Ускоритель заряженных частиц

Ускоритель заряженных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВ ВТВЛЬСТВУ р>749357

Союз Советских

С оциалистинеских

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 120179 (21) 2714502/18-25 (51)hh. Кп.

Государственный комитет

СССР по аелам изобретений и открытий с присоединением заявки Йо (23) Г3риоритетН 05 Н 5/00

Опубликовано 07.06.81 Бюллетень М 21

Дата опубликования описания 07.06.81 ($3) ДК 621. 384..6(088.8) М.Ю.Новиков, В.С.Панасюк, Ю.К.Самошенков и М.Ф.Симановский (72) Авторы изобретен и я (71) Заявитель (54) УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к приборам ускорительной техники.

Известен ускоритель, основанный на трансформаторе Тесла с сильной связью между обмотками и триодной ускорительной трубкой I1j.

Известен также четвертьволновый резонатор, состоящий из укорачивающей индуктивности, емкостной. насадки„ 1 наружного цилиндра и эквипотенциальных электродов, служащих для устранения эффекта полного напряжения 12).

Известен четвертьволновый коаксиальный резонатор со спиральным 15 внутренним проводником, включакщий в себя источник ионов, размещенный на свободном конце внутреннего спирального проводника, и мишень, размещенную на внутренней поверхности 20 наружного проводника. Для увеличения мощности, подводимой к спиральному проводнику, и облегченйя его замены спиральный проводник размещен внутри герметичного по отношению к вакуумному объему трубки цилиндра из диэлектрика (31.

Основной недостаток этого устройства заключается в невозможности получения протонов высоких энергий вви- ЗО ду ограничения электрической прочности ускоряющего промежутка при заданных габаритах.

Целью изобретения является повышение предельной энергии выхода частиц при неизменности габаритов уста— новки.

Это достигается тем, что ускоритель заряженных частиц, содержащий корпус и расположенные в нем источник заряженных частиц, резонансные контуры, образованные емкостными электродами, которые одновременно являются ускоряющими,и катушками индуктивности, вмонтированными в изолирующие цилиндры, емкостные электроды и изолирую- щие цилиндры с катушками расположены симметрично продольной оси корпуса ускорителя, соосно и ступенчато друг относительно друга, и каждый из емкостных электродов своей внутренней поверхностью прикреплен к внешней поверхности соответствующего изолирующего цилиндра, причем число емкостных электродов, их высота и расстояние между ними определяются заданнэй величиной предельной энергии частиц ускорителя.

На чертеже изображен предлагаемый ускоритель.

749357

Первый контур, создающий первый промежуток, разносящий потенциал, состоит иэ цилиндрического электрода 1, образующего емкость с корпусом 2, и индуктивности 3, вмонтированной в изолирующий цилиндр 4, Второй контур содержит цилиндрический электрод 5, образующий емкость c цилиндром 1, и индуктивность б, вмонтированную в изолятор 7. Конструкции последующих, контуров аналогичны. Контуры индуктивно связаны друг с другом рассеянными магнитными полями катушек индуктивностей.

Контуры могут быть связаны и кондук.тивно посредством проводников, соединяющих соседние катушки индуктивности. Источник заряженных частиц 8 располагается на емкостном электроде последнего контура. Пучок ускоренных частиц может быть выпущен через фольгу 9 или заторможен мишенью, расположенной перед фольгой или за ней. Система резонансных контуров располагается в корпусе 2, откачиваемом до требуемого вакуума насосом 10. Индуктивности контуров охлаждаются жидкостью, подаваемой по коммуникациям 11. Позицией 12 обозначен ввод высокочастотной мощности, позицией 13 — виток связи с системой контуров.

Устройство работает следующим образом.

Посредством ввода высокочастотной мощности 12 на резонансные контуры подается высокочастотное напряжение, частота которого совпадает с той из собственных частот системы связанных колебательных контуров, на которой токи во всех контурах синфаэны. Такая частота существует прй любом количестве колебательных контуров й, Докажем этом.

Обозначим через С и L. — ем) кость и и»»дуктивность j-го контура (1 < ) й), через М»,j - коэффициент взаимной индукции j -го и (j+1)-го контуров, через q — заряд на j-ом конденсаторе. Система уравнений, описывающая колебательные процессы в контурах, имеет вид:

L» q + q»/C» М»292

2q2+ q2/ Я =, - »2 1» - М2зцэ ®

L q +q /C = - M

М, м.» и» М-»- н-а,н-»Ь„,™, „„с), г

LNЧH+ q /См Мн-» к Фн-»

Обозначим через Ю = (L» С» )

2 невоэмущенную собственную частоту

j-го контура и будем искать решение системы (1) в виде

» (6Ь у ° е

Для вектора-столбца Y =.(у»,...у») находим,М(Ю) Y 0

I где матрица М (ж) имеет вид

I д МИ 2 — — Ш 00"

M»2 а 2 2 23 2 — U(1 СЮ -(S OU 0. "

М2Ъ 2 2 2 934 о — „в

Ъ 4Э

5 М((6) =!

Собственные частоты находятся из уравнения дес М(Ю) = О

Необходимо доказать, что среди них есть такая частота ш, что уравнение

М(Й)У = 0 имеет решение У, все компоненты

20 которого положительны.

Задача (2) сводится к задаче на собственные значения матрицы A:

1, 3» о (} = 35

Щ Таким образбм, резонансная частота и добротность изменяются незначительно.

Формула изобретения ускоритель заряженных частиц, со65 держащий корпус и расположенные в нем

А 7=1 1, Л= — (=(со„." ) 1, lg (((2 2 42 2

М2» -2 -2

3 3 4 3

Матрица А — положительная. Отсюда следует, что существует положительное собственное значение Л, которому отвечает положительный собственный

35 вектор Y. Тогда вектор Y = а) ...uu Y Ф

» М является положительным решением исходной задачи (2). Для случая кондуктивной связи между контурами доказательство аналогично.

4Q В частности, в случае слабой связи одинаковых контуров ((. =

C> = С, М,»+»= М и 0 с М/б <<1) нетрудно найти, что синфазная частота 0U и добротность (} системы N кон45 туров (в каждом из которых активное сопротивление R) имеет вид: а Юо" 2 1, 4К С(3

5p. g g 1 К1 М

Здесь <9 >

749357

Составитель Л. Икоев

Техред N. Коштура Корректор Н. Швыдкая

Редактор Т.Потапова

Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

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

Заказ 3372/53

Филиал НПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектиая, 4 источник заряженных частиц, резонансные контуры, образованные емкостными электродами, которые одновременно являются ускоряющими, и катушками индуктивности, вмонтированными в изолирующие цилиндры, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения предельной энергии выхода частиц, емкостные электроды и изолирующие цилиндры с катушками расположены симметрично продольной оси корпуса ускорителя, соосно и ступенчато друг относительно друга, и каждый из емкостных электродов своей внутренней поверхностью прикреплен к внешней

I поверхности соответствующего изолирующего цилиндра, причем число емкостных электродов, расстояние между ними и высота электродов определяются заданной величиной предельной энергии частиц данного ускорителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Абрамян Е.A., Вассерман С.Б.

Атомная энергия, 1967, т. 23. 9 1, с. 44.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 21027.7, кл. Н 05 Н 5/00, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР

9 453143, кл. Н 05 Н 5/00, 1972.