Линейный резонансный ускоритель с трубками дрейфа.

Сильноточный электронный ускоритель.

Импульсные высоковольтные ускорители.

В импульсный ускоритель входят два основных элемента: модуляторная система, обеспечивающая получение импульса ускоряющего напряжения с заданными параметрами, и вакуумная система с ускоряющей трубкой.

Модуляторная система состоит из источника высокого напряжения, зарядной системы и цепей управления.

Источником высокого напряжения являются импульсные трансформаторы, трансформаторы Тесла и генераторы импульсного напряжения.

В источнике с импульсным трансформатором вначале формируется импульс напряжения небольшой амплитуды (30-50 кВ) при помощи модулятора или тиратрона. Затем на импульсном трансформаторе оно возрастает до 1 МВ. Длительность импульсов в таких источниках составляет 100-500 мкс

В трансформаторах Тесла отсутствует магнитопровод. При этом колебания во вторичной обмотке возникают за счет периодического заряда и разряда емкости. На основе этого процесса (перезарядка емкостей, включенных последовательно) работают и генераторы импульсного напряжения. Ускоряющее напряжение в таких устройствах достигает 10 МВ. Используются в основном в качестве инжекторов в циклических ускорителях.

СЭУ – импульсный ускоритель, который работает при малой длительности импульса (десятки нс) и обеспечивают энергию частиц до10⁷ эВ, а ток пучка до 10⁶ А.

В таких ускорителях используют ускоряющие трубки с лезвийными или острийными катодами, работающими в режиме взрывной эмиссии. Генераторы импульсов СЭУ состоят из первичного и промежуточного накопителей энергии и коммутатора.

Промежуточный накопитель определяет энергию, ток и длительность импульса. Импульс формируется путем разрядки простой или двойной длинной линии (волновода определенного размера), в которой движется электромагнитная волна от источника напряжения. Параллельно линии подключается нагрузка, в которой и выделяется энергия. Длительность импульса определяется из соотношения t=2l/v, (l- длина линии, v-скорость движения волны), и обычно составляет около 40 нс. Ток пучка в ускоряющей трубке достигает 30 кА.

Кроме накопителей в виде длинной линии может использоваться индуктивный накопитель энергии. При этом импульс напряжения формируется за счет быстрого прерывания тока, которое происходит вследствие взрывного расплавления тонких проводников при плотности тока около 10⁹ А/см². В этом случае ускоряющее напряжение составляет приблизительно 5 МВ, а ток достигает 70 кА.

Ускорение частиц осуществляется в промежутках между трубчатыми электродами (трубками дрейфа). Внутри трубок поле отсутствует, и частицы движутся по инерции.

В современных ускорителях используется цилиндрический резонатор, в котором возбуждается стоячая волна (ускоритель со стоячей волной). Вдоль оси резонатора установлены трубки дрейфа. Переменное электрическое поле сосредоточено в промежутках между трубками. При этом в те моменты времени, когда поле тормозит движение частиц, последние должны находиться внутри трубок дрейфа. В общем случае для осуществления ускорения частиц необходимо, чтобы за один период изменения ускоряющего поля путь частицы был равен периоду ускоряющей системы (период системы включает трубку дрейфа и ускоряющий промежуток).

В ускорителях с трубками дрейфа работает принцип автофазировки. Для фокусировки потока используют квадрупольные магнитные линзы, которые совмещают с трубками дрейфа. Данный тип ускорителей обычно применяется для ускорения протонов до энергии около 150 МэВ.

Дата добавления: 2014-01-04