УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕНИЯ ЧАСТИЦ И СПОСОБЫ УСКОРЕНИЯ ЧАСТИЦ

1. Устройство для ускорения частиц, построенное и выполненное с возможностью использования в подземной среде, содержащее
один или более объемный резонатор с запрещенной зоной (PBG), причем один или более объемный PBG-резонатор выполнен с возможностью обеспечивать локализованные резонансные электромагнитные (ЭМ) поля, чтобы ускорять, фокусировать и направлять пучки частиц одного из множества электронов или множества ионов.
2. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором один или более объемный PBG-резонатор имеет геометрию и выполнен из одного или более материалов, оптимизированных по потерям радиочастотной энергии, причем оптимизация обеспечивает коэффициент качества PBG-резонатора, значительно более высокий, чем коэффициент качества эквивалентного нормально проводящего резонатора типа pill-box.
3. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором один или более объемный PBG-резонатор включает в себя один из множества штырей или множество отверстий.
4. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором один из множества штырей или множество отверстий являются симметрично удаленными друг от друга, сконфигурированными в соответствии с одной или более геометрических решеток.
5. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором по меньшей мере один штырь из множества штырей является одним выбранным из группы, состоящей из диэлектрических штырей, металлических штырей, композитных штырей, из диэлектрических штырей с проводящим покрытием или из любой их комбинации.
6. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором по меньшей мере один штырь из множества штырей имеет поперечное сечение одного из видов - полого, кругового, сферического, сужающегося, фасонного, эллиптического, неопределенного, или поперечное сечение, представляющее собой их комбинацию.
7. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором один или более объемный PBG-резонатор включает в себя один из по меньшей мере двух концевых фланцев или по меньшей мере две концевые крышки, соединенные множеством штырей.
8. Устройство для ускорения частиц по п.7, в котором по меньшей мере два концевых фланца или по меньшей мере две концевые крышки имеют по меньшей мере одно входное и одно выходное отверстие для пучков частиц.
9. Устройство для ускорения частиц по п.7, в котором по меньшей мере два концевых фланца или по меньшей мере две концевые крышки определяют две плоскости, параллельные друг другу, и имеют поперечное сечение.
10. Устройство для ускорения частиц по п.7, в котором по меньшей мере два концевых фланца или по меньшей мере две концевые крышки являются фасонными или сужающимися вдоль осевого направления, так чтобы фокусировать резонансное электромагнитное поле вдоль направления пучков частиц.
11. Устройство для ускорения частиц по п.7, в котором один или более объемный PBG-резонатор обеспечивает осевое удержание посредством одного из по меньшей мере одного из по меньшей мере двух концевых фланцев или по меньшей мере одной концевой крышки из по меньшей мере двух концевых крышек таким образом, что по меньшей мере один концевой фланец и одна по меньшей мере концевая крышка являются одним выбранным из группы, состоящей из концевой крышки диэлектрической конструкции, концевой крышки металлической конструкции или из концевой крышки с комбинацией диэлектрической и металлической конструкции.
12. Устройство для ускорения частиц по п.11, в котором по меньшей мере одна концевая крышка является крышкой слоеной конструкции или монолитной конструкции.
13. Устройство для ускорения частиц по п.7, в котором объем между по меньшей мере двумя концевыми фланцами или по меньшей мере между двумя концевыми крышками, содержащими множество штырей, полностью закрыт одной или большим количеством внешних стенок.
14. Устройство для ускорения частиц по п.13, в котором по меньшей мере два объемных PBG-резонатора из одного или более объемных PBG-резонаторов связаны вакуумированной линией пучка частиц.
15. Устройство для ускорения частиц по п.13, в котором по меньшей мере два объемных PBG-резонатора из одного или более объемных PBG-резонаторов имеют общий концевой фланец или общую концевую крышку.
16. Устройство для ускорения частиц по п.7, в котором общая "суперконструкция" вакуумной камеры содержит один или более объемных PBG-резонаторов и один из по меньшей мере двух концевых фланцев, по меньшей мере две концевые крышки, множество штырей или некоторую их комбинацию.
17. Устройство для ускорения частиц по п.16, в котором по меньшей мере два концевых фланца не связаны ничем, кроме как множеством штырей, или только частично связаны одной из одной или большим количеством стенок или одной или большим количеством стенок, имеющих по меньшей мере одно отверстие.
18. Устройство для ускорения частиц по п.16, в котором множество объемных PBG-резонаторов из одного или более объемных PBG-резонаторов образуют "суперячейку", такую, что по меньшей мере два из множества объемных PBG-резонаторов имеют общий концевой фланец или общую концевую крышку.
19. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором общая "суперконструкция" вакуумной камеры содержит один или более объемных PBG-резонаторов и множество штырей таким образом, что по меньшей мере два объемных PBG-резонатора из одного или более объемного PBG-резонатора не разделены одной из по меньшей мере одной концевой крышки или по меньшей мере одним концевым фланцем.
20. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором удалением по меньшей мере одного штыря из множеств штырей из одного или более объемного PBG-резонатора введен дефект, в результате чего образуются одна или большее количество зон с локализованной мощностью электромагнитного излучения.
21. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором дефект создается использованием штыря, выбранного из группы, состоящей из по меньшей мере одного штыря с особой геометрией, по меньшей мере одного полого штыря, по меньшей мере одного расщепленного штыря или по меньшей мере одного частично удаленного штыря, имеющего различную геометрию в одном или в более объемном PBG-резонаторе.
22. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором резонансному ЭМІ полю одного или более объемного PBG-резонатора придана форма в направлении, параллельном направлению пучков частиц, изменением геометрического расположения по меньшей мере одного штыря из множества штырей, изменением размеров или формы по меньшей мере одного штыря из множества штырей, изменением состава материала по меньшей мере одного штыря из множества штырей или любой их комбинацией.
23. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором резонансному ЭМ полю одного или более одного или более объемного PBG-резонатора придана форма в направлении, параллельном направлению пучков частиц, периодическим расположением по меньшей мере двух штырей из множества штырей в направлении, перпендикулярном направлению пучков частиц.
24. Устройство для ускорения частиц по п.19, в котором общая "суперконструкция" вакуумной камеры позволяет улучшить накачку в зоне, пересекаемой пучками частиц в поперечном направлении относительно накачки pill box-резонатора.
25. Устройство для ускорения частиц по п.19, в котором один или большее количество уровней вакуума в общей "суперконструкции" вакуумированной камеры, пересекаемой пучками частиц, поддерживаются активацией по меньшей мере одного газопоглотительного материала, находящегося внутри общей "суперконструкции" вакуумированной камеры.
26. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором один или более объемный PBG-резонатор включает в себя по меньшей мере два концевых фланца и множество штырей, обладающих по меньшей мере одним свойством материала из группы, состоящей из металлического проводника, одного или большего количества покрытых диэлектрических изоляторов, диэлектрического изолятора или какой-либо их комбинации.
27. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором поля снаружи конструкции штырей или отверстий ослабляются поглощением в материале, расположенном внутри одного резонатора, полностью закрытого стенками, или внутри объема внешней вакуумированной камеры.
28. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором один или более объемный PBG-резонатор включает в себя по меньшей мере один резонатор, в котором пучки частиц отклоняются локализованным резонансным электрическим полем или полем магнитного диполя.
29. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором один или более объемный PBG-резонатор включает в себя по меньшей мере один резонатор, в котором пучки частиц сфокусированы квадрупольным или высокоэлектрическим, или магнитным полем.
2
3
30. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором для группы, состоящей из одного из по меньшей мере одного штыря, по меньшей мере одного фланца, по меньшей мере одной части фланца или по меньшей мере одной части штыря, используется по меньшей мере один материал с низкими потерями, такой как поликристаллическая (AlO) или монокристаллическая (сапфир) окись алюминия, с тем чтобы в результате был получен коэффициент качества, более высокий, чем коэффициент качества объемного PBG-резонатора или ему эквивалентного, полностью состоящего из металлических фланцев и штырей, или более высокий, чем коэффициент качества эквивалентного резонатора типа pill-box.
31. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором один или более крупногабаритный резонатор имеет по меньшей мере одну стенку, замещенную множеством штырей, в результате чего создается PBG-резонатор, позволяющий запасать энергию, большую, чем в эквивалентной полости типа pill-box.
32. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором один или большее количество избирательных по модам PBG-резонаторов позволяют работать на высокой частоте минимизацией эффекта спутных полей до значений, меньших, чем в эквивалентном резонаторе типа pill-box.
33. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором характеристики одного или более PBG-резонатора включают в себя комбинацию коэффициента качества, запасаемой мощности или резонансной частоты, которая больше, чем резонансная частота эквивалентной характеристики, с которой работают одна или большее количество резонаторов типа pill-box, в результате чего один или более PBG-резонатор имеет более высокий градиент ускорения или более высокую эффективность передачи энергии пучку частиц.
