Индуктор линейного индукционного ускорителя

Индуктор линейного индукционного ускорителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

>795428

Союз Соеетоких

Социалистических

Реситбяик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2707605/18-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.82. Бюллетень М 1 (45) Дата опубликования описания 07.0.1.82 (51) М.Кл.з Н 05 Н 7/00

//Н 05 Н 11/00

Мосударстееиный комитет во делам изобретений и открытий (53) УДК 632.384.6. (088.8) (72} Авторы изобретения

Б. А. Афанасьев, В. Ф. Бухаров, А. И. Герасимов, A. И. Павловский и В. А. Тананакин (71) Заявитель (54) ИНДУКТОР ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО

УСКОРИТЕЛЯ. Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке сильноточных индукционных ускорителей.

Известен индуктор линейного индукционного ускорителя (1), содержащий негерметичный корпус, внутри которого расположен кольцевой накопитель из сосредоточенных керамических конденсаторов, четырехканальный управляемый газонаполненный разрядник, охватывающий область ускорения, волноводы, соединяющие управляющие электроды с внешним генератором импульса напряжения - запуска, газовые магистрали, соединяющие разрядник с внешним устройством газообеспечения.

При работе устройства включение разрядника производится в результате возмущения распределения электрического поля, для этого передается к индуктору по двум отрезкам коаксиальных кабелей равной длины импульс напряжения с длительностью фронта — 5 кс и с амплитудой около 25 кВ. Кабель присоединен к двум управляющим электродам посредством двух разводящих проводников, размещенных между заземленным и высоковольтным дисками индуктора и образующих каждый относительно этих электродов электрическую линию — волновод. Газовая магистраль к разряднику приложена между дисковыми электродами. Последовательное соосное размещение индукторов образует ускоряющую систему ЛИУ, Недостаток известного индуктора заключается в низкой его электрической мощности и в невозможности формирования импульсов ускоряющего напряжения, близких к прямоугольной форме.

Известен также индуктор линейного индукционного ускорителя (2), содержащий две тороидальные камеры, в одной из которых (герметичной и соединенной с системой на пуска в камеру изолирующей среды) размещены емкостной накопитель электрической энергии, управляемый многоканальный газонаполненный ком мутатор, выполненный в виде параллельно включенных разрядников, в другой тороидальной камере, образованной заземленными дисковыми электродами, один из которых служит электродом накопителя данного индуктора, а другой — электродом накопителя данного или смежного индук25 тора, размещены основания разрядных камер разрядников, волноводы с внутренними и внешними проводниками, соединяющие генератор импульсного напряжения с управляющими электродами разрядников, з0 а также проложены газовые магистрали от

795428

65 устройства газообеспечения к разрядникам.

При работе устройства управление разрядниками осуществляется по тригатронному способу, что снижает амплитуду импульса управляющего напряжения по сравнению с рабочим напряжением накопителя. Это позволяет уменьшить габариты и массу генератора управляющего напряжения. Известный индуктор позволяет формировать импульсы ускоряющего напряжения, близкие к прямоугольным, что обеспечивает большую моноэнергетичность заряженных частиц в ускоряемом пучке.

Недостатком известного устройства является сложность его конструкции из-за большого числа вводов коаксиальных волноводов в корпус индуктора от генератора управляющих импульсов и вводов газовых магистралей от устройства газообеспечения, а также из-за раздельных герметичных вводов двухпроводных коаксиальных волноводов и газовых магистралей к разрядникам коммутатора. Сложность конструкции увеличивает трудоемиость обслуживания индуктора при его ревизии или профилактическом осмотре.

Целью изобретения является упрощение конструкции индуктора и уменьшение трудоемкости его обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном индукторе волноводы снабжены внутренним проводником в виде трубки из электропроводящего материала, которая изолирована от заземленных дисковых электродов и соединяет устройство газообеспечения с разрядниками, причем камера между дисковыми электродами выполнена герметичной и присоединена к устройству подачи в полость камеры изолирующей среды. Основания разрядных камер выполнены из диэлектрика с радиальными относительно оси индуктора каналами для внутреннего проводника волновода и снабжены металлическими крепежными деталями, которые соединяют детали разрядников между собой и с деталями индуктора. Трубка из электропроводящего материала выполнена разветвляющейся к управляющим электродам. Конец трубки размещен в отверстии основного электрода каждого разрядника и выполнен в виде управляющего электрода. Трубка выполнена с уменьшающимся внешним и внутренним диаметрами по направлению к управляющим электродам. Тороидальные камеры индуктора сообщаются между собой.

На фиг. 1 показан поперечный разрез индуктора; на фиг. 2 — разрез А — А фиг.

