Система инжекции электронов в малогабаритный бетатрон тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

, 1 и

2 9 АПР 1338

На нтшзаж рукописи

Зеорыпш Валерий Павлович

СИСТЕМЫ И1Г/КЕКЦ1Ш ЭЛЕКТРОНОВ В МАЛОГАБАРИТНЫЙ БЕТАТРОН.

Специальность 01,04.20 - физика пучко! частиц и ускорительная техника

Автореферат диссертации на соискании ученой степени кандидата технических наук.

ТОМСК-1996г.

Работа выполнена з научно-исследовательском институте интроскопии при Томском политехническом уиизсрситете.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор технических наук, профессор

Чахло» О.Л.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ООТГОИШТЫ: доктор'технических наук, профессор

Носков Д. А.

к^иилэт технических наук Частоколегпсо Б.Л.

ВЕДУЩЕЕ НР2Д1ВД ШТ21Е: АОЗТ "Сагтлана - рентген"

(г-. С-Пстербург)

Защита лисссраацпи сос^ошся :< ^ ' ^ ч-* ' —' _на заседании

дитзшщгозшэто еэгетв Д C53.ffQ.0S по пунсужасиик» ученей степени кандидата тгхиычсаснх тух в ТилСьО.л иэлч'.клничесяом .унт.грштгте (т.Томск-4, 634004, ироспсх! Ленина, 30, П&тахглии'>£см:£> уяиггрсигст) С диссертацией можно ознакомиться г. 5¿¡О^ллге ш; с ер с и т ета. Автореферат разослан (л> •■ @ { ' /_!_

Учений секретарь диссертационного совета ' ^ Кононов В.К.

к.ф.-м.н.

Э

АКТУАЛЬНОСТЬ. Малогабаритные бетатроны (МП) на энергию (3-8} МЭВ

нашли применение во многих сферах деятельности человека и выпускаю гея малыми сериями для использования как внутри страны, так и за рубежом.

Наиболее широко МБ применяются ддя нерэзруишощего контроля качества матгриалов н изделий в условиях заводских цехов и строительных площадок, в передвижных радиационных лабораториях ках источники коротковолнового излучения. В медицине выведенный пучок электронов МБ применяется для лучевой терапии кожных заболеваний и пнтероперзпионного облучения. Особенность применения бетатрона в нестационарных условиях предъявляет к ним специальные требования : - высокий коэффициент компактности; повышенный коэффициент функциональной загруженности узлов и элементов установки; - высокий коэффициент надежности всех узлов ускорителя.

Многолетняя эксплуатация МБ выявила их высокую надежность, относительную простоту конструкции и эксплуатации и то, что расширение области применения ограничивается сравнительно низкой интенсивностью излучения.

В ТПУ проводятся работы по увеличению интенсивности излучения установок с обычной (классической) конфигурацией управляющего поля за счет увеличения начальной энергии инжектированных электронов, увеличения объема области действия фокусирующих сил (ОДФС), улучшения мехгмизма захвата.

Наряду с этими работами разрабатываются МБ с новой конфигурацией управляющего поля: - в бетатронах типа МИБ-4 управляющее поле выполнено с пространственной вариацией; - в цилиндрическом бетатроне (ЦБ) управляющее • поле имеет пробочную конфигурацию.

Новая конфигурация управляющего поля (управляющее поле бетатронов типа МИБ-4) потребовала дополнительного исследования инжекцни с целью уточнения оптимальных параметров таких как: энергетический спектр захватываемых электронов, форма импульса тока инжектируемого пучка.

Пробочная конфигурация управляющего поля имеет качественное отличие от управляющего поля классического бетатрона, что и побудило исследовать эффективность тангенциальной инжекции из приполюсной области ускоряющего зазора в нарастающем поле ЦБ.

Данный эксперимент обусловил необходимость разработки более сложной (новой) системы формирования импульсов инжехции с нарастающим по заданному закону напряжением на фронте и вершине (формирование импульса заданной формы).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка систем формирования импульсов тока и напряжения, повышающих эффективность инжекции в квазипостоянном и нарастающем полях обычной и пробочной конфигурации малогабаритного бетатрона.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Исследована и реализована возможность формирования запирающего напряжения на управляющем электроде (УЭ) емкостной целью управления- УЭ-катод, УЭ-анод, во Ьремя действия импульса напряжения инжекции.

