SU753341A1

SU753341A1 - Accelerating section

Info

Publication number: SU753341A1
Application number: SU792726266A
Authority: SU
Inventors: В.П. Шилов
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6710
Priority date: 1979-02-15
Filing date: 1979-02-15
Publication date: 1981-09-07

Description

1one

Изобретение относитс к области ускорительной техники и может быть использовано при разработке линейных ускорителей зар женных частиц дл научных и промышленных целей.The invention relates to the field of accelerator technology and can be used in the development of linear accelerators of charged particles for scientific and industrial purposes.

Известен линейный ускоритель, в котором ускорение зар женных частиц производитс сто чей волной напр жени электромагнитных колебаний, . возбуждаемыхв коаксиальном резонаторе от высокочастотного генератора 11Недостатком этого устройства вл етс то, что при уве.гшчеНИИ фазовойпрот женности сгустка ускор емых час-15 тиц, заметным становитс разброс ускор емых частиц по энерги м.A linear accelerator is known in which the acceleration of charged particles is produced by a standing wave of a voltage of electromagnetic oscillations,. driven by a coaxial resonator from a high-frequency oscillator. 11 The disadvantage of this device is that when increasing the phase density of a bunch of accelerated 15 hours particles, the energy dispersion of the accelerated particles becomes noticeable.

Наиболее близким техническим решением вл етс ускор юща секци , содержаща коаксиальный резонатор, на- 20 груженный емкостью ускор ющих зазоров, образованных дрейфовой трубкой, помещенной на разомкнутом конце внутренней трубы резонатора, и внешней трубой . Резонатор возбуждаетс попереч- Z5 ной электромагнитной волной типа ТЕМ от автогенератора, частота колебаний которого определ етс собственной резонансной частотой FO резонатора. Предварительное группирование частиц 30The closest technical solution is an accelerating section containing a coaxial resonator loaded with a capacity of accelerating gaps formed by a drift tube placed at the open end of the inner tube of the resonator and the outer tube. The resonator is excited by a transverse Z5 electromagnetic wave of the TEM type from an oscillator, the oscillation frequency of which is determined by the resonant frequency FO of the resonator. Pre-batching Particles 30

: осуществл етс в резонаторе-группирователе , пит к демс от резонатора ускорител через фазосдвигающую: carried out in the resonator-grouper, pit to the dems from the accelerator resonator through the phase-shifting

цепь 2.chain 2.

Одним из основных недостатков этого ускорител вл етс также большой разброс по энергии при ускорении интенсивных пучков, имеющих заметную фазовую прот женность. Более того при предъ влении жестких требований к величине энергетического разброса пучка, имрина этого фазового угла и, следовательно, интенсивность ускоренных частиц резко уменьшаютс . Предварительное группирование ускор ,емых частиц с целью повышени интенсивности пучка,, путем увеличени фазового угла захвата в ускорительном режиме, св зано с возрастанием об емной плотности пучка ;зар женных частиц , и в случае ускорени интенсивных пучков не приносит существенного эффекта.One of the main disadvantages of this accelerator is also a large energy spread when accelerating intense beams that have a noticeable phase extension. Moreover, when stringent requirements are imposed on the magnitude of the energy spread of the beam, the intensity of this phase angle and, consequently, the intensity of accelerated particles sharply decreases. Preliminary grouping of accelerated particles in order to increase the beam intensity, by increasing the phase capture angle in the acceleration mode, is associated with an increase in the bulk density of the beam; charged particles, and in the case of acceleration of intense beams does not bring a significant effect.

Целью изобретени вл етс повышение степени монохроматичности ускор емого пучка.The aim of the invention is to increase the degree of monochromaticity of the accelerated beam.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известную ускор ющую секцию, содержащую двухзазорный коаксиальный резонатор, нагруженный на дрейфовуюThe goal is achieved by the fact that in a known accelerating section containing a two-gap coaxial resonator loaded on a drift

трубку, высокочастотный генератор, возбуждающий резонатор на частоте F, и подстроечные элементы введены допонительный генератор, сфаэированный с основным и частотой F , удовлетвор ющей соотношению F ЗРо ,a tube, a high-frequency oscillator, an excitation resonator at frequency F, and trimmers are added to an additional oscillator, spaer with the fundamental frequency F, which satisfies the relation F ZRO,

Кроме того, один из подстроечных элементов резонатора выполнен ввиде емкостной диафрагмы, генератор частоты выполнен по схеме автогенератора с обратной св зью через резонатор, а дополнительный генератор состоит из умножител основной частоты F и усилител мощности.In addition, one of the tuning elements of the resonator is made in the form of a capacitive diaphragm, the frequency generator is made according to the oscillator circuit with feedback through the resonator, and the additional generator consists of a multiplier of the main frequency F and a power amplifier.