1; на фиг. 3 — вид с торца при разветвлении внутреннего трубчатого проводника волновода к разрядникам многоканального коммутатора.

Индуктор содержит герметичный корпус, который образован внешней металлической обечайкой 1, заземленными через обечайку дисковыми электродами 2, 3 и 4, а также трубчатым изолятором 5, в вакуумируемой полости 6 которого производится ускорение заряженных частиц. Дисковый электрод 7 присоединен к высоковольтному зажиму источника тока зарядки и образует совместно с электродами 2 и 3 распределенный накопитель электрической энергии — радиальную линию. Простран ство между электродами .2 и 7, 7 и 3 заполнено диэлектриком, например деионизованной водой. Вокруг области ускорения установлены равномерно по окружности газонаполненные разрядники 8 тригатронного типа, основные электроды 9 и 10 каждого из которых соединены электрически с электродами линии соответственно 7 и 3.

Корпус разрядной камеры каждого разрядника состоит из двух частей — основания 11 и изолятора 12, выполненных из диэлектрического материала, причем основание 11 размещено между электродами 3 и 4. Обе части корпуса механически соединены между собой при помощи крепежных деталей — винтов 13 и накладных колец 14. Посредством этих же деталей производится герметизация разрядной камеры при сжатии уплотняющих прокладок

15, например, из резины и электрическое соединение электрода 10 посредством тонкого металлического диска 16 с электродом

3. Волновод 17, идущий от внешнего генератора, присоединяется к переходному разъему 18, герметично установленному в отверстие обечайки 1. В изоляторе 19 разьема выполнен канал, к которому присоединена газовая магистраль 20 от системы газообеспечения. Ввод газа в разъем осуществляется сбоку, чтобы не увеличивать осевую протяженность индуктора (фиг. 2).

Канал газа сообщается с полостью трубки

21 через отверстия в ее стенке, а трубка электрически соединена с внутренним проводником кабеля 17. Трубка 2l проложена между электродами 3 и 4 и образует от носнтельно них электрическую линию, причем фиксирование положения трубки осуществляется размещением мелку ней и электродами 3 изоляторов, Трубка может иметь вплоть до разрядника 8 одинаковый диаметр, но целесообразнее выполнять ее с уменьшающимся внешним и внутренним диаметрами по направлению к коммутатору, например составленной из,герметично соединенных трубок разного диаметра. Герметизация ввода трубки достигается прокладкой из резины, сжимаемой посредст. вом гайки или втулки при воздействии на нее накладки.

Трубка 21 (фиг. 3) разветвляется нервоначально ка две одинаковых по длине труб795428 кн 22, которые, в свою очередь, разветвляются на две трубки 23.

Устройство работает следующим образом.

Камеры 8 разрядников заполняются сжатым газом до необходимого давления.

От внешнего источника тока (чаще всего в качестве такового используется импульсный генератор умножения напряжения по методу Аркадьева-Маркса) заряжается емкость радиальной линии. По достижении между ее электродами 7, 2 и 3 определенной величины разности потенциалов срабатывает внешний генератор, и по волноводам начинает распространяться волна управляющего напряжения. Через разъемы

18 в обечайке 1 напряжение проходит в волноводы, образованные в индукторе трубкой 21 и электродами 3 и 4. По этим линиям импульсы достигают одновременно управляющих электродов всех разрядников коммутатора, инициируя синхронное срабатывание разрядников и соответственно создавая в области ускорения электрическое поле, параллельное оси индуктора, которое ускоряет заряженные частицы.

Выполнение волновода с увеличивающимся волновым сопротивлением по направлению к управляющим электродам обеспечивает увеличение амплитуды напряжения по мере прохождения импульса.

При срабатывании раздельных разрядников или коммутатора в них повышается импульсное давление газа под действием проходящего в разрядном промежутке коммутируемого тока.

Ударная волна в газе срывает с поверхностей деталей в разрядной камере про дукты эрозии электродов и других загрязнений и взвешивает их в газе, который, перемещаясь в полости трубки, остывает в ней, периодически расширяясь в местаа сочленения разветвлений. Кинетическая энергия движущегося газа уменьшается, и взвешенные частицы осаждаются в полостях трубок. Чем сильнее увеличивается сечение трубки волновода, тем эффективней очищается газ. Такое выполнение трубок способствует очистке полостей разрядных камер от загрязнений, что увеличивает стабильность работы и срок службы коммутатора, а следовательно, улучшает эксплуатационные характеристики индуктора, Грязь из трубок удаляется при профилактическом осмотре и ревизии индуктора, на. пример, путем их промывки жидкими раст. ворителями и продувке.