2. Предложен и исследован способ формирования импульса напряжения инжекции с изменяющимся по заданному закону напряжением на фронте и вершине импульса для осуществления эффективной инжекции в нарастающем поле малогабаритного бетатрона.

3. Предложен метод расчета генератора импульсов с изменяющимся по заданному закону напряжением на вершине, основанный на представлении функции необходимого напряжения рядом Тейлора.

4. Исследовал механизм захвата электронов в ускорение в цилиндрическом бетатроне при тангенциальной инжекции в области магнитной пробки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.

1. По результатам исследования создана компактная (за счет использования конструктивных емкостей инжектора) система формирования импульса тока инжекции, повышающая не менее чем на 40% величину захватываемого в ускорение заряда в бетатроне типа МИБ-4.

2. Предложена и создана система формирования импульса напряжения заданной формы для исследования захвата тангециалыюго инжектированных из области магнитной пробки электронов в нарастающем поле пробочной конфигурации цилиндрического бетатрона. Использование данной схемы позволяет получить оптимальный ускоренный заряд при более низком(прнмерно на порядок ниже чем при микросехундной инжекции Тин < 3*10"6с) первеансе инжектируемого пучка.

3. Полученные при исследовании в цилиндрическом бетатроне зависимости эффективности инжекции от параметров инжехцни, инжекторного устройства и управляющего поля позволяют целенаправленно влиять на процесс захвата электронов в ускорение.

АПРОБАЦИЯ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных совещаниях по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве / Ленинград 1932, 1985г. /, на седьмом региональном научно-техпичесхом семинаре - Ноосферные взаимодействия л ядерная безопасность / Томск 1994г. /, на научных семинарах НИИ ИН при ТПИ, экспонаты демонстрировались на ВДНХ СССР - 1984, 1987, республиканских и региональных выставках, разработанное устройство в составе бстатронной установки МИБ-4 экспортируется за рубеж.

По материалам диссертации опубликовано и направлено в печать шесть статей, получено три авторских свидетельства.

ОБЪЕМ. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и содержит 110 страниц машинописного текста, 73 рисунка и 14 таблиц. Перечень цитируемой литературы включает 107 наименований.

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Использование конструктивных емкостей (управляющий электрод-катод и -анод) и динамического параметра напряжения инжекции ( (Шин / с!1 ) яла формирования напряжения управления позволяет создать компактную систему

формирования импульса тока инжекции с заданной высокостабильной формой.

о

2. Разработан и программно реализован метод числового моделирования формы импульса тока инжекции, учитывающий нелинейность нагрузки (инжектора), позволяющий определить основные параметры системы формирования.

3. Трансформирование импульса без существенных искажений обеспечивается использованием режима предварительной подготовки импульсного трансформатора и схем коррекции отклонения оператора преобразования.

4. Эффективный захват части инжектируемого пучка с низким первеансом происходит при длительной инжекции в результате взаимодействия электронов пучка с его поперечным электрическим полем и возрастания фокусирующей силы магнитной пробки.

5. Разработанный аналитический метод, основанный на расчете взаимодействия электроиоа пучка с его электрическим полем, учитывающий параметры управляющего пробочного поля, позволяет оценить эффективность инжекции в цилиндрическом бетатроне.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении произведен обзор литературы, который позволил определить требован:-:* к системе инжекции малогабаритного бетатрона (МБ).

В нерпой главе произведен анализ методов и схем формирования импульса тока инжекции с заданной формой. Сделан вывод, что рассмотренные схемы не отвечают концгпция МБ. Например, широко применяемая схема формирования напряжения управления, г которой формирование импульса тока осуществляется подачей отпирающего напряжения на управляющий электрод инжектора через трансформатор управления (ТУ) от отдельного генератора управления (ГУ), не позволяет с необходимой точностью при помехах, генерируемых бетатроном, синхронизовать фазу спада относительно основного импульса, что снижает эффективность захвата. К межобмоточцому зазору ТУ прикладывается полная амплитуда напряжения инжектора, что выпуждист значительно увеличить его размеры. Увеличение длины ножки инжектора (как это наблюдается в шшиидрнчссжом бетатроне (ЦБ)) ведет ж увеличению емкости управляющий электрод-катод н приводит ж снижению эффективности управления.

