ускоритель с устройством высокочастотного питания

Формула изобретения

Ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный через ферритовый вентиль к резонаторной секции, отличающийся тем, что между ферритовым вентилем и резонаторной секцией установлен проходной резонатор.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к системам высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, конкретно к системам высокочастотного питания резонансных ускорителей от магнетронов.

Известно устройство, в котором для развязки магнетронного генератора и резонаторной секции применяется ферритовый циркулятор. В устройстве магнетрон подключен к первому плечу циркулятора, резонансная ускоряющая секция - ко второму плечу циркулятора, к третьему и четвертому плечам циркулятора подключены поглощающие нагрузки [1].

Недостатком устройства является наличие потерь мощности, отраженной от резонаторной секции, во время переходного процесса.

Известен ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный через ферритовый вентиль к резонаторной секции. Во время переходного процесса отраженная мощность рассеивается в ферритовом вентиле [2].

Недостатком устройства является наличие потерь мощности, отраженной от резонаторной секции во время переходного процесса.

При реализации предлагаемого изобретения решается задача повышения КПД ускорителя за счет сокращения длительности переходного процесса в резонаторной секции.

Указанный технический результат достигается тем, что в ускорителе с устройством высокочастотного питания, содержащем магнетрон, подключенный через ферритовый вентиль к резонаторной секции, между ферритовым вентилем и резонаторной секцией установлен проходной резонатор.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Магнетрон 1 подключен к ферритовому вентилю 2, и через него - к резонаторной секции 3. Между ферритовым вентилем 2 и резонаторной секцией 3 установлен проходной резонатор 4.

Устройство работает следующим образом.

Импульсный высокочастотный сигнал от магнетрона 1 через ферритовый вентиль 2 поступает на вход проходного резонатора 4. Этот резонатор является низкодобротным по сравнению с резонаторной секцией 3. В связи с этим проходной резонатор 4 возбуждается за время, существенно меньшее времени возбуждения резонаторной секции 5. В проходном резонаторе устанавливается режим стоячей волны с амплитудой, превышающей амплитуду падающей волны в 2-2,5 раза [3]. Волна, отраженная от резонансной системы, включающей резонаторную секцию 5 и проходной резонатор 4, представляет собой суперпозицию противофазных волн - отраженной от отверстий связи проходного резонатора 4 с передающей линией и "просачивающейся" через это отверстие. Ее амплитуда, определяемая в начале периода накопления амплитудой "просачивающейся" волны, возрастает практически мгновенно до максимального значения. По мере накопления энергии в резонаторной секции 5 амплитуда отраженной от резонансной системы волны убывает быстрее, чем амплитуда отраженной волны в системе без проходного резонатора 4. Это указывает на сокращение длительности переходного режима в резонаторной секции 3. Оценки показывают, что постоянная времени переходного процесса может сокращаться в 2-3 раза, при этом потери, связанные с рассеянием энергии в проходном резонаторе, не превышают единиц процентов. Ферритовый циркулятор 2, как и в прототипе, выполняет функцию развязывающего устройства магнетрона 1 и резонаторной секции 3, обладающей высокой добротностью.

Предлагаемое устройство позволяет сократить длительность переходного процесса в 2-5 раза, что приводит к увеличению на 40-60% полезной части высокочастотного импульса, используемой на ускорение частиц.

Источники информации

1. Ворогушин М. Ф. , Малышев В.Н. Высокочастотное питание резонаторных ускорителей прикладного назначения. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.169-173.

2. Зверев Б.В., Собинин Н.П. Электродинамические характеристики ускоряющих резонаторов. - М.: Энергоатомиздат, 1993, с.200-204.

3. Бараев С.В., Коровин О.П., Минькин К.Г. Способ эффективности передачи энергии в резонатор - ЖТФ, т.53. 2, с.413-415.