Ан ссср
Иллюстрации
Реферат
392608
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соввтских
Соцкилисткчвю(их
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 18Л1.1969 (№ 1303551 26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
M. Кл. Н 051т 9II02
Государственный комитет
Совета Министров СССР ов делам изобретений и открытий
Опубликовано 27.VII.1973. Бюллетень №,3 . УДК 621.384.66(088,8)
Дата опубликования описания 31.XII.1973
Автор изобретения
Заявитель
А. С. Богомолов
Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения
АН СССР
ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ПРОТОНОВ
В линейном ускорителе электронов частицы взаимодействуют с продольной электрической компонентой электромагнитного поля, причем для эффективного взаимодействия требуется, чтобы фазовая скорость электромагнитной волны возрастала в такой же мере, в какой увеличивается скорость ускоряемой частицы.
Для этого применяют замедляющую систему типа дифрагмированного волновода дециметрового диапазона длин волн, обеспечивающую необходимый закон изменения фазовой скорости электромагнитной волны и соответствующую амплитуду электрической компоненты основной (прямой) пространственной гармоники электромагнитного поля. Инжектирование частиц осуществляется по оси аксиальной симметрии замедляющей системы со скоростью частиц порядка 0,4 — 0,5 скорости света, которая легко достигается применением инжектора с напряжением 50 — 80 кв.
Однако данная замедляющая система не может быть применена для ускорения тяжелых заряженных частиц, так как напряжения инжекции, требуемые для получения скорости частиц порядка 0,4 — 0,5 скорости света, будут увеличены по сравнению со случаем ускорения электронов в число раз, равное отношению массы протона к массе электрона, что потребует применения напряжения порядка сотни мегавольт. Применение умеренных напряжений инжекции (сотни киловольт— несколько мегавольт) соответствует скорости инжектирования частиц порядка сотых долей скорости света. Необходимое при этом замед5 ление электромагнитной волны приводит к тому, что амплитуда электрической компоненты электромагнитного поля на оси замедляющей системы типа дифрагмированный волновод уменьшается практически до нуля.
10 В связи с этим невозможно получить большие приращения энергии частиц на один сантиметр длины ускоряющей системы.
Цель изобретения — получить приращение энергии протонов более 10 Мэв/м в диапа1s зоне энергий 1 — 100 Мэв и уменьшить размеры ускорителя протонов.
Это достигается тем, что инжектор протонов и генератор СВЧ-энергии подсоединены к противоположным концам замедляющей
20 системы, выполненной в виде встречных штырей в волноводе, шаг которых выбран возрастающим от входного инжекционного конца к выходному в соответствии с законом изменения скорости равновесной частицы.
2S На чертеже представлен описываемый ускоритель с одной ускоряющей структурой.
Он состоит из инжектора 1, участка формирования 2 и четырех ускоряющих стру.ктур, каждая из которых содержит замедляющую
30 систему типа встречных штырей 3, генератор
-Ф
392608
Составитель И. Петров
Редактор В, Дибобес Текред Л. Богданова Корректор Т. Добровольская
Заказ 3323/16 Изд. № 1814 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 электромагнитной энергии 4 и фокусирующую систему 5.
В ускорителе используют замедляющую систему дециметрового диапазона длин волн, причем такую, что протоны ускоряются в результате взаимодействия с продольной электрической компонентой, обратной пространственной гармоники бегущей волны.
В процессе ускорения непрерывно инжектируемый (в течение длительности импульса высокочастотных колебаний) пучок протонов диаметром порядка 1 — 2 см из инжектора с энергией порядка 1 Мэв через участок формирования, где он сжимается до диаметра
2 — 2,5 мм, поступает в замедляющую систему типа встречных штырей переменного шага, обеспечивающего выполнение условия синхронизации протонов с фазовой скоростью минус первой (обратной) пространственной гармоники электромагнитного поля бегущей волны. Последняя поступает в замедляющую систему от генератора дециметрового диапазона волн. Поперечная устойчивость ускоряемых частиц обеспечивается внешним магнитным полем фокусирующей системы б.
В таком ускорителе при применении генераторов электромагнитных колебаний мощностью порядка 20 Мвт с длиной волны 16,5 см напряженность электрической продольной компоненты минус первой (обратной} пространственной гармоники достигает сотен киловольт на один сантиметр длины ускоряющей системы при диаметре ее менее 6 см.
Предмет изобретения
1О
Линейный ускоритель протонов, содержащий инжектор, участок формирования, генератор СВЧ-энергии, фокусирующую систему и замедляющую систему, отличающийся тем, 15 что, с целью получения приращения энергии протонов порядка 10 Мэв/м длины ускоряющей системы и уменьшения габаритов ускорителя, инженер протонов и генератор
СВЧ-энергии подсоединены к противополож20 ным концам замедляющей системы, выполненной в виде встречных штырей в волноводе, шаг которых выбран возрастающим от входного инжекционного конца к выходному в соответствии с законом изменения скорости
25 равновесной частицы.