Предложена система формирования импульса тока инжекции заданной формы, схема замещения жоторой приведена на рпс.1. Особенностью системы является то, что для формирования сигнала управления используются в новом качестве элементы инжектора. Так, межэлектродный зазор катод-управляющий электрод (Я1,УВ) выполняет дополнительную функцию зарядного устройства емкости (СЗ) в интервале времени ( £ ст г- п Энергия, запасенная в емкости (СЗ), идет иа запирание инжектора по цепи - ( СЗ, С4 ), вторичная обмотка ИТ, в интервале времени ( П-П ). Параметр ( }•= СЗ / ( СЗ + С4 ) ) емкостной цепи (СЗ,С4) схемы управления определяет схорость запирания инжектора и величину максимального напряжения на управляющем электроде. Для уменьшения величины максимального напряжения в некоторых случаях параллельно емкости (С4) включается сопротивление (Ку). Работа схемы поясняется графиками напряжения на инжекторе (Пип), управляющем электроде (1}уз) и графиками тока:

1 - ток инжектора для случая подсоединения (у.э.) к (К) через закоротку, 2 - ток инжектора при подсоединении (у.э.) к емкостной цепи ( СЗ, С4 ), (рис. 2а, б). Поскольку схема формирования импульса необходимой формы выполнена из элементов инжекторного устройства, то она компактна и размеры ножки инжектора не влияют на ее работу. Высокая помехоустойчивость и стабильность фазы формирования фронта обусловлена тем, что сигналом, управляющим работой схемы, является импульс напряжения ннжекции.

Для расчета параметров рассматриваемой схемы формирования импульса тока разработан и программно реализован метод численного моделирования формы импульса. При этом решалась система дифференциальных уравнений, описывающих переходные процессы в системе инжекцци, включающей формирующую линии (ФЛ), коммутатор (К), импульсный трансформатор (ИТ), управляемый инжектор (УИ) с рассматриваемой схемой управления (рис. 1). Эквивалентная схема системы ннжекции приведена на рис. 3, в которой управляемый инжектор представляется нелинейным сопротивлением. Система дифференциальных уравнений:

dIi/dv=>(El-Uex)/p dh/dx=(Et-\Jex)n/p

dls/dr- (Vex - Ua -IsRl) П2/p (1)

; dlo/dz" UexH3/p dEl/dt=Ilp dE2/ir*hnp ° dUn/dT= (Is-la) nip dUy->/dr= (Сз (K+ U4/OR) - U-t/R) tup Где: p -волновое сопротивление 1-ой ячейки формирующей линии(ФЛ); t =г VLiCi ;п-Г/Гз, П2- Ts/Ts, пз= Т/С4, Ti, Гз, Гз - постоянные времени ячеек ФЛ и трансформаторной цепи, Ей, /я - напряжение на нагрузке ИТ и ток через индуктивность рассеяния ИТ.

Рассчитанные, согласно изложенной методике и экспериментально полученные параметры, характеризующие форму импульса, согласуются с хорошей точностью.

В работе приведены результаты исследования влияния изменения длительности спада импульса тока инжекции на величину интенсивности излучения в бетатроне МПБ-4 с пространственной вариацией управляющего поля. Изменение длительности спада импульса тока осуществлялось увеличением параметра с»;костной цегга управления. Было показано, что уменьшение длительности спада импульса тока я пределах (6-2)* I07 с приводит к увеличению интенсивности излучения не менее чем на 40%.

