Магникон

Магникон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. МАГНИКОН, содержащий соосно расположенные источник ускоренных электродов, электродинамическую систему с отверстиями для пролета электронов, включающую устройства круговой развертки и отбора энергии, коллектор и устройство для создания продольного магнитного поля в области электродинамической системы, отличающийся тем. что. с целью увеличения мощности и КП1Д, в качестве устройства для создания продольного магнитного поля использовано устройство для создания однородного продольного магнитного поля, а электродинамическая система содержит по крайней мере систему типа цепочки связанных резонаторов с бегущей по азимуту волной Е 110 или Е 210 типов.2.Магникон по п,1, отличаю щи и с я тем. что устройство круговой развертки содержит входной и промежуточный резонаторы, при этом выполнено условиеВ=2Е.а,,где В - индукция однородного продольного магнитного ПОЛЯ, Тл;

„„. Ж„„1709428 А1

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 J 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В >2 — в. и\

-е

Изобретение относится к мощным алек- них и импульсных уровней мощности в детровакуумным приборам СВЧиможетбыть циметровом и сантиметровом диапазонах использовано для получения больших сред- длин волн при высоком КПД. (21) 4294828/21 (22) 03.08.87 (46) 30.01.92. Бюл, йг 4 (71) Институт ядерной физики СО АН СССР (72) M.M.Êàðëèíåð, Е.В.Козырев, И.Г,Макаро в, О,А. Н еже вен ко,. Г. Н. Острей ко и

Г.В.Сердо.бинцев (53) 621,385.6(088.8) (56) Кураев А.А. К расчету усилителя на релятивистском электронном потоке с магнитным модулятором. — Р и Э; 1982, Т. ХХЧП. N

6, с,1232.

Белов А.Н., Карлинер M.M., Козырев

Е.В, Магникон — новый СВЧ-генератор для ускорителей. — В кн.: Аннотации докладов.

Международная конференция по ускорителям частиц высоких энергий. Новосибирск, 1986. с.192. (54}(57) 1. МАГНИКОН, содержащий соосно расположенные источник ускоренных электродов. электродинамическую систему с отверстиями для пролета электронов, включающую устройства круговой развертки и отбора энергии, коллектор и устройство для создания продольного магнитного поля в области электродинамической системы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения мощности и КПД, в качестве устройства для. создания продольного магнитного поля использовано устройство для создания однородного продольного магнитного поля, а электродинамическая система содержит по крайней мере систему типа цепочки связанных резонаторов с бегущей по азимуту вол- ной Е 110 или Е 210 типов, 2. Магникон поп,1, отличающийся тем, что устройство круговой развертки содержит входной и промежуточный резонаторы, при этом выполнено условие

В=2 — Q)

fA е где  — индукция однородного продольного магнитного поля, Тл;

A) — круговая частота колебаний в резонаторах, рад/с: е,в — заряд и масса электрона, Кл, кг.

3. Магникон по пп.1 и 2; о т л и ч а ю щ ий с я тем, что устройство отбора энергии выполнено в виде цепочки связанных резонаторов с бегущей по азимуту волной E 110 или E 210 типов.

4. Магникон по пп.1 и 2, о т л и ч а ю- ) шийся тем, что промежуточный резонатор выполнен в виде цепочки связанных резонаторов с бегущей по азимуту волной Е

110, а устройство отбора энергии выполнено в виде цилиндрического резонатора с бегущей по азимуту волной Е 210 с частотой, равной удвоенной частоте входного сигнала. ипЪ

5. Магникон поп.1, отл ича ю щийся тем, что, с целью обеспечения режима гене- (Э. рации и упрощения конструкции, устройства "Q круговой развертки и отбора энергии выпол- фь

I нены в виде единой системы типа цепочки Я свезенных реэонвторов с бегущей по вэиму- Ср ту волной Е 110 типе. при этом выполнено условие е

1709428

Целью изобретения является увеличение высокочастотной мощности и повышение рабочей частоты магникона.

На фиг.1 и 2 показаны конструктивные схемы магниконов.

Магникон содержит источник 1 ускоренных электронов, электродинамическую систему, включающую устройство круговой развертки, состоящей из резонатора 2 развертки и пассивного резонатора 3, и выходное устройство отбора энергии с шайбами 5 и диафрагмами 6, выводы энергии 7. устройство для создания продольного магнитного поля — соленоид 8, питаемый источником 9 тока, коллектор 10.

