Ускоритель электронов

Ускоритель электронов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1, УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий источник электронов с управАяющим электродом, ийду-ктивный накопитель в виде цилиндрического соленоида, ускорительную трубку, - расположенную внутри соленоида:, выводное окно, источники анодного и управляющего напряжений электронной пушки, источник постоянного напряже-^ НИН для накачки энергии в индуктивный накопитель и: цепи коммутаций, отличающийся тем, что, с целью" увеличения долговечности фольги выводного окна путём уменьшения тока попадающих на нее малоэнергетичных электронов, на, выходе ускорителя установлена магнитная линза, начало обмотки которой соединено с концом обмотки индуктивного накопителя, а конец обмотки магнитной линзы соединен с выводным окном и через цепь !?акачки энергии и коммутации индуктивного Накопителя соединен с началом последнего.2. Ускоритель электронов по п.1, о т л и-ч а ю щ и и с я тем, что, с целью более эффективного уменьшения потока малоэнёргетйчных электронов на фольгу выводного окна, фоль-^ га помещена'внутри магнитной линзы, а отношение величины внутреннего диаметра обмотки индуктивного накопителя к Величине внутреннего диаметра магнитной линзы превышает 1,5.(ЛО5 СО СП4^соа>&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистических

РЕСПУБЛИК Си Н 05 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изои ктекий и.откРьюий

В (21) 2575781/18-25 (22) 16.02.78 (46) 30.03.85. Бюл. ¹ 12 (72) О.Л.Комаров, В.С.Кузнецов, Е.И.Меллех и К.П.Рыбас (53) 621. 364. 6(088. 8) (56) 1 ° Авторское свидетельство

СССР № 332794 кл. Н 05 Н 5/00, 12.06.70..

2. Авторское свидетельство СССР№ 307743, кл. Н 05 Н 5/00, 24.04,70.

3. Авторское свидетельство СССР

N 326928, кл. Н 05 Н 5/00, 11.05.70 i (54) (57) 1. УСКОРИТЕЛЪ ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий источник электронов c управляющим электродом, ийдуктивный накопитель в виде цилиндрического соленоида, ускорительную трубку,расположенную внутри соленоида, выводное окно, источники анодного и управляющего напряжений электронной пушки, источник постоянного напряжения для накачки энергии в индуктив„„SU„„695496 ный накопитель и цепи коммутации, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности фольги вывоцного окна путем уменьшения тока попадающих на нее мало1 энергетичных электронов, на выходе ускорителя установлена магнитная линза, начало обмотки которой соединено с концом обмотки индуктивного накопителя, а конец обмотки магнитной линзы соединен с выводным окном и через цепь накачки энергии и коммутации индуктивного накопителя соединен с началом последнего.

2. Ускоритель электронов по п.1, Я о т л и-ч а ю шийся тем, что, с целью более эффективного уменьшения потока малознергетичных электронов на фольгу выводного окна, фоль- . га помещена внутри магнитной линзы, а отношение величины внутреннего диаметра обмотки индуктивного накопителя к величине внутреннего диаметра магнитной линзы превышает 1,5.

6954

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть применено при разработке мощных сильноточных инжекторов для управля емых термоядерных реакторов или 5 самостоятельных ускорителей электронов, используемых в радиационной технологии, дефектоскопии и других об- . ластях народного хозяйства.

Аналогами предложены ускорители 10 (1, 2), в которых источник ускоряющего напряжения выполнен в виде индуктивного накопителя. Недостатком указанных ускорителей является невозожность или трудность вывода пучка атмосферу.

Трудность вывода электронного пучка в атмосферу в указанных ускорителях обусловлена следующими при чинами.

В изобретении (1) ток пучка зарядки в виде малознергетичных электрочов (1-10 кЭв) попадает на мишень или фольгу выводного. окна, соединен25 ную с концом обмотки индуктивного накопителя. При этом вся кинетическая энергия электронов переходит в тепло, нагревая фольгу до высокой

"температуры, в результате чеro она разрушается в течение одного или небольшого количества импульсов (в зависимости от величины тока пучка и энергии электронов).

В изобретении )2) малоэнергетичные электроны попадают на мишень 35 или фольгу выводного окна только в момент перехода от режима накопления к режиму ускорения. Поэтому в этом ускорителе мишень работает в несколько облегченных .условиях.

Однако при токах пучка более 10 А фольга также может разрушатьсй в течение нескольких импульсов. Известен также ускоритель, электронов (31, содержащий источник элект-45 роков с управляющим электродом, индуктивный накопитель в виде цилиндрического соленоида, ускорительную трубку, расположенную внутри соленоида, выводное окно, источники анод- 50 ного и управляющего напряжений электронной пушки, источник постоянного напряжения для накачки энергии в индуктивный накопитель я цепи коммутации. 55

Целью изобретения является увеличение долговечности фольги выводнбго оКна путем уменьшения тока попа96 .дающих на нее малоэнергетичных электронов.