Вторая гласа посвящена разработке системы формирования высоковольтных импульсов задатюй формы для длительной ннжехции электронов в рабочий объем уехорнхеля. Предложена структур! ;ал схема, позволяющая формировать импульсы с форме»!, которая может плавко изменяться в необходимом диапазоне (jnic. 4). В схемг. блох иресбрлзовг.ння (БП) (усилнтсль(У) н импульсный трансформатор (ИТ) ) выполнен rio cxcms управляемого источника тока, что позволяет достаточно просто регулировать ток ожонечного каскада (ОК) и тем самым определять закон изменения напряжения на фронте импульса. Например, при постоянном rosee ОК напряжение sta фронте импульса (to + ti) изменяется по закону

С/к (I)-R»¡icx-(Iox-Il)¡cxp(-tr г) (2)

Где: Пя - сопротнаяение нагрузки (инжектора), Ion - тох ОК, lo — Vo/Жп, Uo -напряжение «¿грузки в начале интервала стабилизации, т = Ru Сп , Ли - среднее значение донамичссхого сопротивления инжектора при формировании фронта импульса.

С момента íi начинается формирование напряжения на вершине импульса напряжения инжекции. В этом случае напряжение на входе БП формируется генератором импульсов (ГФ). Генератор ГФ собран по схеме, позволяющей регулировать скорость изменения напряжения на вершине в заданном диапазоне.

Диапазон регулирования выбирается в соответствии с диапазоном изменения необходимого напряжения инжекщш цилиндрического бетатрона в интервале захвата. Для этого необходимое напряжение инжекщш представлялось в функции от времени, выраженной через параметры контура возбуждения электромагнита (ЭМ) цилиндрического бетатрона (ЦБ).

Uun (t) «■ NUk* Гп'(1- exp (-S Í)1) (3)

Где:Л'хв -3 HW Мз * / 2К13 hu1 Мк , ä, Шо - заряд и масса электрона, И 'к, Ли -количество внтаоз н высота обмотки намагничивания, 8 ~ -Як / 2Lk -индуктивность и омическое сопротивление контура возбуждения ЭМ.

Сигнал, описываемый функцией (3), яшкется сложным для генерирования. Б главе рассматриваются базисные систгмм, позволяющие упростить представление сигнала с целью облегчения его анализа. Для рассматриваемого сигнала а качестве базисной системы выбрана созекушюст;. степеных функций, позволяющая представить его в еидс рада Тейлора с необходимой точностью. Базисные функции легко получить с помощью схемы (рис. 5), в которой блоки (2, 3, ... п) генерируют степенные функции. При иззестных коэффициентах разложения аппроксимирующий сигнал получается на их оде суммирующего усилителя, если коэффициент усилении n-го суммирующего ахода равен n-му коэффициенту разложения.

В работе рассмотрены принципиальные схемы генераторов импульсного напряжения пропорционального необходимому напряжению инжекции а интервале захвата.

Utft) "ВИ1 + 2ВШ+В tlt2+...

Где; В=*А/Ки ос Кп = N Uti'rn1 $/Ки осKtn,

Ки ос- коэффициент обратной связи по напряжению, Кт - коэффициент трансформации ИТ, t - принимает значение в интервале захвата ( 0 - ti ), U •

задержка импульса инжекции относительно начала нарастания поля ЭМ. Вторым

о

этапом в формировании необходимого напряжешь инжекции можно считать преобразование полученного на входа ГФ сигнала до значения необходимого напряжения инжекции. В работе предлагается способ для преобразования без искажения основной части импульса вершины БП. Суть предлагаемого способа состоите том, что паразитная емкость (Си) ИТ перед трансформацией основного импульса предварительно заряжается до напряжения (Vau ( ti ) ) и ток в индуктивности рассеяния ( Ls ) снижается до заданного анодного тока инжекторного устройства соответствующего напряжению ( Umt (ti) ). Vwi( ti) -необходимое напряжение инжекции а момент tl, 11 - момент подключения ГФ ко входу блока преобразования (начало интервала захвата).

В работе рассмотрены схемы коррекции отклонения оператора преобразования импульсного трансформатора. Принцип коррекции заключается в том, что на суммирующий вход усилителя блока преобразования, работающего в режиме управляемого источника напряжения или тока, подается часть преобразованного по определенному алгоритму входного сигнала и тока нагрузки.

