Ускоряющая структура

Ускоряющая структура
Полезная модель относится к получению ускоренных пучков заряженных частиц высокой энергии, а именно к конструктивным элементам линейных ускорителей.
В известных ускоряюпщх структурах на прямой и обратной волне (патент Великобритании № 1241319, 1971г., патент Российской Федерации № 2152142, МПК: Н05 Н 9/04, 2000г) приращение кинетической энергии пучка на единицу длины ускоряющей структуры снижается. Снижается и к.п.д. ускоряющей структуры, рассматриваемой как преобразователь мощности ВЧ-источников в энергию ускоренного пучка.
Известна ускоряющая структура, с источником высокочастотной мощности, в которой по ВЧ тракту часть мощности с одной ускоряющей секции подана на вход другой ускоряющей секции. (П.Р.Зенкевич, А.В.Шальнов, сб. «Линейные ускорители, МИФИ, Госатомиздат, М., 1963, вьш.5, стр.75, прототип).
У данной стрз ктуры низкая устойчивость к флуктуациям величины тока.
Данная полезная модель устраняет недостатки аналогов и прототипа.
Техническим резу.11ьтатом полезной модели является повышение мощности ускоренного пучка, повышение к.п.д., уменьшение суммарной длины ускорителя, повышение среднего темпа ускорения частиц, повышение устойчивости процесса ускорения к флуктуациям тока пучка заряженных частиц.
Технический результат достигается тем, что в ускоряющей структуре, содержащей ускоряющие секции, источник высокочастотной мощности, в которой по высокочастотному тракту часть выходной
-в f
мопщости с одной ускоряющей секции подана на вход другой ускоряющей секции, отличающаяся тем, что ускоряющие секции выполнены в виде пары, высокочастотный тракт содержит сумматор высокочастотной мощности с основным и контрольным выходами, контрольный выход сумматора соединен с нагрузкой, каждая пара состоит из активной и пассивной ускоряющей секции, вход активной ускоряющей секции соединен с источником высокочастотной мощности, а выход с одним из входов сумматора, вход пассивной секции соединен с выходом сумматора, а выход пассивной структуры соединен со вторым входом сумматора, а основной выход сумматора соединен со входом пассивной ускоряющей.
Существо полезной модели поясняется на фигурах 1 -2.
На фиг.1 представлены схема ускорителя, изменение ВЧмопщости и ускоряющего поля в ускорителе на бегущей волне по данному изобретению.
На фиг.2 представлены схема ускорителя, изменение ВЧмощности и ускоряющего поля в ускорителе на обратной волне по данному изобретению. На фиг. 1 ,2 приняты обозначения: 1а,п ускоряющие активные (а) и пассивные (п) структуры; 2а,п - входы ВЧмощности активной и пассивной ускоряющих секций; За,п - выходы ВЧ-мощности активных и пассивных секций соответственно; 4 сумматор ВЧ-мощности; 5а,п - входы сумматора от активных или пассивных секций соответственно ; 6а,п - выходы сумматоров на активную и пассивную ускоряющие структуры соответственно; 7источник ВЧ-мощности; 8 -пассршная нагрузка с т«матора; стрелками показаны направления распространения ВЧ-потоков; Р  (1; 0.5; 0.13} - обозначает ВЧ-мощность и соответствующую ее величину в данном месте (сечении). На фигурах пучки ускоряют слева направо.
в паре одна ускоряющая активная секция 1а подсоединена к активному ВЧ источнику мощности 7 (например, к клистрону), в то время как ВЧ-вход второй пассивной ускоряющей структуры 2п подсоединен к выходу 6п сзпмматора ВЧ-мощности (пассивный источник ВЧ-энергии). Входы этого сумматора 5а,п соединены с ВЧ выходами За,п этих ускоряющих структур. Ускоряющая структура 1а,ш объединенные в пары, не обязательно являются смежными. Компоновка ускорителя в целом из ускоряющих структур 1а,п может быть линейной, последовательность структур может образовывать многоугольную фигуру, в том числе трехмерную.
Ускоряющие секции 1а,п короче, чем половинная длина ускоряющей секции известного ускорителя. Пара секций снабжена ВЧисточником, соединенным со входом активной секции. Выходы За,п обеих секций соединены со входами 5а,п .сумматора ВЧ мощности. Выход сумматора 6п соедршен со входом 2п второй ускоряющей секции 1п. От двух секций неизрасходованные, поступившие на их ВЧ выходы  половинные доли входной ВЧ-мощности, направляют в ВЧ сумматор 4. В секциях создается распределение EZ (z) с медленным спадом мощности, расходуется примерно 30% энергии от входа к выходу ускоряющих структур (фиг. 1,2). Ускоряемый пучок пропускают через обе секции, где на ускорение пучка и компенсацию ВЧ потерь и расходуется вся первоначальная мощность ВЧ источника. Суммарная длина ускорителя на заданнзто энергию уменьшается, средний темп ускорения возрастает, устойчивость ускоряемого пучка к возмущениям также возросла. Пара секций представляет собой модуль, позволяющий собирать ускорители на любую заданную энергию.
Ускоряемый пучок пропускают через всю последовательность ускоряющих структур.
д.о{)
Устройство работают следующим образом. Заряженные частицы, с некоторой начальной скоростью (с начальной энергией) поступают на вход первой (активной) ускоряющей структуры Ig и в результате взаимодействия с Ez-компонентом пространственной гармоники ускоряются. На ускорение пучка и на ВЧ потери в стенках и элементах структуры расходуется половина поступившей в ускоряющую структуру 1а мощности, а оставшуюся после прохождения этой структуры ВЧ-мощность (половину от поступивщей на вход) направляют в ВЧ сумматор (например, на один из входов 3-дБ-ного волноводного моста). Второй вход сумматора соединен с ВЧ выходом второй (пассивной) структуры. На ВЧ-вход этой ускоряющей структуры ВЧ мощность поступает с выхода ВЧ сумматора. Только на время нестащюнарного переходного процесса в пассивной секции в пассивную нагрузку поступает не сбалансированная мощность ( на фрокгге мощность в пассивную нагрузку 8 поступает, но это ничтожная доля для ускорителя непрерывного действия и ускорителей с длинными импульсами у,  Црот)- процесс ускорения устойчив по отнощению к возмущениям тока ускоряемого пучка.
IC Ot-f f