Линейный ускоритель электронов со стоячей волной и высокочастотной фокусировкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.20, кандидат технических наук Шилов, Владимир Кузьмич

• Шилов, Владимир Кузьмич
• кандидат технических наук
• 1985

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шилов, Владимир Кузьмич

Введение

Глава I. Расчет линейного ускорителя электронов с фокусировкой высокочастотными полями, работающего в режиме стоячей волны

§ I.I. Схема расчета линейного ускорителя электронов со стоячей волной на малую энергию

§ 1.2. Фокусировка высокочастотными полями в линейных ускорителях электронов со стоячей волной.

§ 1.3. Рабочие характеристики линейного ускорителя электронов со сменными группирователями

РЭЛУС

Глава П. Ускоряющие системы линейных ускорителей электронов со стоячей волной и фокусировкой высокочастотными полями на малые энергии.

§ 2.1. Конструкция и высокочастотная настройка ускоряющей системы ускорителя РЭЛУС

§ 2.2. Улучшение фокусирующих свойств ускоряющих систем линейных ускорителей электронов со стоячей волной

§ 2.3. Ускоряющие системы с регулируемыми высокочастотными характеристиками

§ 2.4. Многопучковые бипериодические ускоряющие системы

Глава Ш. Высокочастотные системы линейных ускорителей электронов со стоячей волной с улучшенными характеристиками

§3.1. Высокочастотные системы двухсекционных ускорителей со стоячей волной

§3.2, Высокочастотные системы линейных ускорителей электронов с увеличенным частотным разносом видов колебаний

§3.3. Высокочастотные системы линейных ускорителей с улучшенными выходными характеристиками

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Линейный ускоритель электронов со стоячей волной и высокочастотной фокусировкой»

За последние годы стремительно расширяется сфера применения линейных ускорителей электронов (ЛУЭ) в технике, экспериментальных исследованиях и народном хозяйстве.

Наряду с увеличением количества установок с рекордными значениями токов и выходных энергий ускоренных электронов во многих странах начался серийный выпуск ЛУЭ со сравнительно малыми значениями выходной энергии, предназначенных для промышленности, медицины и сельского хозяйства.

Такие ускорители успешно используются во многих технологических процессах. Простота управления и надежность работы позволяют оперативно включать и выключать установку, с пульта ускорителя можно варьировать в широких пределах энергию и интенсивность пучка заряженных частиц, легко управлять потоком излучения с помощью электромагнитных линз и устройств сканирования. Коэффициент использования пучка для таких машин достаточно высок и достигает 70%. В выключенном состоянии ускорители этого типа совершенно безопасны в радиационном отношении, что позволяет осуществлять их оперативное техническое обслуживание. В ряде случаев установки могут эксплуатироваться без строительства специальных помещений с радиационной защитой, оказывается достаточно местной защиты ускоряющей системы.

В нашей стране имеются ЛУЭ такого класса, используемые в радиационной химии, дефектоскопии, для стерилизации медицинских препаратов и промышленных отходов, для радиационной вулканизации резины. В сельском хозяйстве, например, облучение клубней картофеля в небольшой дозе приводит к стимуляции ростовых процессов, повышению устойчивости и увеличению содержания крахмала [i] . Некоторые химические процессы можно инициировать с помощью пучков ускоренных электронов или потоков тормозного излучения [2]. Кроме того, с помощью излучения электронного ускорителя удается значительно улучшить термомеханические свойства различных полимеров, например, полиэтилена. ЛУЭ стали незаменимыми помощниками врачей при лечении многих видов раковых заболеваний и их значение, как инструмента радиационной терапии, трудно переоценить. Поэтому велика потребность дальнейшего совершенствования линейных ускорителей электронов, увеличения их экономичности, простоты эксплуатации, компактности.

Технико-экономические показатели ЛУЭ, в основном, определяются высокочастотными (ВЧ) характеристиками ускоряющих секций. Традиционным типом ускоряющих секций являются секции с бегущей волной. До недавнего времени практически во всех работающих ускорителях на малую энергию использовался этот вид ВЧ структур. Но развитие различных модификаций ускоряющих систем со стоячей волной привело к широкому внедрению последних вместо структур с бегущей волной в установках на энергию от I до 10 МэВ, так как они обладают в рассматриваемом диапазоне рядом неоспоримых преимуществ. Сравним ускорители обоих типов с точки зрения набора энергии в установившемся режиме при одинаковых условиях: равенство входной ВЧ мощности и одна и та же замедляющая структура, например, круглый диафрагмированный волновод (ВДВ).

Для оценки набора энергии в ускорителе со стоячей волной последний может быть представлен как ускоритель на бегущей волне с обратным вводом мощности [з]. Тогда для данной длиш ускоряющей структуры максимальный прирост энергии равен: где оС - коэффициент затухания; С - длина секции; 1? - входная ВЧ мощность; 2^эсрср.ст.= 2Т Z ;

-у I | EzC^ct^ | ПОЛНОе шунтовое сопротивление £ р резонатора или ускоряющей секции [4] ;

Т - коэффициент пролетного времени; Ег - напряженность аксиальной составляющей ускоряющего электрического поля.