Предложена принципиальная схема трансформаторного генератора высоковольтных импульсов для длительной инжекцни электронов в рабочий объем ускорителя (рис. б). В приведенной схеме генератор функции (ГФ) собран па элементах (IT - 1, 3, Cl, СЗ, R1 - 4, 1, 8), схема формирования фронта импульсов (СФ) - (УТ4, 5, 10, VD4, R11 - 13,16, 17), схема управления (СФ) - (DA1, VD2, VT6, R14, IS, 1S, 20), блок преобразования (БП) - (VT7 -14, ИТ, R21, 22, 2S).

Генератор работает следующим образом: В исходном состоянии вход усилителя (база транзистора Т9) заперт (Т6 - открыт). Генератор функции находится в режиме ожидания (транзистор VT3 открыт).

При приходе импульса синхронизации в момент времени (to), транзистор УТб запирается, усилитель разблокируется. Оконечный каскад усилителя ( VT12 - VTI4) работает в режиме ограничения тока, амплитуда которого задается делителем (Rll, R12) и стабилизатором (VD5). С момента (to) и до момента (tij напряжение на емкости (Ca) достигает напряжения (U ин (tl)), транзисторы (VT5, VT4) отпираются, при этом происходит ' одновременно запирание транзистора (VT3) и усилителя по цепи (Мб, С4). Кратковременное запирание усилителя приводит к быстрому снижению тока (Is) в индуктивности рассеяния (Ls) до значения (Iu(ti)). После заряда емкости (С4) усилитель отпирается, на его входе формируется напряжение пропорциональное необходимому напряжению инжекции (транзистор VT3 заперт). Применение отдельного источника питания (Ш, VD4, R24, С4) предоконечного каскада (VT11) позволяет снизить ток управления через сопротивление обратной связи (R25) до необходимого уровня.

Включение емкости параллельно сопротивлению, (RIO) корректирует

отклонение оператора-преобразования ИТ,'вызванное протеканием тока через

г

паразитую емкость нагрузки. Величина емкости, как показано в работе, находится

С—Спя Rdl/RIO

Где: Out - паразитная емкость нагрузки, Rdl - динамическое сопротивление нагрузки, RIO - сопротивление ОС первого каскада усилителя.

Нз ру.с. 7 приведена осциллогрг.мна импульса напряжения, формируемого трансформаторным генератором длительной инжекции.

Трстьч глава посвящена иссгседсзяято захвата электронов в ускорение в ЦБ при формировании импульсов напряжения шжскшт генераторами, описанными в главе 1 и главе 2.

Рассмотрен? модель захвата частиц инжектированного пучка при тангенциальной ицжркдии нз области магнитной пробки цилиндрического бетатрона для длительности интервала захвата, равной нескольким микросекундам. /7оказзг?о, что величина захватываемого ззряда зависит от первеанса инжектируемого пучка, параметров инжектируемого устройства и параметров магнитной лробки. При этом коэффициент захвата без учета влияния пространственного заряда определяется выражением:

N3 = [Гая - ичпи (ц-1 )Х.Ч/1а ¡па}/2Гин (4)

Где: 1ш, Лип - ток ц напряжение тпкехцнгг, Л - "промашка" инжектора, (а • пробочное отношение |< протяженность магнитного зеркала ( пробки ), Л = 2 и Со -&Г1 , 1} = е / т - эг.ряд и масса электрона, 'па - параметр, характеризующий воздействие управляющего пояя на пучок.

Графики, характеризующие количество захватываемых в ускорение частиц от величины тока инжекцин, приведены на рис. 9: ! - рассчитай по выражениям, описывающим рассматриваемую модель захвата, 2 - экспериментально снятые зависимости числа захватываемых в ускорение частиц с использованием магнитноиндукционного датчика (МИД), 3 - числа частиц ускоренных до энергии (Е = 1.5 МэВ) 'от величины токр ¡шжекцин. Графики сняты при постоянном напряжении инжекции. Из графиков видно, что скорость увеличения числа захваченных в ускорение частиц (е!!Уе 1 Ш) для экспериментально снятых зависимостей уменьшается с увеличением 1ип, в то время как для расчетной кривой она постоянна. Это объясняется тем, что расчетная кривая на учитывает влияния пространственного заряда на коэффициент захвата. Тем не менее при рабочих токах инжекции наблюдается хорошее совпадение значений величины (№), полученной расчетным путем и экспериментально.