Цель достигается тем, что на выходе ускорителя установлена магнитная линза, начало обмотки которой соединено с концом обмотки индуктивного накопителя, -а конец обмотки магнитной линзы соединен с вьводным окном и через цепь накачки энергии и коммутации индуктивного накопителя соединен с началом последнего, кроме того, фольга помещена внутри магнитной линзы, а отношение величины внутреннего диаметра обмотки. индуктивного накопителя к величине внутреннего диаметра магнитной линзы превьппает 1,5.

На чертеже изображены поперечное сечение ускоРителя и принципиалЬная электрическая схема питания элементов ускорителя.

Ускоритель состоит иэ электронной пушки с катодом 1, управляющим электlpogoM 2 и анодом 3, индуктивного накопителя 4 в виде цилиндрического полого соленоида, ускорительной трубки 5, расположенной внутри ин- . дуктивного накопителя, вьводного окна, состоящего из держателей 6 и фольги 7, магнитной линзы 8, импульсных источников 9 и 10, соответствен.— но анодного и управляющего напряжений для питания электронной пушки, источников 11 постоянного напряже1 ния для накачки энергии в индуктивный накопитель, размыкателя 12 цепи накачки, Электронная пушка расположейа на некотором удалении от торца индуктивного накопителя и, следовательно, выведена из области магнитного поля индуктивного накопителя, кроме того„ катод и участок катод-анод экранированы от магнитноrо поля анодом, изготовленным из магнитомягкого материала. Таким путем обеспечивается надлежащее формирование пучка электРонной пушкой.

Ускоритель работает следующим образом. При включении размыкателя 12 на концы обмотки индуктивного накопителя 4 подается напряжение от источника 11 постоянного напряжения. Ток в накопителе возрастает примерно по линейному закону и при достижении максимальной величины на катод 1 и управляющий электрод 2 подают напряжения от источников 9

6954 и 10 импульсного напряжения. Инжектируемый в этот момент в ускоритель- ную трубку 5 электронный пучок 13 . движется в тормозящем электрическом поле. Для того, чтобы электроннйй пучок достиг конца трубки, необходимо, чтобы анодное напряжение импульсного источника 9 питания превышало напряжение источника 11 питания для наКачки энергии в индук- 1О тивный накопитель.

На входе в ускоритель электронный пучок движется в нарастающем магнитном поле, которое оказывает фокусирующее действие, в результате 15 чего диаметр электронного пучка уменьшается. На большей части дли.ны ускорительной трубки пучок движется в однородном магнитном поле, имея постоянный диаметр. В конце трубки замедленный электронный пучок, имеющий энергию 1-5 кэВ, попадает в об- ласть спадающего магнитного поля. В этой области электроны движутся по спиралям, нанизанным на силовые ли-.:-2S нии магнитного поля.

Наличие в конце ускорителя магнитной линзы 8 в осевой составляющей магнитного поля противоположного зна-

30 ка осевой составляющей магнитного поля индуктивного накопителя приводит к .более резкому спаду магнитного поля в конце индуктивного накопителя и более быстрому повороту магнитных,р силовых линий в радиальном направле- З5 нии. При этом резко уменьшается количество магнитных силовых линий, пересекающих торцевое сечение в конце ускорительной трубки. Установка фольги 7 выводного окна внутри магнитной

40 линзы, внутренний диаметр которой ,меньше внутреннего диаметра обмотки, ( накопителя, полностью исключает попадание на нее магнитных силовых

45 линий индуктивного накопителя и, следовательно, предотвращает фольгу от

1 попадания на нее малоэнергичных электронов. Таким образом, все малоэнергетичные электроны попадают на держатель 6 фольги, обладающий зна50

96 . 4 чительно более высокой термоустойчивостью по сравнению с фольгой.

После того, как электронный пучок достигает держателя 6 фольги, соеди-! ненного с концом обмотки магнитной линзы 8 и источника 11 питания, а величина тока пучка сравняется с величиной тока в индуктивном накопителе, производится выключение размыкателя 12, Затем, изменяя определенным образом напряжение на управляющем электроде 2 электронной пушки, производят уменьшение тока пучка по линейному закону. При этом на концах индуктивного накопнтеля возникает напряжение

Ц = Ц(Д . Теперь электроны в ускорительной трубке не тормозятся, а ускоряются.

В режиме ускорения электронный пучок полностью .попадает на фольгу, так как участок спада магнитного поля индуктивного накопителя незначительно увеличивает диаметр пучка по сравнению с его диаметром на

1 участке однородного магнитного поля. Дефокусирующее действие участка

criapa магнитного поля индуктивного накопителя компенсируется фокусирующим действием магнитной линзы. В течение импульса ускорения ток пучка и ток в индуктивном накопителе и магнитной линзе уменьшаются.

Поскольку ток пучка последовательно замыкается на магнитную линзу и индуктивный накопитель, то при уменьшении тока пучка в течение импульса

1.

° происходит пропорциональное уменьшение дефокусирующего действия магнит- ной .линзы. В результате суммарное фокусирующее действие остается неизменным в течение импульса.

Применение изобретения позволит увеличить долговечность вывбдного окна по крайней мере в 1000 раз по сравнению с прототипом лри неизмен"

l ных параметрах пучка, что в свою

/ очередь позволит увеличить количество импульсов в 1000.и более раз без остановки ускорителя для смены фоль- . ги выводного окна.