SU534162A1 - Ускор юща секци односекционного линейного ускорител на бегущей волне - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к ускорительной технике и может быть использовано в одиосекционных линейных ускорител х электронов (ЛУЭ).

Как правило, в известных односекционных ЛУЭ ускор юща  секци , выполненна , например , в виде круглого диафрагмированного волновода (КДВ), содержит группирующий участок, на котором происход т захват частиц в режим ускорени  и формирование сгустка при одновременном ускорении электронов от энергии инжекции до энергии, соответствующей скорости света, и ускор ющий участок с фазовой скоростью волны, равной скорости света, на котором энерги  частиц возрастает до конечной 10-30 МэВ. Система термостабилизации в таких ЛУЭ служит дл  поддержани  температуры КДВ на посто нном уровне , соответствующем рабочему значению частоты ВЧ-колебаний. Одна из задач, которую приходитс  решать при создаиии таких ускорителей , плавна  регулировка энергии ускореииых частиц.

Известен линейный ускоритель с переменным по длине видом колебаний, в котором регулировка энергии осуществл етс  изменением частоты и мощности СВЧ-питани . Монотонное изменение по длине вида колебаний позвол ет расширить диапазон регулировки энергии в таком ускорителе без существенного ухудшени  спектральных характеристик пучка зар женных частиц 1.

Однако, поскольку управление энергией в указанном ускорителе осуществл етс  с помощью изменени  входных параметров, не удаетс  избежать нарушени  номинального режима работы группирующего участка н сохранить спектральные характеристики полностью неизменными . Искажение спектров особенно снльно про витс  с увеличением длины ускор ющей системы в ускорител х на большне энергии (10 МэВ н более). К числу недостатков следует отнести переменную по длине геометрию ускор ющей системы, с помощью которой реализуетс  монотонное нзменение вида колебаний, что весьма усложн ет н удорожает изготовление и настройку }хкорнтел . Последнее становитс  существенным преп тствие.м во внедрении таких систем в ускорител х на 5-10 МэВ и более, когда длина ускор ющего волновода составл ет несколько метров.

Наиболее блнзкнм к предлагаемому устройству  вл етс  ускор юща  секцн  односекционного лннейного ускорнтел  на бегущей волне , содержаща  ЗТкор ющую систему, например круглый диафрагмированный волновод, и еистему ее термостабилизации 2.

Регулировка энергии электронов на выходе односекцнонных ЛУЭ осуществл етс , как

правнло, с помощью изменени  входных параметров: частоты ВЧ-колебаний, уровн  ВЧМ01Ц1ЮСТИ , величины тока инжекции. Однако отклонение входных параметров н температуры всего КДВ от номинальных значений приводит к изменению уиравл ющих функций фазовой скорости волны и напр женности пол  на груииирующем участке и вызывает нарушенпе нормальных процессов захвата п группировки электронов, что сопровождаетс  изменеиием спектральных характеристик и увеличением энергетического разброса. Кроме того, введение регулировок входных параметров ведет к значительному конструктивному усложнению установки и снижению ее надежности. Все это ограничивает приемлемый диапазон изменени  конечной энергии и сокращает возможности использовани  ЛУЭ.

Целью изобретени   вл етс  упрощение регулировки выходной энергии ускор емых частиц .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что система термостабилизации секционирована и в каледую ее секцию введены устройства дл  независимого изменени  температуры этих участков.

Если входные параметры и температуру группирующего участка ускор ющей системы поддерживать иа неизменном уровне, то спектральные характеристики ускорител  остаютс  неизменными при управлении энергией частиц.

Схема предлагаемого устройства показана на чертеже.

Она содержит ускор ющий волновод 1, состо щий из группирующего 2 и основного ускор ющего 3 участков, систему 4 ВЧ-питани , инжектируемый пучок 5 зар женных частиц из системы 6 ипжекции. Температурные режимы группирующего и основного ускор ющего участков 7 и 8 волновода независимые, дл  чего системы термостабилизации разделены . В систему термостабилизации группирующего участка вход т регул тор 9 температуры группировател , датчик 10 температуры и система 11 обратной св зи. Регул тор 12 температуры и расхода хладагента и датчик 13 температуры вход т в состав системы термостабилизации основного ускор ющего участка волновода.