В то же время максимальный набор энергии для ЛУЭ с бегущей волной, на той же длине,составит:

PZ

2) t где Zg(p(p.5e2. - эффективное шунтовое сопротивление структуры с бегущей волной. Видно, что при небольших длинах структур и равенстве Zg^c^ Z3£pcp See. использование для работы режима со стоячей волной дает в (i - 6 ^) ^ раз более высокий прирост энергии.

Этот факт легко объяснить накоплением энергии в резона-торной секции.

Для ускорения заряженных частиц в ВДВ, работающем в режиме стоячей волны, целесообразно использовать Jl* вид колебаний, так как для него, в отличие от остальных, в ускорении участвует также 1-я гармоника обратной волны, поэтому эффективное шунтовое сопротивление более высокое, чем для других видов [5] .

Таким образом, ЛУЭ, работающий в режиме стоячей волны на 0L виде,предпочтительнее ускорителя с бегущей волной с точки зрения темпа набора энергии.

Следует, однако, заметить, что работа ВДВ на виде колебаний связана с плохим частотным разделением рабочего вида колебаний от соседних. Так тЩ- , где 0 - вид колебаний, а СО - частота, стремится к оо для О = ЗГ . Поэтому небольшие отклонения в режиме работы ВЧ генератора, в значении ускоряемого тока или наличие других возмущающих факторов приводят к нестабильности работы всей установки.

В качестве иллюстрации этого утверждения рассмотрим дисперсионное уравнение для цепочки из hi резонаторов [б] :

4=1+ К COS , <з> и>0 N где К - коэффициент связи между резонаторами; - номер колебаний с частотой ; С00 - собственная частота резонаторов. Знак "+" или берется в зависимости от того, какой характер связи между резонаторами структуры - емкостной или индуктивный.

Для оценки устойчивости работы системы на £Jl* виде найдем гДе А^О ~ ширина полосы частот между О - { и Шо >

О видами. 0 т Р- лг лС0

Так при О =■ CJl : . = . .9 » (4)

Ш0

8 при fl = — : ЛСО = KlL (5) Я COo 2N '

Следовательно, сепарация для вида в f^-раз лучше чем для JJl вида. С другой стороны, выражениям (4) и (5) можно дать и такое истолкование:

1 < К312, . JL < К01 .

Que " 1 (?ЗГ/Я гН где Q^ и ~ Д0^Р0ТН0СТИ ячеек. Если Q = Ю^, то допустимое количество ячеек для данного Л СО на Й виде М-16, а на у виде АГ*157.

Эти недостатки, присущие 3£ виду, удалось успешно преодолеть в бипериодических замедляющих структурах (БЗС) со стоячей волной. В основу создания новых структур было поло

Ol жено то обстоятельство, что на стоячей волне в ВДВ на у виде подбором мест закорачивающих пластин можно добиться такого режима, когда ячейки возбуждаются через одну. При этом незаполненные мощностью ячейки могут быть значительно уменьшены в продольном направлении или же вообще вынесены с оси системы, а их емкостная связь с возбужденными ячейками может быть заменена на индуктивную. Тогда для структуры с боковыми ячейками связи резонаторы на оси работают в режиме ввда, хотя в целом по структуре сохраняется f вид. Это обеспечивает, с одной стороны, стабильность работы системы ( вид), а с другой - высокое значение эффективного шунтового сопротивления ( вид). Этому эффекту можно дать другую интерпретацию: вся замедляющая система становится объединением двух структур, каждая из которых работает на Si -виде.

При этом рабочая точка, соответствующая 31* виду каждой структуры, во всей системе соответствует ^ виду. Так N как отверстие связи располагается далеко от оси, то геометрия ускоряющей ячейки может быть оптимизирована по шунтовому сопротивлению.

Благодаря очевидным положительным качествам только в США за последние 15 лет на основе таких структур было выпущено несколько сотен линейных ускорителей для медицины и дефектоскопии - 14] .

Оценить положительный эффект от применения БЗС в ЛУЭ, работающих в режиме стоячей волны, поможет таблица I. Расчеты произведены по формулам (I) и (2), а значения выходной энергии, с учетом величины ускоряемого тока, получены по формуле (I.I) из главы I.

Анализ выходных характеристик тормозного излучения пучков ускоренных электронов, используемых в большей части практических задач по дефектоскопии и радиационной терапии злокачественных опухолей говорит о том, что их можно успешно решить, если иметь ЛУЭ со следующими характеристиками [7 - 14] а) энергия ускоренных электронов (I * 10) МэВ; б) импульсный ток (80 * 200) мА; в) ширина энергетического спектра (3 20)%; г) радиус пучка на мишени ^2 мм.

Естественно, что ускоритель, предназначенный для массового тиражирования,должен быть недорог, универсален, прост в техническом обслуживании и эксплуатации и, по возможности, малогабаритен. Последнее требование связано с необходимостью перемещения и ротации установки или ее ускоряющей системы от

-U

T А БЛИЦА

Pfc [«Вт] 6 M tvlcr.b [ЦэВ] [ИэВ] E C.T.&. [ка/см] ^Бег.б. [кВ/см] AV/cr.b [МэВ] при 1 =100 мА