Действие пространственного заряда на коэффициент захвата носит сложный характер и зависит от многих параметров. В работе произведена оценка

эффективности кнжежции в зависимости от плотности пространственного заряда. Численный методом рассчитана одна из основных характеристик захваченного заряда • напряженность электрического поля в приполюсной области (рис. 1 Оа) для экспериментально снятой зависимости распределения плотности заряда в ускорительной камере. С использованием графика напряженности электрического пода доя двух значений ыестопсвогениз инжектора рассчитаны предельные плотности пространственного заряда, при которых коэффициент захвата равен нулю. Полученный результат хорошо согласуется с экспериментальной кривой (рис. 206), что позволяет сделать вывод о правильном выборе математической модели.

В работе рассмотрен захват части электронов инжектируемого пучка при длительной инжежцш; (1и = 30* Ю-4 с) с первеаксом, значительно меньшим, чем при микросекундной и.чжекцин. Показано, что захват начинается при первеансе пучка

Р*(и-1)кЛк/Ыыа , Н = 1.1*12

Отвод электронов от инжектора осуществляется в этом случае в большей степени при возрастании аксиальной фокусирующей силы управляющего поля в интервале захвата. Большое влияние на коэффициент инжекции оказывает изменение радиуса мгновенной орбиты в интервале захвата.. Так при исследовании захвата в ускорение части инжектированного в области магнитной пробки пучка с низким первеаксом при помощи изменения формы импульса напряжения инжекции (рис. 7) была найдена функция изменения радиуса мгновенной орбиты в интервале захвата близкая к оптимальной (рис. 8). Ка> видно из рис. 8 захват начинается на минимальном радиусе, что хорошс согласуется с выражением (4). Увеличение радиуса в сторону больших значени! объясняется тем, что захваченный в ускорение заряд уменьшает фокусирующую силу магнитной пробки и тем, что в этом случае увеличивается объем ОДФС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ В

ДИССЕРТАЦИИ.

1. Предложена, разработана н исследована компактная система формировани импульса тока инжекции,4 позволяющая повысить интенсивность излучени бетатрона МИБ-4 в среднем не менее чем на 60%.

2. Для предложенной схемы разработан метод численного моделирования форм| импульса тока инжекции, позволяющий рассчитать параметры системы инжекции

3. Предложен и реализован способ формирования импульса напряжения иижехции заданной формы для исследования пижежции в нарастающем . поле малогабаритного бетатрона.

4. С использованием разработанных систем формирования импульса тока и напряжения заданной формы проведены исследования инжекцин, позволившие разработать метод оценки ее эффективности.

5. Исследован механизм захвата ннзкопервезнсного пучка при длительной шшясцин в цилиндрическом бетатроне. Установлено, что эффективный захват обусловлен отводом захваченных электронов от инжектора в результате возрастания фохуенрутощей силы магнитной пробки.

6. Получена основная характеристика пространственного заряда -. напряженность электрпчесхого поля в приполюсной области цилиндрического бетатрона - при решении уравнения Пуассона с использованием функции Грина для квазистатического распределения заряда, при которой коэффициент захвата близок к нулю.

Ну

нею

Риг.1. Схг^а замещения цгпм формирования импульса хока инжехции. ГИН генератор ттугшсов напряжения шгаехцин, УИ - управляемый ннжсхтор: - катод 2 - управляющий электрод, 3 - анод, Я(Т) - сопротивление току утечки.

Тот Т2

■ I I Тсг) II 1

И" , I [г 1-1 ■Р1ТФ1 ,Г I

Гин.А

Рис.2. Напряжение (Ш) из инжекторе (УИ), управляющем электроде (Луз), то» ннасехцин (1ин), 2 - спад 1нк, 3, 4 - фронт 1ин и Т, Тзд г начало отпирания УИ, 1Л от, Ш от • Ш начали и полного отпирания УИ, Тзх - интервал захвата

индуктивность и емкость 1,2-ой ячеех формирующей линии (ФЛ); Ь, Яс, Ш, Сп - элементы схемы замещения ИТ ; й. - согласующее сопротивление , ЯI -динамическое сопротивление инжектора.