На чертеже изображена схема предлагаемого линейного ускорител .The drawing shows the scheme of the proposed linear accelerator.

Резонатор 1 ускор ющей секции представл ет собой короткозамкнутую на одном конце и нагруженную емкость дрейфовой трубки 2 на другом конце резонансную коаксиальную линию. На внешней трубе резонатора укреплена емкостна диафрагма 3, снабженна подстроечным элементом 4. Реэонатор| возбуждаетс с помощью петель св зи 5 и б от основного автогенератора колебаний 7, с частотой FQ и дополнительного генератора с частотой F , выполненного, например, в виде последовательно соединенных умножител частоты 8 и усилител мощности 9, при этом F,/ 3Fo. Резонатор помещен в вакуумный объем 10.Resonator 1 of the accelerating section is the resonant coaxial line, which is short-circuited at one end and is loaded with the capacitance of the drift tube 2 at the other end. On the outer tube of the resonator, a capacitive diaphragm 3 is fixed, equipped with a trimming element 4. Reeonator | It is excited by loop loops 5 and b from the main oscillator 7, with the frequency FQ and an additional generator with frequency F, made, for example, in the form of serially connected frequency multiplier 8 and power amplifier 9, with F, / 3Fo. The resonator is placed in a vacuum volume of 10.

Инжектируемые в ускоритель ионы ускор ютс сто чей волной высокочастотного напр жени , приложенного к двум зазорам, образованным дрейфовой трубкой и внешней трубкой резонатора и далее поступают в тракт разводки пучка. Ускор ющее напр жение формируетс в результате суперпозиции двух синфазных кратных колебаний, частоты которых наход тс в отношении один к трем, соответственно. Условие кратности собственных резонансных частот резонатора Обеспечиваетс включением в него емкостного сопротивлени , необходима величина модул которого устанавливаетс путем выбора размеров емкостной диафрагмы и ее положени по оси резонатора. Точна регулировка величины ёмкости диафрагмы осуществл етс с помощью подстроечного элемента 4.The ions injected into the accelerator are accelerated by a standing high-frequency voltage wave applied to the two gaps formed by the drift tube and the outer tube of the resonator and then enter the beam path. The accelerating voltage is formed as a result of the superposition of two in-phase multiple oscillations, whose frequencies are in the ratio of one to three, respectively. The condition of the multiplicity of the resonant eigenfrequencies of the resonator It is provided by the inclusion of capacitance in it, the required magnitude of the modulus of which is established by selecting the size of the capacitive diaphragm and its position along the axis of the resonator. The fine adjustment of the capacity of the diaphragm is carried out using the trimmer 4.

Использование в качестве резонатора ускорител неоднородной резонансной коаксиальной линии, обладающей двум кратными собственными резонансными частотами, и введение в состав системы высокочастотного питани дополнительного генератора позвол ет произвести возбуждение резонатора на двух кратных частотах одновременно, что обеспечивает формирование ускор ющего напр жени негармонического вида, с плоской вершиной, В результате по вл етс возможность увеличить ширину фазового угла захвата зар женных частиц в ускорительный режим, и тем самым увеличить среднюю за период ускор ющего напр жени интенсивность пучка ускоренных частиц,The use of an inhomogeneous resonant coaxial line, which has two multiple own resonant frequencies, as an accelerator resonator, and the introduction of a high-frequency power supply to an additional generator allows the resonator to be excited at two multiple frequencies simultaneously, which ensures the formation of an accelerating voltage of a non-harmonic type with a flat top As a result, it becomes possible to increase the width of the phase angle for the capture of charged particles in the acceleration regime. m, and thereby increase the average for the period of accelerating voltage intensity of the beam of accelerated particles,

имеющего заданный энергетический разброс .having a given energy spread.

Claims

1. An accelerating section containing a two-gap coaxial resonator loaded on a drift tube, a high-frequency oscillator, an excitation resonator at the FO frequency. and trimmer elements, characterized in that, in order to increase the degree of monochromaticity of the accelerated beam, an additional generator is introduced, phased at the main frequency: F, satisfying the following relation F 3R. 2. Accelerating section according to claim 1, characterized in that one of the tuning elements of the resonator is made in the form of a capacitive diaphragm, the fundamental frequency generator is made according to the oscillator circuit with feedback through the resonator, and the additional generator consists of

the multiplier of the fundamental frequency F and the power amplifier.

Sources of information taken into account in the examination

1. Karetnikov VD and others. Linear accelerators of ions, Atomizdat,

M., 1962, p. 14.

2. Abbulmanov VG and others. Proton-ion synchrotron B-5. Proceedings of the X International Conference on Accelerators of Charged High Particles. Energies, Serpukhov, 1977, vol. 1, p. 345 (prototype).