ускоритель с устройством высокочастотного питания

Формула изобретения

Ускоритель с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора, первую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную ко второму плечу циркулятора, вторую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную через фазовращатель к третьему плечу циркулятора, поглощающую нагрузку, подключенную к четвертому плечу циркулятора, отличающийся тем, что между фазовращателем и второй ускоряющей секцией установлен импульсный управляемый газоразрядный коммутатор, причем электрическая длина от коммутатора до входа во вторую ускоряющую секцию составляет целое число длин полуволн.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам высокочастотного питания ускорителей заряженных частиц, конкретно к системам высокочастотного питания резонансных ускорителей от магнетрона.

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

Недостатком устройства является отсутствие возможности глубокой регулировки энергии ускоренного пучка.

Известно также устройство, в котором для развязки магнетронного генератора и резонаторной секции применяется ферритовый циркулятор. В устройстве магнетрон подключен к первому плечу циркулятора, первая резонаторная ускоряющая секция - ко второму плечу циркулятора, вторая резонаторная ускоряющая секция через фазовращаетель - к третьему плечу циркулятора, поглощающая нагрузка - к четвертому плечу циркулятора подключена [2]. Коэффициент связи первой ускоряющей секции с трактом подбирается таким образом, чтобы при нагрузке заданным током пучка величина отраженной от нее мощности составляла номинальное значение мощности питания второй секции. С помощью перестройки фазовращателя достигается изменение фазы влета частиц из первой секции во вторую и, как следствие, регулировка энергии ускоренного пучка.

Недостатком устройства является отсутствие возможности регулировки энергии пучка от импульса к импульсу.

При реализации предлагаемого изобретения решается задача регулировки энергии пучка от импульса к импульсу за счет вывода второй ускоряющей секции из резонансного взаимодействия с пучком.

Указанный технический результат достигается тем, что в ускорителе с устройством высокочастотного питания, содержащий магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора, первую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную ко второму плечу циркулятора, вторую резонаторную ускоряющую секцию, подключенную через фазовращатель к третьему плечу циркулятора, поглощающую нагрузку, подключенную к четвертому плечу циркулятора, между фазовращателем и второй ускоряющей секцией установлен импульсный управляемый газоразрядный коммутатор, причем электрическая длина от коммутатора до входа во вторую ускоряющую секцию составляет целое число длин полуволн.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Магнетрон 1 подключен к первому плечу циркулятора 2, первая резонаторная секция 3 - ко второму плечу циркулятора 2, к третьему плечу циркулятора 2 через фазовращатель 4 подключена вторая резонаторная секция 5, к четвертому плечу циркулятора 2 подключена поглощающая нагрузка 6. Между фазовращателем 4 и второй ускоряющей секцией 5 установлен импульсный управляемый газоразрядный коммутатор 7, причем электрическая длина от коммутатора до входа во вторую ускоряющую секцию составляет целое число длин полуволн; - длина волны в передающем тракте; n - целое число.

Устройство работает следующим образом. А волна, отраженная от секции 5, поступает на вход секции 5 и возбуждает ее.

Резонаторные секции 3, 5 представляют собой ускоряющие структуры с высокой добротностью, например, бипериодические ускоряющие структуры. Коэффициент связи первой ускоряющей секции 3 с трактом подбирается таким образом, чтобы при нагрузке заданным током пучка величина отраженной от нее мощности составляла номинальное значение мощности питания второй секции 5. С помощью перестройки фазовращателя 4 достигаются изменение фазы влета частиц из первой секции 3 во вторую секцию 5 и, как следствие, регулировка энергии ускоренного пучка. Для обеспечения перестройки энергии пучка в импульсном режиме газоразрядный коммутатор 7 под воздействием импульсного управляющего сигнала может быть переведен в активное состояние. При этом разрядный промежуток закорачивается плазмой разряда и мощность на вход второй ускоряющей секции 5 не поступает, а отводится в поглощающую нагрузку 6. Кроме того, расположение коммутатора 7 на расстоянии n/2 от входа в ускоряющую секцию 5 приводит к существенной расстройке ее резонансной частоты, ускоренный пучок не взаимодействует с секцией 5. Таким образом, достигается импульсная регулировка энергии пучка. Величина возможной регулировки определяется настройкой коэффициента связи с трактом первой секции 3 и может колебаться от единиц процентов до 3-5 раз.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить глубокую перестройку энергии пучка (до 5 раз) в импульсном режиме. Время перестройки энергии определяется характеристиками применяемого разрядника и составляет не более нескольких микросекунд. Перестройка энергии пучка на большую величину с высокой скоростью дает возможность применения предлагаемого устройства в установках радиационного контроля изделий со сложной внутренней структурой.

Источники информации

1. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т.2. Высшая школа, 1972.

2. Каминский В.И. Ускоритель с устройством высокочастотного питания. - Авт. свид. СССР 963966, приоритет от 24 марта 1981 г.