1,2 0,3. 4,0 1.6 318,0 134,0 3.2

0,6 5.7 4,2 226,0 95,0 4,6

1,0 7.3 6.4 174,0 73,0 5,8

1,5 9,0 8,2 143,0 60,0 6,6

1,5 0,5 6,0 4,0 270,0 114,0 4.8

0,6 6.4 4,7 255,0 107,0 5.1

I 0 —.$ 8,0 6.6 190,0 80,0 6.4

1,6 10.5 9.3 152,0 64,0 8.4

2>0 0,8 8.5 6.1 253.0 106.0 6,8

1.2 10,4 8,45 206,0 86,5 8,3

1,6 12,0 10,7 178 , 0 75,0 9.6

2,0 13,4 12.4 160 ,0 67 ,0 10,7

2,4 1,0 10,3 7,2 246,0 103, С 8,2

1,4 12,6 9.8 214,0 90,0 10,1

1,8 13,9 11,6 184,0 77,5 И.1

2,2 15,4 13,6 167,0 70,0 12,3

3,0 1,0 II, 6 7,1 276,0 116,С 9,3

1,5 14,2 10,7 224,0 93,С И,4

2,0 16,4 13,4 195,0 82,С 13Д

2,5 18,3 16,1 174,0 73,С 14,6

4,0 1.5 16,4 11,6 250,0 Юф 13,1

2,0 19,0 14,3 226,0 95,0 15,2

2.5 21,3 16,9 204 ,0 86,0 17,0

3,0 23.2 19,6 184 ,0 77,0 18,6

9,0 2,0 28,4 17,7 338,0 142,0 22,7

2.5 31,7 20,4 302,0 127,0 25,4

3,0 35,0 26,0 278 ,0 117,0 28,0

3.5 37,5 30,8 255,0 107,0 30,0 носительно облучаемого объекта- в случае ее использования в дефектоскопии или радиационной медицине.

В настоящей работе изложены основные принципы расчета, проектирования и технической реализации основных систем и узлов ЛУЭ со стоячей волной и фокусировкой ВЧ полями на малую энергию, предназначенного для решения широкого класса радиационных задач. Много места отведено решению одной из основных проблем, возникающей при создании такой установки, а именно: проблеме проводки электронов через апертуру пролетного канала. От того насколько удачно решена эта задача, во многом зависит эффективность работы ускорителя, простота конструкции его внешних фокусирующих систем. В диссертации детально проанализирована возможность фокусировки ускоряемого пучка собственными ВЧ полями структуры,что позволяет отказаться от традиционных соленоидов и приводит к уменьшению веса и габаритов блока-излучателя и, следовательно, радиационной установки в целом. Немаловажной частью работы является рассмотрение предложенных при участии или непосредственно автором конструкций новых систем и узлов ЛУЭ со стоячей волной, позволяющих улучшить его характеристики.

Автор защищает:

- методику расчета и конструирования ускоряющих систем ЛУЭ со стоячей волной и фокусировкой ВЧ полями;

- результаты применения методики расчета и конструирования на примере ЛУЭ со сменными группирователями;

-результаты исследования транспортировки и фокусировки пучка ВЧ полями в ускоряющих системах ЛУЭ со стоячей волной и рекомендации по улучшению фокусирующих свойств ускоряющих структур;

-13- элементы конструкций ЛУЭ со стоячей волной на малую энергию с улучшенными характеристиками.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка используемой литературы.

Заключение диссертации по теме «Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника», Шилов, Владимир Кузьмич

Основные результаты докладывались на Всесоюзных семинарах по линейным ускорителям в г.Харькове (1975, 1981 и 1983г), на 29 и 30 научных конференциях МИФИ (1981 и 1983 гг.), на Всесоюзной конференции по машинному проектированию систем и устройств СВЧ в г.Тбилиси (1979 г.), на Ш Всесоюзном совещании по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве в г.Ленинграде (1979 г.) и на национальной конференции США по линейным ускорителям (1979 г.).

По материалам диссертации опубликовано 18 статей, в том числе 15, 27, 37, 41, 44, 46, 56, 59, 66, 68, 69, 70, 71, 72,получено 8 авторских свидетельств или же решений о их выдаче. Кроме того, отдельные аспекты работы отражены в 14 отчетах по научно-исследовательским темам.

В заключение автор считает своим долгом выразить благодарность научному руководителю профессору Собенину Н.П., а также сотрудникам кафедр "Электротехника" и "Электрофизические установки", а также РУЛ МИФИ, содействовавших осуществлению этой работы.

ЛИГЕРАТУРЛ

1. Петросьянц A.M. Проблемы атомной науки и техники. М., Атомиздат, 1979, с.387-389.

2. Лебедев А.Н., Шальнов А.В. Основы физики и техники ускорителей. Том I. Ускорители заряженных частиц. М., Энерго-издат, 1981. з. Ed. By LapostoBSe P.O^Septiei A.L. Lineal Gece-fiexatoxs. WO.Amsterdam, Noitk-HoMand.

4. Справочник по диафрагмированным волноводам. Авт.: Вальд-нер О.А., Собенин Н.П., Зверев Б.В., Щедрин И.С. М., Атомиздат, 1977.

5. PanofsKy WX,Nea£ RB. Sciece, 452,372?, 4966.

6. Лебедев .И.В. Техника и приборы СВЧ. М., Высшая школа,

1972, т.2, с.271-274.

7. ScKxlBex S.O.,Heigh.way EAJ-aiw L.W. Beam Tests on-axis CoupHeis. Vxoton Lineax Acceietatots Confexense. Los- ABamos^USAJ972,pM0-M.

