Ускоритель заряженных частиц

Ускоритель заряженных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцналнсткческкх

Реслублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (668552 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240577 (21) 2480280/18-25 (я)м. к,.з

Н 05 Н 5/00

% с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Государственный KoMNfcT

СССР яо делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 621. 384.6 (088.8) Опубликовано 15.06,81. Бюллетень Н9 22

Дата опубликования описания 1406,81 (72) Авторы изобретения

Е.A.Àáðàìÿí и Г.Д.Кулешов

Институт высоких температур AH СССР (71) Заявитель (54) УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц и может быть использовано при разработке электронных и ионных ускорителей.

Известны ускорители заряженных частиц, содержащие индуктивный накопитель и ускорительную трубку (11и j2J.

Известны также ускорители заряженных частиц, содержащие индуктивный накопитель и ускорительную трубку, . включенные последовательно с источником тока (31 . Роль коммутирующего рлрмента в этой конструкции выполняет сама ускорительная трубка. Генерирование импульсов ускоряющего напряжения достигается при уменьшении тока в индуктивности путем измеиения первеанса ускорительной трубки посредством переключения напряжений на многосеточной системе при переходе из режима накопления энергии в режим генерирования высоковольтного импульса.

Необходимость использования большого количества сеток (,100) снижает КПД устройства из-за потерь электронов на электродах. Усложнение ускорителя, снижение его надежности и КПД обусловлены также применением в конструкции многочисленных резис- З0

I торов (. 50 ) и переключающих разрядников (.50), а также дополнительной магнитной фокусировки, которая может привести к дрейфу частиц со сбросом их на элементы конструкции и возникновению разряда Пеннинга. Значительны потери на стадии накопления энергии из-за относительно высокого падения напряжения на трубке, работающей в режиме рекуперации.

Цель изобретения — повыаение КПД и надежности ускорителя.

Это достигается тем, что по крайней мере, один из электродов ускорительной трубки выполнен подвижным с воэможностью периодического изменения межэлектродного расстояния, В частном случае анодный электрод предлагаемого ускорителя может быть вЫполнен в виде диска с возможностью его вращения вокруг оси, параллельной оси ускорительной трубки, и снабжен со стороны катодного электрода профилированными выемками, расположенными по окружности на периферии диска.

В такой конструкции изменение первеанса P достигается изменением зазора d между анодом и катодом трубки: P lit d . В фазе накопления энер668552 гии индуктивности межэлектродный зазор устанавливается минимальным.

Это обеспечивает большую величину первеанса, малое внутреннее сопротивление трубки и падение напряжения на ней, и, соответственно, малые потери: энергии в процессе накопления, что повышает КПД всего устройства. В фазе генерирования высоковольтного импульса зазор между катодом и анодом увеличивается, тем самым уменьшается первеанс и соответственно увеличивается внутреннее сопротивление трубки, вызывающие уменьшение тока в цепи индуктивности и возбуждение высоковольтного импульса напряжения на электродах трубки в схем с индуктивным накоплением энергии. Одновременно достигается максимальная электрическая прочность ускоряющего промежутка.

Геометрия электродов и характер перемещения подвижного электрода во времени позволяет получить требуемое соотношение между длительностями фаз накопления и генерирования высоковольтного импульса.

На фиг. 1 изображен предлагаемыйускоритель с трубкой, имеющей вращающийся анод4 на фиг. 2 - вариант ускорителя с возвратно-поступательно движущимся анодом.

Ускоритель заряженных частиц содержит индуктивный накопитель 1, вакуумную ускорительную трубку 2 с катодом 3 и анодом 4, источник 5 тока.

На валу двигателя 6 насажен анод, выполненный в виде диска, с возможностью вращения вокруг оси, параллельной траектории пучка, и расположенными на его периферии выемками 7 (фиг.1) . При вращении анода зазор между анодом и катодом будет периодически изменяться. Аналогичное изменение величины межэлектродного зазора в трубке достигается при возвратнопо тупательном движении анода за счет вращения кулачка.8. Кроме того, может быть применено тяговое электромеханическое реле 9 с приводом к аноду 4 (фиг.2) . Ускорительная трубка 2 может быть снабжена управляющим электродом 10 и контактами 11.

Индуктивный накопитель размещается в корпусе 12 в среде с высокими дугогасительными и электропрочностныии свойствами, например в элегазе под давлением. Высоковольтный ввод в вакуум осуществляется через изолятор 13. В анод 4 может быть выполнен канал для прохождения пучка ускоренных частиц 14. На корпусе трубки устанавливается мишень или прозрачное для ускоренных электронов окно 15 для выпуска пучка в атмосферу.

У коритель заряженных частиц работает следующим образом.

2О

4О

Включается .накал катода 3 и осуществляется его разогрев до рабочей температуры, приводится в движение анод 4, включается источник 5 питания. На стадии, когда зазор трубки минимален, происходит накопление электрической энергии в индуктивном накопителе 1. Ток протекает через ускорительную трубку 2 или, при наличии контактов 11, через эти контакты. После завершения фазы накопления контакты 11 разМыкаются, зазор между электродами 3 и 4 начинает увеличиваться (первеанс трубки и ток пучка уменьшаются), а напряжение на трубке возрастать. Подачей управляющего напряжения на сетку 10 можно воздействовать на ток пучка, а следовательно, на амплитуду и форму генерируемого импульса напряжения.

Частота следования импульсов определяется параметрами двигателя 6 или реле 9.

Отсутствие сложной электроннооптической системы, состоящей из большого числа электродов, существенно упрощает конструкцию ускорителя, повышает его надежности и обусловливает некритичность устройства к параметрам электронного пучка. Возможность изменения первеанса ускорительной трубки в значительных пределах (благодаря обратной квадратичной зависимости от расстояния между электродами) позволяет на одном зазоре существенно повысить амплитуду генерируемого импульса напряжения и, следовательно, энергию ускорения.

Использование управляющего электрода, например в виде сетки, расположенной вблизи катода, обеспечивает дальнейшее повышение напряжения на электродах трубки и энергии ускоренных частиц.

При подаче запирающего потенциала на сетку происходит уменьшение первеаиса. трубки и достигается управление формой генерируемого импульса напряжения. Повышение КПД устройства может быть достигнуто также при включении параллельно ускоряющему зазору контактной группы, замыкающей цепь индуктивности в фазе накопления энергии. При этом падение напряжения на трубке равно нулю, а потери энергии в ней отсутствуют.

Формула изобретения

1. Ускоритель заряженных частиц, содержащий индуктивный накопитель и ускорительную трубку, включенные последовательно с источником тока, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, по крайней мере, один из электродов ускорительной трубки выполнен подвижным с возможностью пернодическо668552

Составитель Е. Медзедев

Техред Е. Гаврилешко Корректор, Н.Стец т

Редактор С.Сурков

Заказ 4528/18 Тираж 889 Подписное

ВИНИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ro изменения межзлектродного расстояния.

2. Ускоритель по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что анодный электрод выполнен и виде диска с возможностью его вращения вокруг оси, параллельной оси ускорительной трубки, и снабжен со стороны катодного электрода профилированными выем ками, расположенными по окружности .на периферии диска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Абрамян Е.А. и др. Ускоритель заряженным частиц. — ЖТФ, 1971, т. 44, вып. 5, с. 1047.

2. Авторское свидетельство СССР

9320242, кл. Н 05 Н 5/00, 1972.

Э. Абрамян Е.A. и др. Ускоритель заряженных частиц. — ПТЭ, 1975, 9 3, с. 25-30.,