34. Устройство для ускорения частиц по п.33, в котором результирующий градиент ускорения одного или более PBG-резонатора обеспечивает создание ускорительного инструмента с длиной или с весом, позволяющим работать в скважинной среде.
35. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором один или более объемный PBG-резонатор связан на конце линии передачи по меньшей мере с одним ЭМ источником возбуждения одной или большим количеством петель связи.
36. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором локализованные ЭМ поля осциллируют с частотой примерно более 1 ГГц.
37. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором один или более объемный PBG-резонатор включает в себя множество компонентов, из которых по меньшей мере один компонент является управляемым по температуре.
38. Устройство для ускорения частиц по п.37, в котором по меньшей мере один компонент, управляемый по температуре, содержит поверхность, которая является управляемой по температуре с использованием контакта с жидкой субстанцией.
39. Устройство для ускорения частиц по п.37, в котором улучшенная стабильность настройки резонатора против эффектов теплового расширения и сжатия достигается конструкцией и расположением по меньшей мере одного штыря, и в котором по меньшей мере один штырь является выбранным из группы, состоящей из ограниченного изменения диаметра одного из штырей, величины разделяющего штыри пространства или отношения разделяющего штыри расстояния к диаметру штыря, так что по меньшей мере один штырь является из множества штырей одного или более объемного PBG-резонатора.
40. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором стабильность настройки резонатора одного или более объемного PBG-резонатора имеет по меньшей мере два концевых фланца и множество штырей, так что по меньшей мере два концевых фланца выполнены из одного или большего количества материалов, имеющих, по существу, такие же коэффициенты теплового расширения, что и множество штырей, так чтобы минимизировать изменения отношения разделяющего штыри расстояния к диаметру штыря.
41. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором улучшенная настройка стабильности резонатора достигается посредством уменьшенного эффекта теплового расширения или сжатия по меньшей мере одного компонента резонатора вследствие нагрева от омических потерь или от иных потерь мощности, обусловленных радиочастотой.
42. Устройство для ускорения частиц по п.1, в котором подземная среда является одной из скважин или скважинного применения.
43. Устройство для ускорения частиц по п.3, в котором дефект вносится посредством по меньшей мере одного из измененных диаметров отверстия или по меньшей мере посредством одного из измененных поперечных сечений отверстия, или по меньшей мере посредством одного из измененных положений отверстия.
44. Устройство для ускорения частиц по п.16, в котором общая "суперконструкция" вакуумированной камеры позволяет улучшить накачку в зоне, пересекаемой пучками частиц в поперечном направлении, относительно накачки pill box-резонатора.
45. Устройство для ускорения частиц по п.16, в котором один или большее количество уровней вакуума в общей "суперконструкции" вакуумированной камеры, пересекаемой пучками частиц, поддерживаются активацией по меньшей мере одного газопоглотительного материала, находящегося внутри общей "суперконструкции" вакуумированной камеры.
46. Устройство для ускорения частиц, построенное и выполненное с возможностью использования в подземной среде, причем устройство для ускорения частиц включает в себя один или более объемный PBG-резонатор, выполненный с возможностью создавать локализованные электромагнитные поля для ускорения, фокусировки или направления пучков частиц одного из множества электронов или множества ионов, причем это устройство для ускорения частиц содержит
по меньшей мере два концевых фланца, связанных множеством штырей; и
в котором один или более объемный PBG-резонатор имеет геометрию и выполнен из одного или более материалов, оптимизированных по потерям радиочастотной энергии, причем оптимизация дает коэффициент качества PBG-полости, значительно более высокий, чем коэффициент качества эквивалентного нормально проводящего резонатора типа pill-box.
47. Устройство для ускорения частиц, построенное и выполненное с возможностью использования в подземной среде, причем устройство для ускорения частиц включает в себя один или более объемный PBG-резонатор, выполненный с возможностью создавать локализованные электромагнитные (ЭМ) поля для ускорения, фокусировки или направления пучков частиц одного из множества электронов или множества ионов, причем это устройство для ускорения частиц содержит:
по меньшей мере два концевых фланца, связанных множеством штырей;
суперячейку, содержащую множество объемных PBG-резонаторов или более объемного PBG-резонатора таким образом, что множество объемных PBG-резонаторов заключено в общую вакуумированную оболочку.
48. Устройство для ускорения частиц по п.46, в котором один или более объемный PBG-резонатор имеет геометрию и выполнен из одного или более материалов, оптимизированных по потерям радиочастотной энергии, причем оптимизация дает коэффициент качества PBG-полости, значительно более высокий, чем коэффициент качества эквивалентного нормально проводящего резонатора типа pill-box.