8. KaxzmaxK C.l,Pexlng N.C. EEectton Lineai Acce-бе tat ox s fox Radiation Thexapy-. Histoxg,Punci-p6es and Coritempotdxy Developmeats. Phys.Med.

9. VARIAN. "ceiriac-V. A Hew Compact k MeV,350fynin iineax Acce£exatox fox VadLotheiapy. VatLan Radiation. VivlsLori. jo. Haimso/г ХКдхггпяик C.l A New design of 6MeV

Lineai kcePewtoi System foi SupexvoPtaoe Radiotkezapy. Vanan Associates ^Technical MemotencLum . TMO - 76. ШЗ. n.Vatian. "Curiae 48". Am. 3.Roengeno£, 2 f

222- 2JQ72

I2 "Mevatiori Ж AppHied Ration, Am. f of Roen -genoe, 9fl,lJ5 J966.

13.uMevaUon XL". AppBled Radiation, Ат.^о^оег^егше,

5,А,(б5гЛ,<972.

14.uMevattonILVIE" AppObectRadiation.The but. of is. Modeling of BLpetLodlc SPow-wave Stmctu^es. Pxoceedinj of The Шеаг Accefeiatot CorifetefisQ. Sept. №-№,OT9>MoatauK?л/4, pp. 497-204. Aath.:

V.L.BaKhaxin1A.Y.Novozh.iJov> О.У.РбИгк, WP.SoSe-nin,VV. Stepnov, V.K. Sh'iEov, E.1 SKkoBulkov.

16. Милованов O.C., Смирнов И.А. Конструкция и экспериментальные характеристики двухрезонаторной ускоряющей системы. 17ГЭ, № 6, 1981, с. 17-21.

17. KatsuKLto Омо,КоуС TaKata, Naochi ShLgemuva. ASKoxt E Section Linас on 5 Ick-coupQecL Stzuctuxe with, Low Iiajectlori VoGtage. -РагйсВе Асеe?e-iatotsJ975,v.5, lM,p.207-2-14.

18. Тараненко З.И. , Трохименко Я.К. Замедляющие системы. Киев, Техника, 1965.

19. G-Lotdano S. Some Afew RF AccePeiatmg Stxuc-tmes. IEEE Тгааь. A/ucP. ScL.NS'BtNo3,№j>JSB.

20. Knapp E.A.HesonantBtj CoupdecL Standing Wave Accetexatot ЫгисЫгеь fot Ejection and Ргоton Llrmc Applications . IEEE Tiaris. Nuc6, Sci.

WS46AM9e9iP-329 .

21. Гинзтон Э.Л. Измерения на сантиметровых волнах. М., Изд-во иностранной литературы, I960.

22. ЛУЭ со стоячей волной и мостовой схемой питания для медицины и дефектоскопии. Авт.: В.Ф.Викулов, Б.В.Зверев, А.А.Завадцев, В.Е.Калюжный, В.И.Каминский, Э.А.Ли, Н.Н.Нечаев, Н.П.Собенин. В кн.: Доклады Ш Всесоюзного совещания по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве. Ленинград, 1979, с.186-195.

23. Вальднер О.А., Власов А.Д., Шальнов А.В. Линейные ускорители. М., Атомиздат, 1969.

24. Каретников Д.В. и др. Линейные ускорители ионов. Гос-атомиздат, М., 1962.

25. Филатов А.Н., Школьников Э.Я. Расчет группирователя для ЛУЭ на стоячей волне. В кн.: Ускорители, вып.16, М., Атомиздат, 1977, с.30-32.

26. Головин В.Н. Экстремальные задачи аксиальной динамики частиц в ЛУЭ и методы их решения. Кандидатская диссертация, МИФИ, 1972.

27. Ускоряющая система линейного ускорителя электронов на стоячей волне для медицинского и промышленного применения. Авт.: В.И.Каминский, О.С.Милованов, В.В.Рузин, Н.П.Собенин, А.Н.Филатов, В.К.Шилов, Э.Я.Школьников.Вопросы атомной науки и техники. Серия: Линейные ускорители, в.1, Харьков, 1975, с.51-52.

28. Разработка линейных ускорителей для широкого круга прикладных задач. Авт.: Вальднер О.А., Зверев Б.В., Милова-нов О.С., Собенин Н.П. В кн.: Труды У1 Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. Том II, М., Наука, с.181-185.

29. Бычков С.И. Основы теории и практического применения приборов магнетронного типа. М., Советское радио, 1967.

30. Буренин Н.И., Бычков С.И., Сафаров Р.Т. Стабилизация частоты генераторов СВЧ. М., Советское радио, 1962, с.148-162.

31. Каминский В.И., Нечаев Н.Н. Питание линейного ускорителя электронов на стоячей волне через трехдецибельный мост. В кн.: Ускорители, вып.16. Атомиздат, 1977, с.32-34.

32. Бухарин В.Л., Филатов А.Н., Школьников Э.Я. Программа для расчета электродинамических характеристик аксиальносимметричных резонаторов на низшем виде колебаний. В кн.: Ускорители, вып.20, М., Энергоиздат, 1981, с.45-47.

33. Моделирование бипериодических замедляющих структур цепочкой связанных резонаторов. Отчет по теме № 77-3-II, 77066647, инв.№ Б 756469, МИФИ, 1978. Авт.: Н.П.Собе-нин, А.Е.Новожилов, В.Л.Бухарин, О.В.Ллинк, В.К.Шилов, Э.Я.Школьников.

