Способ создания ускоряющего поля

Способ создания ускоряющего поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. Ф латен,-н,,,»

ОП И САМ

Союз Советских

Социалистических

Респубпнк о1178271 3

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ .СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 040679 (21) 2774646/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 301081. Бюллетеиь № 40

Дата опубликования описания 3010.81 (51)М. Кл.

Н 05 Н 1/00

Государственный комитет

СССР го делам изобретений и открытий (53) УДК 6 21 . 38 4 . 6 (088.8) В.А.Вишняков, А.A.Ðàêèòÿíñêèé, Б.А.Терехов и А.М.Шендерович (72) Авторы и зобрет еим я (71) Заявитель (54) .СПОСОБ СОЗДАНИЯ УСКОРЯЮЩЕГО ПОЛЯ

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для ускорения электронныхпучков.

Известны способы создания ускоряющих полей в высокочастотных структурах (11. Недостатком этих способов является необходимость использования мощных высокочастотных генераторов для питания ускоряющей структуры.

Известен также способ создания ускоряющего поля в высокочастотном резонаторе с помощью пропускаемого, через резонатор модулированного пучка электронов Е23.

Напряженность возбуждаемого ускоряющего поля определяется интенсивностью возбуждающего пучка и добротностью резонатора. Для дальнейшего увеличения напряженности ускоряющего поля необходимо увеличивать либо интенсивность возбуждающего пучка, либо добротность резонатора, что связано с техническими трудностями, например для увеличения добротности резонатора . необходимо существенно уменьшить

его температуру.

Целью изобретения является увеличение напряженности ускоряющего поля. ЗО

Цель достигается тем, что при осуществлении предлагаемого способа создания ускоряющего поля в высокочастотном резонаторе с помощью пропускаемого через резонатор модулированного пучка электронов собственную частоту возбуждаемой моды электромагнитных колебаний резонатора поддерживают превышающей частоту модуляции возбуждающего пучка в и раэ, где и — ближайшее цЕлое число к вели1 17 чине — "-- ° —, L - расстояние между ,7 центрами сгустков возбуждающего пучка, 6 — длина каждого иэ сгустков возбуждающего пучка.

Предлагаемый способ иллюстрируется примером, г риведенным на чертеже.

В резонаторе 1 произвольной формы поперечного сечения с параллельными торцовыми стенками отверстия для пролета пучка 2, закрыты фольгами 3.

Как хорошо известно, вектор - потенциал возбуждаемого пучком типа электромагнитных колебаний в резонаторе определяется выражением

А (Х, М,7., 1) = (Ф) 7 (Х, Ч,7) (1) где А (х, у, z ) — собствен ная функция резонатора, соответствующая возбуждаемой моде колебаний, а

q(t) удовлетворяет уравнению:

782713, Анализ выражения (8) показывает, что оно максимально, когда и является целым числом, наиболее близким к величине. q, + — j,+Ö Рq,--4Л0

R (И 5

))$g л1а а

40 где > — собственная частота резонатора> (— добротность резонатора>

- плотность тока пучка .

Будем для простоты считать, что ех->3=0;>2=>= 2 бь>6 ч>оое Еп р(е- — >ем!

n=0, Ч (3) в1и (и Л вЂ” ) е

7 сИ. Ь п о (4) где и>0 — частота .мбдуляции возбуждаемого пучка..

Наиболее эффективно, как известно, возбуждаются ТЕМ вЂ” волны в резонаторе, у которых электрическое и магнитное поле не зависит от продольной координации z а векторпотенциал имеет одну компоненту

А А. Ограничиваясь рассмотрением этой волны, имеем при настройке ре-, зонатора по и гармонику частоты модуляции пучка (и> =пи>и ) следующее выражение для продольного электрического поля на оси резонатора-: м — a

E =-E (i-å @ )сои((> -:» — -4 ) о г

= — К » е

„„„>(c >

Здесь S — площадь поперечного сечения резонатора, которая связана с его параметрами соотношением:

Р с К

-8=К (ее) (»> - где K - коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения резонатора.

Например, для прямоугольного резона.тора с поперечными размерами а и Ь Ь а

>((— е -), для цилиндрического а Ь резонатора с круговым поперечным сечением К БД <, где 6 — корень функции Бесселя — J o(6 ) О. Пользуясь выражением (б ) и учитывая, что

Я. (7) где Q — добротность при n = 1, имеем из выражения (5): ее>(а,е,, (:, »(oal е>(> нее с >(»е д к >ее(е. сР

1 17

3r

Для достижения резонанса на этой гармонике необходимо выбрать и поддержать Собственную частоту резонатора и равной и(иО, где и а — частота модуляции пучка. Этого можно достигйуть, как известно, либо выбором поперечного сечения резонатора S (согласно формуле б), либо введением в резонатор с меньшим S магнетиков или диэлектриков, либо введением в ...,:,резонатор настроечных элементов (например, штырей).

Из полученных соотношений видно, что применение предлагаемого способа дает существенный положительный эффект. Например, при величине отно-

Е шения — = 25, что является вполне

1,17 1. реальным имеем -- — — . — = 9 3 т. е.

К

g$ оптимальной является настройка резонатора ка 9-ю гармонику частоты моду- ляции пучка. При этом, как видно из формулы (8), напряженность ускоряющего поля, возбуждаемого в резонаторе пучком, будет примерно в три раза больше, чем в прототипе (при n = 1).

В наиболее часто используемом ци0 линдрическом резонаторе с круговым поперечным сечением, как легко поЗ5 казать, формула (8) переходит в

- 6

8,С „,>0 -„— еи(,(«>(— )

0 Ле»е- Д> (те,е(е ™ где 4.е — функция Бесселяе (> — корень уравнения Jo(б ) О.

Например, при выборе (»>д = 2 ° 10 с

45, е " е, 10 А, Q = 10 — = 25, имеем в прототипе (при п = 1) Е = 115 кВ/см.

B предлагаемом же способе при выборе и наиболее близким к величине

1 17

50 (в данном случае n = 9) имеет E 300 кВ/см, т.е. использование предлагаемого способа позволяет существенно увеличить напряженность ускоряющего поля. В рассмотренном примере для этого надо выбирать отно-

S шение - - равным 1/180 (в данном слуL чае к = 18). Для обе4спечения высокой . добротности (Q„ = 10 ) отверстия для пролета"пучка в резонаторе закры60 ты фольгами (см.чертеж) . Наличие этих фольг, кроме того, позволяет предупредить пробои, которые при напряженности поля 30О кВ/см безуслов,но возникли бы в области апертуры для

65 пролета пучка.

782713

Формула изобретения

Составитель Е.Медведев

Техред А.Савка Корректбр Г;Назарова

Редактор Е.Месропова

Заказ 9176/35 - Тираж 892 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Т 1

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

Способ создания ускоряющего поля в высокочастотном резонаторе с помощью лропускаемого через резонатор модулированного пучка электронов, отличающийся тем, что, с целью увеличения напряженности ускоряющего поля, собственную частоту возбуждаемой моды электромагнитных колебаний резонатора поддерживают превышающей частоту модуляции возбуждающего пучка в и раз, где и ближайшее целое число к величине

1,17 L

-- — расстояние мещу центрами сгустков возбуждающего пучка, ! — длина каждого из сгустков возбуждающего пучка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вальднер О.А. и др. Линейные ускорители. М., Атомиздат, 1969.

2. Бойко В.A. и др. Вопросы атомной науки и техники. Серия "Линейные ускорители", вып. 2, ХФТИ АН УССР

1977, с. 36"37.