Управление выходной энергией ускорител  производитс  изменением температуры основного ускор ющего участка - оконечной части волновода - с помощью изменени  температуры и расхода хладагента в системе термостабилизации этого участка. Из-за изменени  температурного режима мен ютс  резонансные размеры  чеек ускор ющей структуры . В св зи с этим нарущаютс  услови  синхронизма и мен етс  скольжение сгустка по отношению к волне ускор ющего пол . В результате измен етс  набор энергии частицами егустка. Так, в односекционном ЛУЭ модели У-27 нагрев оконечного участка КДВ на 43°С больще номннальной температуры приводит к уменьшению энергии электронов иа выходе на

1,5 МэВ; с 7 ло 5,5 МэВ при токе пучка в импульсе 300 мА и СВЧ-мощности на входе КДВ 6 Мвт.

В процессе унравлсни  выходной энергией частнц с помощью изменени  температуры оконечного участка ускор ющего волновода не затрагиваютс  услови  работы группирующего участка и его режим: входные параметры и температура, остаютс  неизменными. Захват и группировка не нарушаютс . Это позвол ет сохранить выходные параметры грунпировател , в том числе энергетический спектр без изменений во всем диапазоне регулировки энергии .

Таким образом, предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами перед известными устройствами того же назначени .

Регулировка энергии осуществл етс  с помощью одного органа управлени , по одному параметру, не св занному с другими, что особенно удобно дл  промышленного использовани .

Системы термостабилизации хорошо разработаны и освоены, они обеспечивают высокую точность регулировки температуры. Поэтому можпо обесиечить большую плавность и точность изменени  энергии частиц на выходе ускорител .

Регулировка энергии с помощью изменени  температуры окопечного участка ускор ющей системы не нарушает работы группировател  и позвол ет сохранить неизменными фазовые и энергетические сиектральные характеристики пучка.

Паличие зависимости выходной энергии от температуры оконечного участка ускор ющей системы позвол ет при иоддержании стабильными входных параметров и темиературы группирующего участка определ ть выходную энергию по температуре оконечного участка с достаточной дл  практических нужд точностью , ввести датчик 14 выходной энергии и систему 15 обратной св зи дл  стабилизации температуры оконечного участка ускор ющей системы и величины энергии частиц на требуемом , регулируемом уровне.

Предлагаемое устройство позвол ет упростить и удешевить линейные ускорители, избавив их от органов регулировки входных параметров .

Достигаетс  увеличение надежности всего ускорител  и наиболее ответственных его систем (СВЧ-питани  и инжекции) путем выбора оптимальных и неизменных условий их работы в процессе экснлуатации.

Секционирование систем термостабилизации ускор ющих секций линейных ускорителей и независимое изменение температуры на отдельиых участках позволит также корректировать спектральные характеристики, в том числе энергетический разброс, путем соответствующего изменени  скольжени  сгустков ускор емых частиц относительно волны на этих участках, преп тствовать возникновению поперечной неустойчивости при больших

токовых нагрузках изменением с помощью температурного режима вида колебаний на отдельных участках, затрудн   тем самым развитие паразитных зон, ответственных за эффект укорочени  импульса.

Формула Изобретени 

Ускор юща  секци  односекционного линейного ускорител  на бегущей волне, содержаща  ускор ющую систему, например круглый диафрагмированный волновод, и систему ее термостабилизации, отличающа с  тем, что, с целью упрощени  регулировки выходной энергии ускор емых частиц, система термостабилизации секционирована и в каждую ее секцию введены устройства дл  независимого изменени  температуры всех участков .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство № 366825, кл. Н 05Н 9/02, 1972.

2.Вальдер О. А. и др. К вопросу о регулировке энергии в линейных электронных ускорител х сб. «Ускорители, вып. VIII, М., «У томиздат, 1966, с. 5-18.

C/IU6

2-iJ E6oi

jf.f)aoazenmo. оагенп