34. Собенин Н.П., Степнов В.В., Школьников Э.Я. Нагрузка током в бипериодических структурах в стационарном режиме. В кн.: Ускорители, вып.17, М., Атомиздат, 1979, с.88-92.

35. Филатов А.Н. Исследование динамики частиц в линейных ускорителях электронов со стоячей волной. Кандидатская диссертация. М., МИФИ, 1981.

-17136. Файнберг Я.Б. В кн.: Теория и расчет линейных ускорителей. М., 1962, с.161.

37. Филатов А.Н., Шилов В.К. Фокусировка высокочастотными полями в линейных ускорителях электронов со стоячей волной. ЖТФ, т.54, № 2, 1984, с.279-286.

38. Vagame V. Standing Wave High, ^tadient AcceOeiatoxs Sttuctnie IEEE Ttans.oti Nucdeax Science. Vofi. N5-24,^3,Jjune 497?.

39. А.А.Коломенский, А.Н.Лебедев. Теория циклических ускорителей. М., Физматгиз, 1962.

40. Власов А.Д. Теория линейных ускорителей. М., Атомиздат, 1965.

41. Филатов А.Н., Шилов В.К. Сменные группирователи ускорителя РЭЛУС-3. В кн.: Ускорители заряженных частиц. М., Энергоатомиздат, 1983, с.43-46.

42. Koichi KleXosliL8amaMLiiowa,SasarriiSawacta.Acornpact gPecbion. UnaclfsLng Sicle-coupBecL Sttuctute.- Дар.

Jcmiae of Appeied.PKjs.,W5)v.ft1No.57p.277-285.

43. Володин В.А., Гаврилов Н.М. Ускорительная техника за рубежом. Обзор, ЦНИИАтоминформ, 1978.

44. Шилов В.К.Малогабаритный ЛУЭ со стоячей волной и сменным группирователем. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Техника физического эксперимента. Вып.1(7), 1981, с .10.

45. Завадцев А.А., Зверев Б.В., Калюжный В.Е. Изготовление и настройка группирователя резонаторного ЛУЭ на энергию 5 МэВ. В кн.: Ускорители, вып.17, М., Атомиздат, 1979, с.93-98.

-17246. Зверев Б.В., Шилов В.К.Ускоряющая система ускорителя со стоячей волной РЭЛУС-3. В кн.: Ускорители, вып.20, М., Энергоиздат, 1981, с.19-22.

47. Пономаренко А.Г. Развитие методов и создание автоматизированного комплекса для экспериментальных исследований и настройки резонаторов ускорителей. Кандидатская диссертация. М., МИФИ, 1978.

48. Милованов О.С., Смирнов И.А. Согласующее устройство вол-новодного щелевого моста со связью по широкой стенке. Известия вузов - Радиоэлектроника, том ХХ1У, № 5, 1981, с.74-76.

49. Лоловков И.П. Стабилизация частоты СВЧ генераторов внешним объемным резонатором. Советское радио, 1967.

50. A compact standing-wave SHoction LLnacwLth.

RF IkLve System Using 3 db Hijfmd. junction. IEEE Ttans. on Мисй. Sci. v. WS-26,/^3,3une,<979. p. 4292-4295. Aatb V.F.VLcllPdv, A.A.ZavadtsevlB.V.Zve

51. Зверев Б.В., Рузин В.В., Собенин Н.1Т. Компактный ЛУЭ с ускоряющей структурой с кольцевыми ячейками связи. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Техника физического эксперимента, вып.1(7), 1981, с.7.

52. Капчинский И.М. Теория линейных резонансных ускорителей. М., Энергоиздат, 1982.

53. Исследование электродинамических свойств резонаторов с патрубками. Ротапринт ФТИ АН УССР, ХФТИ 70/34, Харьков, 1970. Авт.: О.С.Лупандин, Н.Е.Ковпак, Л.Н.Баранов, Н.А.Хижняк.

54. Калюжный В.Е. Исследование высокочастотных характеристик ускоряющих систем линейных ускорителей электронов на основе резонаторной модели. Кандидатская диссертация, МИФИ, 1981.

55. Бомко В.А., Овсянников В.М., Ревуцкий Е.И. Двухпучковая ускоряющая система на EjjQ-волне. В кн.: Труды Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. Том Л, М., ВИНИТИ, 1970, с.169-172.

56. Зверев Б.В., Шилов В.К. Ускоряющие системы со стоячей волной на основе многопучковых структур. Вопросы -атомной науки и техники. Серия: Техника физического эксперимента, вып.2(4), Харьков, 1983, с.63-64.

57. Патент США № 3546524 по классу 315-5.41 за 1970 г.

58. Техника измерений на сантиметровых волнах. Пер. с англ. п/ред. Г.А.Ремез, М., Советское радио, т.1, 1949, с.88-93.

59. Калюжный В.Е., Шилов В.К. Высокочастотная система линейного ускорителя электронов со стоячей волной. ЖТФ, т.54, Jl? I, 1984, с.88-92.

60. Разработка и исследование ВЧ тракта трехсекционного ускорителя электронов на высоком уровне мощности. В кн.: Теория, расчет и экспериментальные работы по ускорителям заряженных частиц. М., Энергоиздат, 1982, с.53-57. Авт.: В.Ф.Викулов, А.В.Губанов, В.И.Каминский, Э.А.Ли.

