CC BY
10
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1969
Том 156
К ПРИМЕНЕНИЮ ДВУХРЯДНЫХ ШТЫРЕВЫХ ГРЕБЕНОК В БЕЗЖЕЛЕЗНЫХ ВОЛНОВОДНЫХ СИНХРОТРОНАХ
П. и. госьков
Как показано в [1], в качестве ускоряющей системы безжелезного волноводного синхротрона наиболее целесообразно использовать двухрядную штыревую замедляющую структуру, располагая ее непосредственно на одной из токоведущих шин, т. е. в этом случае штыри с шиной будут представлять единое целое (рис. 1). В этом случае замедляющая структура не будет полностью, заэкранирована: будут иметься боковые зазоры (рис. 1). Естественно, что этот факт в какой-то степени скажется на электродинамических свойствах двухрядных штыревых гребенок.
Для выяснения влияния указанного фактора на электродинамику ш?ыревых гребенок были исследованы свойства двух экспериментальных образцов: 1 — система из полностью заэкранированной двухрядной штыревой гребенчатой структуры, которая в обозначениях работы [2] имела следующие геометрические размеры: а = 20 мм, в —5 мм, и = = 65 мм, к = 15 мм, g — Ь мм, р= 40 мм, <7 = 20 мм; II— замедляющая структура с теми же размерами, но не полностью заэкранированная, так как между верхними и боковыми сторонами волновода был зазор в 40 мм. Последний вариант соответствовал системе, изображенной на рис. 1. При этом расстояние от штырей до края токоведущей шины равнялось 25 мм, т. е. ширина шин составляла 80 мм.
Резонансный объем в системах I и II создавался с помощью сплошных металлических закороток, проходящих в плоскостях зеркальной симметрии посредине между двумя соседними штырями.
Из рис. 2, на котором приведены экспериментальные дисперсионные кривые синфазной волны обеих систем следует, что наличие боко-
Рис. 1. Ускоряющая система безже-лезиого волноводного синхротрона на основе двухрядных штыревых гребенок
вых зазоров сдвигает полосу пропускания в область длинных волн, причем влияние зазора несколько сильнее в режимах Т-^О. Полоса пропускания при этом увеличилась менее чем на 15%.
2тг
Для системы 1 при 4*"= — было рассчитано значение К с по-
3
мощью выражений для концевых емкостей двухрядных штыревых гребенок и соответствующих волновых проводимостей, приведенных в [3]. Теоретическое значение длины волны равнялось X —12,2 см, что составляло расхождение с экспериментом менее 0,2%.
',5 С
I • и
ч Ч
А, см 1 о-
0,5
Ю
11
12
/3
15
(6
П
Рис. 2. Дисперсионные кривые штыревых гребенок
Таким образом, так как сдвиг X из-за наличия боковых зазоров составляет менее 4,5%, то полученные экспериментальные данные говорят о том, что дисперсионные свойства ускоряющих систем безжелезных синхротронов на основе двухрядных штыревых гребенок (рис. 1) вполне можно рассчитывать с помощью выражений, приведенных в [3], поскольку расхождение с экспериментом при этом не будет с
превышать 5% у <Л? 1
/200
900
600
300
0 ч
V/ Ко
т / V
о Я/з 2Гу3 Л
а)
г- ком ш, см
! у А
} V 1
% п б)
Рис. 3. Зависимости С} и гш от Ч*"
На рис. 3 приведены экспериментально определенные зависимости добротности и шунтового сопротивления обеих систем от режима работы.
Из рис. 3, а следует, что наличие боковых зазоров не изменяет характера зависимости С?(40- Уменьшение добротности из-за боковых зазоров составляет при этом около 20%- Такое сравнительно небольшое изменение добротности объясняется тем, что в штыревых гребенках поле сосредоточено, главным образом, в области штырей.
Из рис. 3,6 следует, что как в случае полностью заэкранированной структуры, так и при наличии боковых зазоров наиболее эффективный
режим работы будет при Чг=2л/3. Причем в этом режиме из-за наличия боковых зазоров шунтовое сопротивление уменьшилось на 40%.
Наиболее сложным при изготовлении ускоряющей системы на основе двухрядных штыревых гребенок будет обеспечение строгой параллельности (относительно пучка) большого количества штырей.
На рис. 4 приведены результаты экспериментального исследования влияния непараллельпости установки штырей в полностью заэкранированной двухрядной гребенке на ее резонансные свойства.
В обозначениях работы [2] системы имели размеры: а) к =16 мм, ц — 14 мм, а = 20 мм, в = 10 мм> ш = 10 мм, ц — 30 мм, р = 40 мм, хр = 2л/3; б) А = 16 мм, g = 14 мм, а — 30 мм, т = 15 мм, в ~ 10 мм, ¿7 = 20 мм, /? = 40 мм, Чг=2я/3. В случае квадратных штырей (ЮХЮ мм) (рис. 4, а) сдвиг резонансной частоты при повороте штырей вокруг своей оси сравнительно небольшой, менее 10 Мгц. Зато у вытянутых штырей с поперечным сечением 10X20 мм (рис. 4,6) наблюдаются значительно большие сдвиги резонансной частоты при повороте всех штырей вокруг своей оси. Следовательно, в последнем случае ускоряющая система должна изготавливаться по более высокому классу точности, т. е. с более жесткими допусками.
Шунтовое сопротивление в случае квадратных штырей практически не изменялось, а в случае вытянутых штырей при повороте их на 90° (т. е.стало а= 10 мм, в = 20 мм, щ = 30 мм) изменилось на 30%.
ЛИТЕРАТУРА
1. П. И. Госьков. Изв. ТПИ, наст, сборник, Т. 156, 166, 1969.
2. П. И. Госьков. Изв. вузов, «Физика», 3, 61, 1965.
3. Л. И. Без матерных. Диссертация, ТПИ, Томск, 1964.
Рис. 4. Сдвиг резонансной частоты в гребенчатой структуре из-за непараллельности штырей (относительно пучка).