Если волновод в индукторе разветвля. ется (см. фиг, 3), то при согласовании волнового сопротивления участков волновода с их разветвлениями импульс напряжения достигает разрядников без изменения амплитуды, а при увеличении волнового сопротивления амплитуда импульса напря жения тоже увеличивается. Равенство электрических длин волноводов обеспечи. вает одновременность подачи напряжения на все управляющие электроды и синхронность включения разрядников. Корреляция электрических длин волноводов с их геометрическими длинами обеспечивает равенство сопротивлений потоку газа в трубках, что упрощает технологию наполнения разрядников смесью тяжелых и легких газов одинакового количественного состава.

При срабатывании разрядников в них повышается давление газа, и продукты загрязнений выносятся в полости трубок.

Выполнение их разветвлений с меньшим общим поперечным сечением, чем сечение участка go его разветвления, способствует меньшему «забросу» продуктов загрязнений в те разрядники, которые срабатывают несколько позже других или в которых меньше по той или иной причине амплитуда разрядного тока. ь ре.;ультате упрощается конструкция индуктора, что связано с уменьшением числа разделенных вводов волноводов и газовых магистралей через корпус индуктора и в его многоканальный коммутатор, с упрощением вводов электропроводящих трубок в разрядники, с упрощением конструкций волноводов в индукторе, с упрощением разрядников, с уменьшением числа присоединений обеих полостей камер индуктора к системам подачи и откачки изоляции из полостей индуктора, с уменьшением собственного числа волноводов и газовых магистралей, с отсутствием их пересечений в индукторе.

Уменьшается трудоемкость обслуживания индуктора при его нормальном функционировании, при монтаже, демонтаже, профилактическом осмотре или ревизии, так как снижается число раздельных узлов и элементов, подлежащих сборке и разборке с последующей проверкой их герметичности, электропрочности и надежности контактных соединений, а также из-за обслуживания только одной системы для наполнения полостей индуктора.

45 формула изобретения

1. Индуктор линейного индукционного ускорителя, содержащий две тороидальные камеры, в одной из которых, герметичной и ссединенной с системой напуска в камеру изолирующей среды, размещены емкостной накопитель электрической энергии, управляемый многоканальный газонаполн гни ый коммутатор, выполненный в виде параллельно включенных разрядников, в другой тороидальной камере, образованной заземленными дисковыми электродами, один из которых служит электродом накопителя данного индуктора, а другой электродом накопителя данного или смежного индуктора, размещены основания раз795428

=--l77

Фыг.2 и†рядных камер разрядников, волноводы с внутренними и внешними проводниками, соединяющие генератор импульсного напряжекия с управляющими электродами разрядников, а также проложены газовые магистрали, от устройства газообеспечения к разрядникам, отл и чающий ся тем, что, с целью упрощения конструкции индуктора и уменьшения трудоемкости его обслуживания, волноводы снабжены внутренним проводником в виде трубки из электропроводящего материала, которая изолирована от заземленных дисковых электродов и соединяет устройство газообеспечения с разрядниками, причем камера между дисковыми электродами выполнена герметичной и присоединена к устройству подачи в полость камеры изолирующей среды.

2. Индуктор по п. 1, о тл и ч а ю щи йся тем, что основания разрядных камер выполнены из диэлектрика с радиальными относительно оси индуктора каналами для внутреннего проводника волновода и снабжены металлическими крепежными деталями, которые соединяют .детали разрядников между собой и с деталями индуктора.

3. Индуктор по пп. 1 и 2, о тл и ч а юшийся тем, что трубка из электропроводящего материала выполнена разветвляющейся к управляющим электродам.

4. Индуктор по пп. 1 — 3, о т л и ч а юшийся тем, что конец трубки размещен в отверстии основного электрода каждого разрядника и выполнен в виде управляюц;его электрода.

5. Индуктор по пп. 1 — 4, отл и ч а юшийся тем, что трубка выполнена с уменьшающимися внешним и внутренним диаметрами по направлению к управляющим электродам. б. Индуктор по пп. 1 — 5, отл и ч а юшийся тем, что тороидальные камеры индуктора выполнены сообщающимися между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Павловский А. И. Безжелезный индукционный линейный ускоритель. «Атомная энергия», 1970, т. 28, № 5, с. 432.

2. Павловский А. И. Многоэлементные ускорители на радиальных линиях. ДАИ

СССР, 1975, т, 222, № 4, с. 817 (прототип).

795428

Рг з

Составитель В. Краснопольский

Техред И. Заболотнова Корректор И. Осиповская

Редактор Л. Утехина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 26/28 Изд. № 109 Тираж 855 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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