61. Альтман Д. Устройства СВЧ. М., Мир, 1968.

62. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Высшая школа. М., т.I, 1970.

63. Будурис Ж., Шеневье П. Цепи сверхвысоких частот. М., Советское радио, 1979.

64. Викулов В.Ф., Горбатов B.C., Ращиков В.И. Энергетический спектр резонаторного ускорителя электронов. В кн.: Ускорители, вып.17, М., Атомиздат, 1979, с.21-26.

65. Мурин Б.П. Стабилизация и регулирование высокочастотных полей в линейных ускорителях ионов. М., Атомиздат, 1971,

66. Викулов В.Ф., Заворотыло В.Н., рузин В.В., Шилов В.К. Улучшение энергетического спектра в ускорителях со стоячей волной задержкой инжекции. ЖГФ, т.52, вып.II, 1982, с.2188-2191.

67. Заворотыло В.Н. Возбуждение высокочастотных колебаний и ускорение частиц в линейных ускорителях электронов со стоячей волной. Кандидатская диссертация. М., МИФИ, 1979.

68. Дронин В.Н., Рузин В.В., Шилов В.К. Исследование энергетических характеристик ускорителя РЭЛУС-2. В кн.: Теория, расчет и экспериментальные работы по ускорителям заряженных частиц. М., Энергоиздат, 1982, с.66-71.

69. Филатов А.Н., Шилов В.К. Ускоряющая система. А.с. № I08I8I7, Б.И. Jf И, 1984, с.207-208.

70. Шилов В.К. Ускоритель со стоячей волной. А.с.№ I052I40,

Б.И. № 24, 1984, с.204.

71. Шилов В.К. Высокочастотная система ускорителя со стоячей волной. А.с. № 1077066, Б.И. № 8, 1984, с.200.

72. Шилов В.К. Линейный ускоритель на стоячей волне. А.с. № 1077067, Б.И. Ш 8, 1984, с.200.

73. Викулов В.Ф., Милованов О.С. Резонаторный ускоритель электронов. В сб.:Ускорители, вып.8. М., Атомиздат, 1966, с.57-60.

74. Викулов В.Ф., Милованов О.С. Высокочастотная система резонаторного ускорителя электронов. Там же, с.61-66.

-17575. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырский П.И. Вычислительные методы высшей математики. Том I, "Высшая школа", Минск, 1972.

76. д. hlcKeotifn , H.R. SchneicLei, S.O.Sktibet.Higk

Ptrufet Орегайоп of Ту/о Side - CouphcL Standing Wa^e Linac StiuctuzQS. Piot.Lin.

Acc. Conf., Lo5-Akmo5 J94Z.

ЗАКЛШЕНИЕ

Основными результатами данной работы являются:

1. Предложена методика расчета и конструирования ускоряющих систем ЛУЭ со стоячей волной и фокусировкой собственными ВЧ полями, на основе которой рассчитан ЛУЭ со сменными группирователями РЭЛУС-3.

2. Сконструированы, изготовлены и настроены ускоряющая система РЭЛУС-3 и ВЧ аттенюатор, показавшие свою работоспособность на высоком уровне мощности.

3. Проведены исследования фокусировки и транспортировки пучка ВЧ полями в ускоряющих системах ЛУЭ со стоячей волной и даны рекомендации по улучшению фокусирующих свойств ЛУЭ со стоячей волной.

4. Проведен комплекс работ по измерению и улучшению спектральных характеристик ускорителя со стоячей волной РЭЛУС-2 за счет введения задержки импульса инжекции относительно ВЧ импульса (коллективом авторов).

5. Показаны пути повышения эффективности ускорителей со стоячей волной на основе БЗС, а также предложен целый ряд устройств и конструкций, позволяющих улучшить технические и эксплуатационные характеристики ЛУЭ на малую энергию.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шилов, Владимир Кузьмич, 1985 год

1. Петросьянц A.M. Проблемы атомной науки и техники. М., Атомиздат, 1979, с.387-389.

2. Лебедев А.Н., Шальнов А.В. Основы физики и техники ускорителей. Том I. Ускорители заряженных частиц. М., Энерго-издат, I98T.

3. Eel. By LapostoSie V.O.^Septle^ AL. Llneax Dicce- Getatots. i970.Amstetdam, Hottk-Holiand.

4. Справочник no диафрагмированным волноводам. Авт.: Вальд- нер О.А., Собенин Н.П., Зверев Б.В., Щедрин И.С. М., Атомиздат, 1977,

5. PanofsKLj UKJeoE RB. Sciece, i5Z, 372?, Шб.

6. Лебедев .И.В. Техника и приборы СВЧ. М., Высшая школа, 1972, т.2, с.271-274.

7. SchxlBex S.O.,HeLgh.wat/E.A.,FanfcLt/.Beam Tests viiik S-8anc( Standing Wave kcceEeratotsUsino on-ans Couphts. Vwton Litieax Acceietatots Confetense. Los- ASamos^USA,i972,pM04A^.

8. KaxzmaxK 1,Рег1па N.C. Efiection Uneax Acce- kxatots {ог 'Radiation Thetapy. Hlstoxij J^tinci-pfies and Coaiempofdaij Bevefopments.Phys.Med. BLoe.J973,v.^8,//53,p.32b35i^.