Устройство круговой развертки связано с продольным магнитным полем соотношением

В =2 — й), fYl е где  — индукция продольного магнитного поля, Тл, в — круговая частота колебаний в резонаторах, рад 0 е,m — заряд и масса электрона. Кл, кг.

Устройство работает следующим образом, Электронный пучок, сформированный и ускоренный в источнике 1, отклоняется системой круговой. развертки. Электроны пучка на выходе пассивного резонатора 3 имеют поперечную скорость, сравнимую с их полной скоростью,. и далее, двигаясь по винтовой траектории, параметры которой определяются величиной постоянного поля и составляющими полной скорости, попадают в выходной резонатор. Выходное устройство отбора энергии представляет резонансную структуру в виде цепочки связанных резонаторов, образованных шайбами и диафрагмами, расстояние между которыми равно примерно /3цЛ/2, где

Чп фР— — отношение продольной составляс ющей скорости электронов к скорости све- та; Х вЂ” рабочая длина волны. Поперечные размеры выбраны так, что в каждом резонаторе возбуждается бегущая по азимуту волна с поперечной магнитной составляющей (т.е. распределения в области движения частиц соответствует распределению Е110 типа), фаза которой отличается от фазы волны в соседнем резонаторе на л . В таком выходном устройстве за счет "переключения" фазы в соседних резонаторах (ячейках) осуществляется синхронное длительное взаимодействие. поперечная скорость частиц уменьшается и их движение представляет спираль уменьшающегося диаметра, После

5

45 торможения в выходном резонаторе электроны попадают в коллектор 10. СВЧ-мощность выходного резонатора выводится с помощью вывода энергии 7 (направленного ответвителя). Для облегчения работы выводных устройство их может быть несколько.

Этот же принцип работы прибора (т.е. полное ма нитное сопрово>кдение) может быть реализован, если выходной резонатор выполнить в виде одиночного резонатора, имеющего размеры, необходимые для возбуждения в нем колебаний типа Е210 на частоте в два раза выше, чем частота развертки. Синхронное воздействие электронов с электромагнитной волной в таком резонаторе при том же поле сопровождения достигается в режиме удвоения частоты, так как "переключение" фазы в нужный момент времени осуществляется за счет квадрупольного азимутального распределения полей.

Получение высокого КПД в магниконе требует отклонения частиц на угол, близкий к 90О. Получение таких углов отклонения сопряжено с необходимостью получения больших полей в пассивном резонаторе (последнем по ходу пучка), так как именно в нем происходит отклонение на большие углы, По этой причине, в основном, уменьшаются мощность и КПД при стремлении увеличить рабочую частоту прибора. Значительно продвинуться в сторону высоких частот (3-30

ГГц) позволят применение в качестве пассивного резонатора цепочки одинаковых связанных резонаторов, имеющих размеры, необходимые для возбуждения в них бегущей по азимуту волны, с распределением типа Е110 и фазовой скоростью вдоль цепочки резонаторов, близкой к продольной составляющей скорости электронов. В такой отклоняющей структуре амплитуды полей в резонаторных ячейках практически равны, а фазы s соседних могут отличаться на л, Поэтому в таком пассивном резонаторе электроны в каждой ячейке отклоняются на Ла, Q

Ла =-, П где а — полное отклонение (отклонение на выходе из пассивного резонатора): и — количество ячеек а структуре.

Возможны различные модификации предлагаемых приборов, например магникон, в котором пассивный и выходной резонаторы представляют цепочки связанных резонаторов. помещенных в соленоид. KOторый может быть и секционированным. выходной резонатор может иметь один или несколько выводов энергии, 1709428

Предлагаемые магниконы могут быть использованы для ВЧ-питания ускоряющих резонаторов накопительных колец, сильноточных ускорителей и других потребителей непрерывной СВЧ-мощности или импульсной. Аналитические и численные расчеты электронно-оптического тракта и взаимодействие электронов пучка с электромагнитными полями показали возможность получения 5 МВт в непрерывном режиме при высоком КПД в диапазоне длин волн вплоть до 10-20 см, импульсной мощности до 500 — 1000 МВт в диапазоне длин волн 3 — 5 см, Высокие параметры обеспечиваются полным магнитным сопровождением и "рас5 пределенным" взаимодействием при развертке пучка. Это дает возможность, во-первых, увеличить ток прибора,:а so-вторых, существенно уменьшает направленность электрического поля, а

10 следовательно, и удельные тепловые нагрузки в пассивном резонаторе.