Введение к работе
Акгуалы1ОСЛ'Ь„раб01ы. Линейные ускорители электронов (ЛУЭ) 3-см диа-юна находят широкое применение в таких областях, где существенным крижем является минимальная масса и габариты установки, возможность рабо-с местной биологической защитой или размещение установки в неспециа-зировашюм помещении. По целому ряду характеристик ЛУЭ 3-см диапазона їзьшаются предпочтительнее изотопных источников ионизирующего излуче-з, а в тех случаях, когда іребуемая средняя мощность пучка не превышает 100 Вт, конкурируют с традиционными ЛУЭ 10-см и более длинноволново-диапазона.
Основным негативным фактором, с которым приходится сталкиваться при іработке ЛУЭ 3-см диапазона, является возрастающее значение затухания іЧ-мощности в стенках ускоряющей структуры, поэтому применение охлаж-пія ускоряющих структур из нормальных металлов до криогенных темпера-» является одним из способов повышения эффективности ЛУЭ. Для отличия сверхпроводящих условимся называть такие структуры криогенными. В 1979 г. соавторами из МУЛ МИФИ объявлено о намерении создания тогенного ЛУЭ. В 1985 г. опубликованы результаты исследований высоко-тотных характеристик резонатора 10-см диапазона при Т = 77 К, прове-шых с целью изучения возможности создания ЛУЭ. Совместная работа рм Varian и Clini Therm Corporation, вообще говоря, завершена неудачей: высоком уровне мощности наблюдалось значительное снижение добротой резонатора при азотной температуре. Причшгу авторы объяснили муль-гакторным эффектом.
После 1990 года опубликованы результаты исследований по созданию крио-ного ускорителя, выполненных в ХФТИ с начала 80-х годов. Здесь следу-отметить значительные успехи в технологии. Однако осталось непонятным, едена ли работа до испытаний на высоком уровне мощности. Диссертационная работа посвяшена решению научных, технических и нологических вопросов проектирования ЛУЭ 3-см диапазона У-33 и 1/33, теоретическому и экспериментальному исследованию ВЧ-актеристик криогенных ускоряющих структур с целью повышения эффек-ности ЛУЭ.
Работа выполнена автором в Малой ускорительной лаборатории МИФИ в іках научно-технических программ ГКНТ СССР "Создание ускорителей за-сенных частиц для народного хозяйства", ГКНО СССР "Новые закономер-ти ядерных взаимодействий", хоздоговоров с БПИ (г. Минск), ВЭИ им. [. Ленина, МАЭ РФ. Ш^наїїішішзладшболм^акд^
1. Предложена оригинальная схема ускоряющей системы, защищенная ав-ским свидетельством, проведено теоретическое и экспериментальное иссле-ание характеристик ускоренного пучка ЛУЭ У-33 и У-31/33.
-
Предложены и апробированы оригинальные методики измерения вы< частотных потерь в ускоряющих резонаторах при комнатной и криоге температурах, защищенные авторскими свидетельствами.
-
Создан экспериментальный стенд для исследования криогенных ; ряющих структур, проведено теоретическое и экспериментальное иселедої высокочастотных характеристик криогенного ускоряющего резонатора диапазона, впервые проведены успешные испытания на высоком уровне ности.
-
Осуществлена разработка, создание, экспериментальное исследовав внедрение (подтверждено актом) ускоряющих систем ЛУЭ У-33 и У-31/3: модификации характеристик силовых полупроводниковых приборов.
-
Предложенные методики измерения добротности СВЧ-резонаторо] пользованы при выполнении НИР по разработке и исследованию ЛУЭ, ] тающих при комнатной и криогенной температуре.
-
Выполнен анализ и определены методики расчета высокочастотны рактеристик криогенных ускоряющих структур; выбраны методики обраС поверхности резонатора, позволяющие реализовать расчетные значения верхностного сопротивления; рассмотрена задача об определении оптимаг температуры ускорителя, при которой затраты на ускорение пучка заряже частиц будут минимальны.
-
Создан экспериментальный стенд для исследования криогенных ; ряющих структур; результаты экспериментальных исследований макета ; ряющего резонатора 3-см диапазона на низком и высоком уровне моцц яатяготся основой НИР по созданию криогенного ускорителя электронов.
Автором выносятся на зашиту следующие основные положения.
1. Результаты проектирования ЛУЭ У-33 и У-31/33, расчета и зкепері
тального исследования характеристик ускоренного пучка.
-
Способы измерения добротности СВЧ-резонаторов при комната криогенной температуре.
-
Результаты теоретического и экспериментального исследования характеристик криогенных ускоряющих структур.
Декларация личного вклада. Все результаты, изложенные в диссерт; получены при непосредственном участии автора. Лично автором: 1) ocyi влена разработка, создание и экспериментальное исследование ускоря» систем ЛУЭ У-33 и У-31/33, создание и отладка ряда других систем этих новок, теоретическое и экспериментальное исследование характеристик ; ренного пучка, внедрение ЛУЭ У-33 в Истринском филиале ВЭИ и опь эксплуатация установки; 2) предложена оригинальная ускоряющая систе резонаторной нагрузкой; 3) предложено два оригинальных способа изме{ собственной добротности резонатора - методика "кратных сигналов" и сі измерения собственной добротности резонатора с изменяемой температ; проанализированы погрешности измерений; 4) все работы по созданию и
риментальному исследованию ускоряющих структур при криогенных темпе-гурах выполнены лично автором.
АлрибшшЯ-4Жбтьі»_Результатьі диссертационной работы были представле-і на Конференциях по ускорителям заряженных частиц (РАС 93, ishington, 1993 г.; РАС 95, Dallas, 1995 г.); IX, XII, XIV, XV Всесоюзных вещаниях по ускорителям заряженных частиц (Дубна, 1984г., Москва, 1990 Протвино 1994, 1996 гг.); Ш, V, VI Всесоюзных совещаниях но примене-го ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве (Ленинград; 1979, 85, 1988 it.); 6-15 Всесоюзных (Международных) семинарах но линейным сорителям (Харьков, 1979-1997 гг.); Научной сессии МИФИ-98. Результаты фаботки ЛУЭ У-33 в составе коллектива Малой ускорительной лаборатории 4ФИ удостоены диплома II степени ГКНО СССР, 1988 г. Публикации. По теме опубликовано 25 работ. Три технических решения цищены авторскими свидетельствами на изобретение.
&щквдр^лі_обьем_гіабоіЬЬ Работа состоит из введения, четырех глав, за-очения и приложения; 181 страница, 59 иллюстраций, 12 таблиц, библио-іфия - 137 наименований.