10. Милованов O.C., Смирнов И.А. Конструкция и экспериментальные характеристики двухрезонаторной ускоряющей системы. 1ТГЭ, № б, I98I, с. 17-21.

11. Katsuhlio Ono.Koiji TaKata, NaockL ShLaQmuta. AShoxt E2ectwa Linac oa bick-coupQecL Stxuc-taxe with Low Iiajectlori VoGtage.-PaxtlcQe Acce?G-

12. Тараненко З.И., Трохименко Я.К. Замедляющие системы. Киев, Техника, 1965. 19. &ioidano S. Some Slew RF Accedelating Stxuc-tu t e s . IEEE Тгааь. Л/исР. ScL.IV5-fi,l\/o.3,/965,p.2/5. -169-

13. Knapp Е.А.Т?е$опа1г16у CoupGed StandiriQ Wave Accetexatot Stiactaxes fot E9ectioa andPxo-ton Llrmc AppOLcattoas . IEEE Txaas. Nuc6. Scl. A/546,A/o.5J969,p.529 .

14. Гинзтон Э.Л., Измерения на сантиметровых волнах. М., Изд-во иностранной литературы, I960.

15. Вальднер О.А., Власов А.Д., Шальнов А.В. Линейные ускорители. М., Атомиздат, 1969.

16. Каретников Д.В. и др. Линейные ускорители ионов. Гос- атомиздат, М., 1962.

17. Филатов А.Н., Школьников Э.Я. Расчет группирователя для ЛУЭ на стоячей волне. В кн.: Ускорители, вып.16, М., Атомиздат, 1977, с.30-32.

18. Головин В.Н. Экстремальные задачи аксиальной динамики частиц в ЛУЭ и методы их решения. Кандидатская диссертация, МИФИ, 1972.

19. Разработка линейных ускорителей для широкого круга прик- -170-ладных задач. Авт.: Вальднер О.А., Зверев В.В., Милова-нов О.С., Собенин Н.П. В кн.: Труды У1 Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. Том П, М., Наука, с.181-185.

20. Бычков И. Основы теории и практического применения приборов магнетронного типа. М., Советское радио, 1967.

21. Буренин Н.И,, Бычков И., Сафаров Р.Т. Стабилизация частоты генераторов СВЧ. М., Советское радио, 1962, с.148-162.

22. Каминский В.И., Нечаев Н.Н. Питание линейного ускорителя электронов на стоячей волне через трехдецибельный мост. В кн.: Ускорители, вып.16. Атомиздат, 1977, с.32-34.

23. Бухарин В.Л., Филатов А.Н., Школьников Э.Я. Программа для расчета электродинамических характеристик аксиально-симметричных резонаторов на низшем виде колебаний. В кн.: Ускорители, вып.20, М., Энергоиздат, I98I, с.45-47.

24. Моделирование бипериодических замедляющих структур цепочкой связанных резонаторов. Отчет по теме № 77-3-II, № 77066647, инв.№ Б 756469, МИФИ, 1978. Авт.: Н.П.Собе-нин, А.Е.Новожилов, В.Л.Бухарин, О.В.Плинк, В.К.Шилов, Э.Я.Школьников.

25. Собенин Н.П., Степнов В.В., Школьников Э.Я. Нагрузка током в бипериодических структурах в стационарном режиме. В кн.: Ускорители, вып.17, М., Атомиздат, 1979, с.88-92.

26. Филатов А.Н. Исследование дшамики частиц в линейных ускорителях электронов со стоячей волной. Кандидатская диссертация. М., МИФИ, I98I. -171-

27. Файнберг Я.В. В кн.: Теория и расчет линейных: ускорителей. М., 1962, с.161.

28. Филатов А.Н., Шилов В.К. Фокусировка высокочастотными полями в линейных ускорителях электронов со стоячей волной. }КТФ, т.54, № 2, 1984, с.279-286.

29. VagiimeV. Standing Wave HLQII ^ladLent AcceOeTatoxs Situctnie IEEE Ttans.on tJucfieax 5cleace. VoB. А/5-2^,л/еЗ,Запе W 7 .

30. A.A.Коломенский, А.Н.Лебедев. Теория циклических ускорителей. М., Физматгиз, 1962.

31. Власов А.Д. Теория линейных ускорителей. М., Атомиздат, 1965.

32. Филатов А.Н., Шилов В.К. Сменные группирователи ускорителя РЭЛУС-3. В кн.: Ускорители заряженных частиц. М., Энергоатомиздат, 1983, с.43-46.

33. Kolchl KLe,YosliL6amaMLn.owa,SiJLsanuSawacta. А compact gPecttoa LinacUsLrig SicLe-coupQecL Sttactaxe.-Jap. Зогааб of AppeieAPKas.,W5,v.i2,,Wo.5,p.a7?-285.

34. Володин В.A., Гаврилов Н,М. Ускорительная техника за рубежом. Обзор, ЩИИАтоминформ, 1978.

35. Шилов В.К.Малогабаритный ЛУЭ со стоячей волной и сменным группирователем. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Техника физического эксперимента. Вып.1(7), I98I, с.10.

