.

Он состоит из инжектора 1, участка формировани 2 и четырех ускор ющих структур, кажда из которых содержит замедл ющую систему типа встречных штырей 3, генераторIt consists of an injector 1, a formation section 2 and four accelerating structures, each of which contains a retarding system such as counter pins 3, a generator

электромагйИтной энергии 4 и фокусирующую систему 5.electromagnet energy 4 and a focusing system 5.

В ускорителе используют замедл ющую систему дециметрового диапазона длин волн, причем такую, что протоны ускор ютс в результате взаимодействи с продольной электрической компонентой, обратной пространственной гармоники бегущей волны.The accelerator uses a decimeter-wavelength slow-wave system, such that protons are accelerated as a result of interaction with the longitudinal electrical component, the inverse of the spatial harmonic of the traveling wave.

В процессе ускорени непрерывно инжектируемый (в течение длительности импульса высокочастотных колебаний) пучок протонов диаметром пор дка 1-2 см из инжектора с энергией пор дка 1 Мэв через участок формировани , где он сжимаетс до диаметра 2-2,5 мм, поступает в замедл ющую систему типа встречных штырей переменного шага, обеспечивающего выполнение услови синхронизации протонов с фазовой скоростью минус первой (обратной) пространственной гармоники электромагнитного пол бегущей волны. Последн поступает в замедл ющую систему от генератора дециметрового диапазона волн. Поперечна устойчивость ускор емых частиц обеспечиваетс внешним магнитным полем фокусирующей системы 5.In the process of acceleration, a proton beam with a diameter of about 1-2 cm from the injector with an energy of about 1 MeV through the formation section, where it is compressed to a diameter of 2-2.5 mm, continuously injected (for the duration of the pulse of high-frequency oscillations) enters the retarding a system of the type of counter pins of variable pitch, which ensures the fulfillment of the condition of proton synchronization with the phase velocity minus the first (reverse) spatial harmonic of the electromagnetic field of the traveling wave. The latter enters the deceleration system from a generator of a decimeter wave band. The transverse stability of the accelerated particles is provided by the external magnetic field of the focusing system 5.

В таком ускорителе при применении генераторов электромагнитных колебаний мощностью пор дка 20 Мет с длиной волны 16,5 еж напр женность электрической продольной компоненты минус первой (обратной) пространственной гармоники достигает сотен киловольт на один сантиметр длины ускор ющей системы при диаметре ее менее 6 см.In such an accelerator, when using electromagnetic oscillators with a power of about 20 Meth with a wavelength of 16.5 hedgehog, the intensity of the electrical longitudinal component minus the first (reverse) spatial harmonic reaches hundreds of kilovolts per centimeter of the length of the accelerating system with a diameter of less than 6 cm.

Предмет изобретени Subject invention

Линейный ускоритель протонов, содержащий инжектор, участок формировани , генератор СВЧ-энергии, фокусирующую систему и замедл ющую систему, отличающийс , тем, что, с целью получени приращени энергии протонов пор дка 10 Мэв/м длины ускор ющей системы и уменьшени габаритов ускорител , инженер протонов и генератор СВЧ-энергии подсоединены к противоположным концам замедл ющей системы, выполненной в виде встречных штырей в волноводе, шаг которых выбран возрастающим от входного инжекционного конца к выходному в соответствии с законом изменени скоростиA linear proton accelerator containing an injector, a formation section, a microwave energy generator, a focusing system and a retarding system, characterized in that, in order to obtain an increment of proton energy of about 10 MeV / m, of the accelerating system length and to reduce the accelerator size, the engineer protons and microwave energy generator are connected to opposite ends of the slow-wave system, made in the form of counter-pins in the waveguide, whose pitch is chosen increasing from the input injection end to the output one in accordance with the law Changing speed

5 равновесной частицы.5 equilibrium particles.