SU780823A1 - Циклический ускоритель электронов - Google Patents

Description

(54) ЦИКЛИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ

1

Изобретение относитс  к ускорительной технике и может быть использовано в качестве генератора синхро- тронного излучени .

Известен циклический ускоритель электронов , содержащий соленоид, внутри которого-расположен цилиндрический объемный резонатор и катод выполненный в виде накаливаемой нити, нат нутой вдоль оси соленоида. Недостатком конструкций  вл етс  отсутствие ускорени  при малых напр женност х эл ектрическогр компонента (Ещ) СВЧ-пол .в резонаторе. При малых Е0Ц эмиттируемые термокатодом электроны вновь попадают на него на первом же обороте цикла ускорени . Указанный недостаток устран етс  в другой конструкции ускорител  2, в котором захва:т ч:астиц в режим ускорени  осуществл етс  из приосевой плазмы,образуемой в результате ионизации остаточного газа в камере ускорител  пучком быстрых электронов, инжектируемых внешним источником электронов. Однако в режим ускорени  в этом случае захватываютс  не только тепловые электроны образуемой в результанте ионизации плазмы, быстрые электроны инжектируемого пучка. Быстрые

Г

I

ФШШенуЁртш

электроны, концентраци  которых значительна/ ., выпадают на перовых же оборотах ИЗ режима ускорени  из-за наличи  значительных осевых скоростей, снижа  тем cai«bJM эффективность ускорител  как по конечной интенсивности пучка, так и по заканчиваемой в резонатор СВЧ-мрщности.

Наиболее близким по конструкции

10 к предлагаемому  вл етс  устройство (З, содержащее соленоид, внутренн   полость которого содержит диэлектрическую вакуумную камеру и образует Цилиндрический резонатор. Инжёкци 

15 частиц в /скориТёль осуществл етс  внешним плазменным источником. Отсутствие в инжектируемой источником плазме электронов с большими продольными скорост ми позвол ет получить | число ускоренных частиц 5 10°имп

20 при концентрации плазмМ в центре ускорительной камеры в момент захвата ri л 109см . Используемый в конструкции ускор ител  исФочник позвол ет фор25 мировать в дентральной области ускорнтёльиой камеры плазму с значительно большей концентрацией (л ) . Однако дальнейшее увеличение интенсивности ускорител  путем повышени 

30 интенсивмости источника не достигаетс . Дело в том, что инжектируема  плазма при своем движении от источника к области захвата ускорител  быстро рекомбинирует. По этой причине концентраци  нейтралов в центральной части ускорител  на много пор дков превышает концентрацию плазмы. При включении СВЧ эта нейтральна  стру  ионизуетс , образу  плазму с концентрацией , где Икр г)) и itig - зар д и масса электрона/ ш частота . При 0) 2IT 3-10 сек 10 см ) . При этом резонатор расстраиваетс , напр женность СВЧ-пол  в нем резко падает и ускорение обрываетс . Однако даже при M Vtitp значительна  часть СВЧ-мощности тер етс  на ионизацию поступающих в к&меру нейтралов. Кроме того, регулировка интенсивности ускорител  с помощью плазменного источника крайне затруднительна , так как в отличии от плазиды поступающие в рабочую камеру ускорител  нейтралы уже не удерживаютс  в поперечном направлении продольным магнитным полем и заполн ют весь объем камеры.

Цель изобретени  - упрощение регулировки интенсивности ускорител , снижение потребл емой СВЧ-мощности и увеличение числа ускоренных частиц .

Это достигаетс  тем, что в циклическом ускорителе электронов, содержащем соленоид, внутренн   полость которого содержит диэлектрическую вакуумную камеру и образует цилиндрический резонатор, и внешний источник формирующий в приосевой области резонатора плазму, на.расположенном со стороны внешнего источника входе диэлектрической камеры установлена соосно с .резонатором диафрагма с измен ющейс  площадью окна, а .внешний .источник  вл етс  оптическим.

.На. чертеже изображена конструктивна  схема предлагаемого циклического ускорител  электронов.

Она содержит соленоид-резонатор 1 диэлектрическую вакуумную камеру 2, диафрагму 3, оптический источник 4 и вакуумный насос 5.

Устройство работает следующим образом .

Вакуумный насос 5 откачивает внутреннюю полость диэлектрической.вакуумной камеры 2 до рабочего давлени . .Включаетс  оптический источник 4, .и поток фотонов hVf площадь сечени  которого определ етс  площадью измен ющегос  окна диафрагмы 3, распростран етс  в приосезой области соленоида-резонатора 1. В результате фото ионизации в приосевой области уско рител  формируёт.с  плазменный шнур. Ч«рез соленоид-резонатор 1 пропускаетс  электрический ток, создающий во внутренней пол.остй соленоида-p oria ора магнитное поле пробочной конфигурацин с заданным законом нарастани . Закачиваетс  СВЧ-мощность во внутреннюю .поло:сть соленоида-резонатора , настроенного на волну Н„, . При этом электроны захватываютс  из приосевой плазмы и ускор ютс  до конечных энергий.

Очевидно, что, измен   давление остаточного газа в дкэ.йектрической вакуумной камере, гчозхно получать. плазму с:той или иной концентрацией. Напри 1ер, при давлении Р 5 х X рт.ст,.и 100% ионизации можно .получить  лазму с концентрацией п /V п рл-Ю .см Возможность получе ни  в предложенном устройстве благо .дар  использов-йнив оптического, источника плазмы с тепловьггли электронами с концентраци-ей более высокой, чем в известном устройстве, без нарушени  высокочастот-ных свойств резонатора (io п 10) позвол ет увеличить число закваченн.ых и ускоренных до конечных энергий частиц. .

КромеТОГО., в )аредложенной конструкции ускорител  до.стигаетс  сйижей е потребл емой СВ4-мощностив отличив от известной, где значительна  ее часть расходовалась на ионизацию поступающих от источника нейтралов.

Очевидно такжеу что управл ть концентрацией плазмы, а следовательно, и интенсивностью ускорител , можно не только зезменением давлени  g рабочей камере ускорител , но и . оптическим источником, путем изменени  режима его питани . Оптический источник должен давать фотоны с энергией не меньшей порога ионизации , осTaTO4 ioro газа эВ) . Спектральное распределение оптического излучени  источников, работающих в диапазоне длин волн ультрафиолета (в.акуумного ультрафиолета),, а также их интенсив .мость сильно завис т от режима их работы.. По этой причине плавную регулировку интенси.вности оптического излучени  в интересующем нас .спектральном интервале осуществить сложно. Установка на .входе диэлектрической вакуумной камеры диафрагЕ.еа с измен кхДейс  площадью окна значительно упрощает регулировку поступающего в камеру оптического излучени , а следовательно, поперечного размера области захвата и интe cивнocти ускорител . . ..

Что касаетс  выбора оптического

.источника, то плотность фОТОН.ОВ Пф,

iнеобходимую дл  получени  плазмы с иной концентрацией, можно определить из выражени 

п

М

Ф

где По плотность остаточного газа Cfi сечение фотоионизации; Т/ врем  ионизации.

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР 310620,.кл. Н 05 Н 13/00, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР . № 419191, кл.Н 05 Н 13/00, 1972.

3.Великанов -С.П., Квочка В.И.,Панасюк B.C.,Саночкин В.В.,Спектор Я.М.i Степанов Б.М., Терешкин Ю.М. и Хромченко В.В. Электронный синхротрон на энергию 50 МэВ с циклотронным предускорениеМ , Атомна  энерги , 41, вып. 2, с. 113, 1976.