36. Завадцев А.А., Зверев В.В., Калюжный В.Е. Изготовление и настройка группирователя резонаторного ЛУЭ на энергию

37. МэВ. В кн.: Ускорители, вып.17, М., Атомиздат, 1979, с.93-98. -172-

38. Зверев Б.В., Шилов В.К.Ускоряющая система ускорителя со стоячей волной РЭЛУС-3. В кн.: Ускорители, вып.20, М., Энергоиздат, I98I, с.19-22.

39. Пономаренко А.Г. Развитие методов и создание автоматизированного комплекса для экспериментальных исследований и настройки резонаторов ускорителей. Кандидатская диссертация. М., МИФИ, 1978.

40. Милованов О.С., Смирнов И.Л. Согласующее устройство вол- новодного щелевого моста со связью по широкой стенке. Известия вузов - Радиоэлектроника, том ХХ1У, № 5, I98I, с.74-76.

41. Половков И.П. Стабилизация частоты СВЧ генераторов внешним объемным резонатором. Советское радио, 1967.

43. Зверев Б.В., Рузин В.В., Собенин Н.П. Компактный ЛУЭ с ускоряющей структурой с кольцевыми ячейками связи. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Техника физического эксперимента, вып.1(7), I98I, с.7.

44. Капчинский И.М. Теория линейных резонансных ускорителей. М., Энергоиздат, 1982.

45. Исследование электродинамических свойств резонаторов с патрубками. Ротапринт ФТИ АН УССР, ХФТИ 70/34, Харьков, 1970. Авт.: О.С.Лупандин, Н.Е.Ковпак, Л.Н.Баранов, Н.А.Хижняк.

46. Калюжный В.Е. Исследование высокочастотных характеристик -173-ускоряющих систем линейных ускорителей электронов на основе резонаторной модели. Кандидатская диссертация, МИФИ, I98I.

47. Бомко В.А., Овсянников В.М., Ревуцкий Е.И. Двухпучковая ускоряющая система на EjjQ-волне. В кн.: Труды Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. Том П, М., ВИНИТИ, 1970, с.169-172.

48. Зверев Б.В., Шилов В.К. Ускоряющие системы со стоячей волной на основе многопучковых структур. Вопросы втомной науки и техники. Серия: Техника физического эксперимента, вып.2(4), Харьков, 1983, с.63-64.

49. Патент США W 3546524 по классу 315-5.41 за 1970 г.

50. Техника измерений на сантиметровых волнах. Пер. с англ. п/ред. Г.А.Ремез, М., Советское радио, т.1, 1949, с.88-93.

51. Калюжный В.Е., Шилов В.К. Высокочастотная система линейного ускорителя электронов со стоячей волной. ЖТФ, т.54, J1? I, 1984, с.88-92.

52. Альтман Д. Устройства СВЧ. М., Мир, 1968.

53. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Высшая школа. М., T.I, 1970.

54. Будурис Ж., Шеневье П. Цепи сверхвысоких частот. М., Советское радио, 1979.

55. Викулов В.Ф., Горбатов B.C., Ращиков В.И. Энергетический -174-спектр резонаторного ускорителя электронов. В кн.: Ускорители, вып.17, М., Атомиздат, 1979, с.21-26.

56. Мурин В.П. Стабилизация и регулирование высокочастотных полей в линейных ускорителях ионов. М., Атомиздат, I97I,

57. Викулов В.Ф., Заворотыло В.Н., рузин В.В., Шилов В.К. Улучшение энергетического спектра в ускорителях со стоячей волной задержкой инжекц'ии. ЖТФ, т.52, вып.II, 1982, с.2188-2191.

58. Заворотыло В.Н. Возбуждение высокочастотных колебаний и ускорение частиц в линейных ускорителях электронов со стоячей волной. Кандидатская диссертация. М., МИФИ, 1979.

59. Дронин В.Н., Гузин В.В., Шилов В.К. Исследование энергетических характеристик ускорителя РЭЛУС-2. В кн.: Теория, расчет и экспериментальные работы по ускорителям заряженных частиц. М., Энергоиздат, 1982, с.66-71.

60. Филатов А.Н., Шилов В.К. Ускоряюп^ая система. А.с. ?|5 I08I8I7, Б.И. № II, 1984, с.207-208.

61. Шилов В.К. Ускоритель со стоячей волной. А.с.№ I052I40, Б.И. № 24, 1984, с.204.

62. Шилов В.К. Высокочастотная система ускорителя со стоячей волной. А.с. f 1077066, Б.И. П 8, 1984, с.200.

63. Шилов В.К. Линейный ускоритель на стоячей волне. А.с. № 1077067, Б.И. f 8, 1984, с.200.

64. Викулов В.Ф,, Милованов О.С. Резонаторный ускоритель электронов. В сб.:Ускорители, вып.8. М., Атомиздат, 1966, с.57-60.

65. Викулов В.Ф., Милованов О.С. Высокочастотная система резонаторного ускорителя электронов. Там же, с,61-66. -175-

66. Крылов В.И., Бобков В.В,, Монастырский П.И, Вычислительные методы высшей математики. Том I, "Высшая школа", Минск, 1972.

67. J. fncReoiAfn ,t/.R. Sc/imctet, S.0-5litL()ei,.Hl^k PoxJex Орегайоп of Tvfo Side - Conphd Standing Wai^ e LinoL Sttuctutes- Pwt.Lui Ace. Conf., Lo5'hkmo5 J94Z.