Рис.4. Структурная схема импульсного генератора для длительной инжекции. ГФ -генератор импульсов заданной формы, СК - схема' коррекции оператора преобразования ИТ, СФ - схема предварительной подготовки ИТ, У - усилитель, у - цепь ОС, Н - и.нжехтор электронов.

2 м /Ш /а

3 ,1 1

И I 5 1 -1 2 > Иг(Т) ---о

---. > V

Рис. 5. Струхтурная схема генератора импульсов заданной формы.

Рис. 6.

Рис. 7. Импульс инжекцни с нарастающим по заданному закону напряжением на вершине (Цин), Цмид - сигнал с МЩКмагнитсшщуктигпого датчика).

'не. 8. График изменения радиуса мгновенной орбиты (МО). 60*1 (И м - радиус ЛО в. начале интервала захвата, 70*10-' м - радиус установки надорбитного жжектора, 80* Ю-3 м - максимальный радиус МО.

л/9,

частиц.

II

5-Ю

2-Ю"

I —•

А /

0.4

0,6

1инД

Рис. 9. Зависимость числа захваченных в ускорение частиц от величины тока инжекции : 1 - расчетная, 2 - построенная по сигналу с магнитоиндукционного датчика, 3 - ускоренных до энергии 1.5 МэВ.

Е/Ео 12

V

У V/

/

3/30

10 '

30

20

л -«

го ю

Рис, 10а, 6. а - зависимость аксиальной составляющей напряжеиност электрического поля захваченного заряда в приполюсной области на радиус 60* 10-3 м. / - удаление от торцевой стенки ускорительной камеры.

экспериментально снятая зависимость интенсивности излучен! цилиндрического бетатрона от величины смещения инжектора (катода) < торцевой стенки ускорительной камеры. -

ы

Основные материалы диссертации опубликованы в работах: . Зворыгин В.П., Пушим B.C., Чахлов В.Л. Система инжехции малогабаритного

бетатрона. /Приборы и техника эксперимента, 1985, №3/. !, Зворыгин В.П. Устройство формирования импульса напряжения на инжекторе малогабаритного цилиндрического индукционного усхорнтеля. /Избранные материалы седьмого регионального научно - технического семинара/ /Ноосферные взаимодействия и ядерная безопасность //Томск, 1994г., 11бс./ . Малогабаритный бетатрон на 3 МэВ для дефектоскопии. /Буров Г.И., Застроган Ю.Н., Звонцов A.A., Зворыгин В.П., Зрелов Ю.Д., Пушин B.C., Чахлов В.Л.//Тезнсы докладов пятого всесоюзного совещания по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве. Ленинград, 1985г., 108с./ . Чахлая В.Л., Пущин B.C., Буров Г.И., Звонцов A.A., Зворыгин В.П., Зрелов Ю.Д. Малогабаритный бетатрон с четырьмя элементами периодичности управляющего магнитного поля. /Приборы и техника эксперимента , 1986г., Щ0./

. Модернизированный малогабаритный бетатрон МИБ-4 для дефектоскопии. Чахлов В.Л., Пушин B.C., Зворыгин В.П. и другие /Доклад на всесоюзном совещании по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве. Сб. докладов Т1 НИИ ЭФА, 1982г., Юс./ . Зворыгин В.П., Пушин B.C., Чахлов В.Л. Система' инжекции бетатрона /Авторское свидетельство №1029818, 1983г./

Зпорыгни В.Л„ Мьтка A.A., Чахлов В.Л. Импульсный ускоритель электронов. /Авторское свидетельство №793344, 1530г./

Зсорыгни В.П., Касьянов В.А.,Чахлов В.Л. Захват части пучка инжектированных элехтронов в ускорителе с пробочной конфигурацией управляющего поля. /Известия вузов, "Физика", lS96r., Ni4, 60с./