SU793348A1 - Устройство дл формировани сильноточных пикосекундных пучков зар женных частиц - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛЬНОТОЧНЫХ ПЖОСЕКУНДНЫХ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТЩ, содержащее по ;ледовательно и соосно расположенные инжектор, субгармонический резонатор, волноводный группирователь и импульсный дефлектор, ускор юпще секции, а также модул тор. включающий коммутатор, ферритовую формирующую линию, формирователь формы импульса напр жени  и кабельньй повышающий трансформатор, выход которого подключен к инжектору, о тличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  стабильности, уменьшени  длительности и увеличени  импульсного тока пучка, в модул тор введены дополнительна  ферритова  формирующа  лини  и регулируемый блок подмагничивани , причем дополнительна  формирующа  лини  через зар дный конденсатор, согласующее сопротивление и дроссель включена i (А параллельно с основной формирующей линией, выход дополнительной формирующей линии через формирующий коаксиальный тройник с короткозамкнутым шлейфом подключен к импульсному дефлектору, а выходы блока подмагничивани  подключены к входам обе их формирующих линий. со 2. Устройство по п.1, о т л и 00 чающеес  тем, что инжектор оо выполнеи в виде острийного катода. 4ib 00

Description

Изобретение относитс  к ускорительной технике и может быть использовано дл  получени  импульсов тока пучка электронов в наносекундном и пикосекундном диапазонах на линейных ускорител х электронов.

Известны устройства дл  формировани  коротких импульсов тока пучка путем модул ции наносекундными высоковольтными импульсами напр жени  двухэлектродных электронных пушек 1 .

Однако получение импульсов тока пучка длительностью менее 5 не с помощью модул ции двухэлектродных пушек по катоду технически не удаетс  осуществить из-за трудностей формировани  наносекундных импульсов с фронтами менее 1 не и амплитудой .50-100 кВ, а также из-за наличи  паразитной емкости между анодом и катодом катушки.

Разработаны импульсные наносекундные усилители дл  модул ции управл ющего электрода трехэлектродных коаксиальных электронных пушек, что позвол ет формировать короткие импульсы тока пучка.

Основным недостатком трехэлектродных электронных пушек,  вл етс  неудовлетворительна  надежность работы катодно-сеточного узла, что св за.но сравнительно быстрым (около 200 ч) выходом из стро  управл ющего электрода пушки (так называемое выгорание сетки).

При увеличении рассто ни  между катодом и управл ющим электродом (примерно до 3 мм) долговечность сетки растет, но при этом тер етс  основное преимущество трехэлектродной пушки - возможность управлени  электронным пучком за счет подачи на сетку импульсов сравнительно небольшой (до 1 кВ) величины модулирующего напр жени .

Известны различные конструкции модул торов дл  управлени  электронным пучком в импульсных дефлекторах дл  формировани  коротких импульсов тока пучка.

Дл  получени  импульсов тока пучка длительностью менее 1 не в дефлекторе используютс  дл  отклонени  пучка фронтальные участки модулирующих импульсов напр жени , что резко уменьшает амплитуду коротких

импульсов тока пучка, и больша  часть пучка тер етс  на коллиматоре. Известно устройство дл  формировани  сильноточных пикосекундных

пучков зар женных частиц, содержащее последовательно и соосно расположенные инжектор, субгармонический резонатор , волноводный группирователь, импульсный дефлектор, ускор ющие

секции и модул тор,.включающий коммутатор , ферритовую формирующую линию, формирователь формы импульса напр жени  и кабельньй повьшзающий трансформатор. В таком yctpoйcтвe

с помощью субгармонического резонатора электронный поток модулируетс  в сгустки, следующие с частотой повторени  субкратной относительно ускор ющей частоты, и один из сгустков в определенный момент времени пропускаетс  импульсным дефлектором на выход ускорител , а остальные сгустки тер ютс  на коллиматоре. Такое устройство не позвол ет получить

пикосекундные импульсы с зар дом более 1-2 иКл. Это св зано с невозможностью синхронизировать с точностью до 0,1 НС два различных модул тора электронной пушки и импульс

ного дефлектора и осуществить стабильную и плавную регулировку импульсов запуска между ними в пределах 0-3 НС о Поэтому в таком устройстве не удаетс  получить достаточно стабильные импульсы длительностью

менее 50 не, I

Целью предлагаемого устройства

 вл етс  повышение стабильности, уменьшени  длительности импульса и

увеличени  импульсного тока пучка на выходе ускорител .

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в известном устройстве , содержащем последовательно

и соосно расположенные инжектор,

субгармонический резонатор, волноводный группирователь, импульсный дефлектор , ускор ющие секции, а также модул тор, включающий коммутатор,

ферритовую формирующую линию, формирователь формы импульса напр жени  и кабельный повьш1ающий трансформатор, выход которого подключен к инжектору , в модул тор введены дополнительна  ферритова  формирующа  лини  и регулируемьй блок подмагничивани , причем дополнительна  формирующа  лини  через зар дньм конденсатор.

согласующее сопротивление и дроссель включена параллельно с основной формирующей линией, выход дополнительно формирующей линии через формирукиций коаксиальный тройник с короткозамкнутым шлейфом подключен к импульсному дефлектору, а вьгходы блока подмагничивани  подключены ко входам обеих формирующих линий.

На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства на фиг.2 - временна  диаграмма работы устройства.

Функциональна  схема содержит коммутатор 1, две ферритовые формирующие линии 2 и 3, формирующий тройник 4 и блок подмагничивани  5. Один из выходов модул тора подключен к катоду инжектора 6. Другой выход модул тора подключен к управл ющей, пластине импульсного дефлектора 7. Между инжектором и дефлектором расположены субгармонический резонатор . 8 и волноводный группирователь 9, которые группируют электронный поток и сгустки на частоте, субкратной к частоте ускор ющей секции 10.

Устройство работает следующим образом .

Из коммутатора 1, собранного на сверхбыстродействующих импульсных тиристорах, работающих в лавинном режиме, исходньй импульс напр жени  поступает в две параллельно соединенные ферритовые формирующие линии ФЛ1 и ФЛ2. На выходе ферритовых линий за счет обострени  фронта ударных электромагнитных волн получаютс  импульсы напр жени  с передними фронтами менее 1 не и амплитудой до 1030 кВ. Временна  задержка между высоковольтными импульсами напр жени  осуществл етс  изменением подмагничивани  ферритовых колец линий ФЛ1 и ФЛ2 за счет пропускани  различных по величине посто нных токов через внутренний коаксиал ферритовых линий от блока подмагничивани  5, Формирующие коаксиальные тройники 4 с короткозамкнутыми шлейфами используютс  дл  формировани  длительности наносекундных импульсов напр жени  на выходах ферритовых обостр ющих линий. При использовании тиристорного коммутатора 1 периодическа  стабильность запуска всего модул тора в целом не превьшает itj, ,3 НС, а периодическа  нестабильность между двум  выходными сигналами на выходе модул тора jt, 0,1 не. Таким образом, модул тор с двум  формирующими лини ми по вол ет осуществить временную синхронизацию с

точностью до наносекунды импульсов тока инжекции из двухэлектродной электронной пушки и управл ющих импульсов напр жени  на дефлекторе, что повышает стабильность тока пучка . Между этими импульсами возможно регулировать временную задержку в диапазоне «Ю не, что позвол ет уменьшить длительность импульса тока пучка. Применение в модул торе

дополнительной формирующей линии ФЛ2 позвол ет осуществить наносекундный режим работы как импульсного дефлектора 7, так и электронного инжектора 6, что дает возможность

существенно увеличить импульсный ток пучка (до 300-500 А) при высокой . надежности системы в целом. Временна  диаграмма работы устройства показана на фиг.2, где показаны:а) импульс тока пучка на выходе инжектора , б) форма субгармонического группирующего напр жени  в резонаторе, в) форма группирующего напр жени  по частоте, равной ускор ющей частоте ЛУЭ, г) импульс напр жени  на управл ющей пластине дефлектора,

д) импульс тока пучка на выходе ускорител .

Таким образом, применение в системе инжекции описанного выше модул тора с двум  параллельными ферритовыми лини ми и блоком подмагничивани  позвол ет значительно увеличить импульсный ток (до 300-500 А) в одиночных пикосекундных импульсах,

при высокой надежности работы системы инжекции в целом и увеличении стабильности импульсов тока пучка. За счет возможности регулировани 

временной задержки между импульсом инжекции пушки и управл ющим импульсом дефлектора возможно изменение длительности формируемых в инжекторе импульсов тока пучка.

Увеличение импульсного тока в наносекундных импульсах инжекции возможно при использовании в качестве источника электронов пушек с холодным металлическим острийкым

катодом, которые имеют коаксиальную структуру с малыми паразитными междуэлектродньми емкост ми из-за отсутстви  макального трансформатора.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛЬНОТОЧНЫХ ПИКОСЕКУНДНЫХ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее последовательно и соосно расположенные инжектор, субгармонический резонатор, волноводный группирователь и импульсный дефлектор, ускоряющие секции, а также модулятор, включающий коммутатор, ферритовую формирующую линию, формирователь формы импульса напряжения и кабельный повышающий трансформатор, выход которого подключен к инжектору, о тличающееся тем, что, с целью повышения стабильности, уменьшения длительности и увеличения импульсного тока пучка, в модулятор введены дополнительная ферритовая формирующая линия и регулируемый блок подмагничивания, причем дополнительная формирующая линия через зарядный конденсатор, согласующее сопротивление и дроссель включена параллельно с основной формирующей линией, выход дополнительной формирующей линии через формирующий коаксиальный тройник с короткозамкнутым шлейфом подключен к импульсному дефлектору, а выходы блока подмагничивания подключены к входам обеих формирующих линий.

2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что инжектор выполнен в виде острийного катода.