×
27.11.2014
216.013.0b03

Результат интеллектуальной деятельности: УСКОРИТЕЛЬ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Ускоритель высокоскоростных твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, камеру высокого давления, блок формирования девиации частоты, высокочастотный конвертор, повышающий импульсный трансформатор и мишень. Технический результат - повышение скоростей частиц и надежности работы ускорителя. 1 ил.
Основные результаты: Ускоритель высокоскоростных твердых частиц, содержащий инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, мишень, и отличающийся тем, что дополнительно установлена диэлектрическая камера высокого давления, наполненная гексафторидом серы, в которой соосно ей установлены цилиндрические электроды, введены блок формирования девиации частоты, высокочастотный конвертор, повышающий импульсный трансформатор, входы блока формирования девиации частоты соединены с выходами селектора скоростей и селектора удельных зарядов, выход блока формирования девиации частоты подключен к управляющему входу высокочастотного конвертора, в плечи которого включена первичная обмотка повышающего импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к цилиндрическим электродам.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц.

Известен ускоритель высокоскоростных твердых частиц, основанный на ускоряющей системе Слоуна-Лоуренса, состоящий из инжектора, линейного ускорителя, генератора Ван-де-Граафа, цилиндрических электродов, каждый последующий из которых имеет больший по сравнению с предыдущим продольный размер, генератора высоковольтного синусоидального напряжения постоянной частоты и мишени (D.B. Becker, J.F. Friichtenicht. Measurement and interpretation of the luminous efficiencies of iron and copper simulated micrometeors. / Nuclear science, 1965, №6).

Наиболее близким является линейный ускоритель для моделирования микрометеоритов, состоящий из инжектора, индукционных датчиков, усилителей, линейного ускорителя, источника фиксированного высокого напряжения, цилиндрических электродов, селектора скоростей, селектора удельных зарядов, генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блока сопряжения, электронно-вычислительной машины, усилителя пачки импульсов переменной длительности, каскадного генератора и мишени (Патент RU №2205525, МПК Н05Н 5/00, бюл. №15, опубл. 27.05.2003)

Однако он обладает рядом недостатков:

- Сложная и не надежная схема электродинамической части ускорителя.

- Невозможность повысить напряжение ускоряющей секции электродинамического ускорителя, из-за конструктивных особенностей и ограничений, наложенных на ключевые элементы усилителя пачки импульсов.

- Недостаточная конечная скорость пылевых частиц.

Поставлена задача разработать ускоритель, свободный от указанных недостатков, при сохранении широкого диапазона ускоряемых частиц.

Поставленная задача решается тем, что в ускорителе, содержащем инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, мишень, согласно изобретению добавлена камера высокого давления, наполненная гексафторидом серы, в пространстве которой установлены цилиндрические электроды, а вакуумный ускорительный тракт, по которому с ускорением движутся частицы, отделен диэлектрической стенкой камеры, введены блок формирования девиации частоты, высокочастотный конвертор, повышающий импульсный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходом высокочастотного конвертора, управляющий вход которого подключен к блоку формирования девиации частоты, вторичная обмотка повышающего импульсного трансформатора соединена с цилиндрическими электродами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид ускорителя совместно с обслуживающей аппаратурой.

Устройство содержит инжектор 1, индукционные датчики 2, усилители 3, линейный ускоритель 4, источник фиксированного высокого напряжения 5, цилиндрические электроды 6, селектор скоростей 7, селектор удельных зарядов 8, блок формирования девиации частоты 9, блок сопряжения 10, электронно-вычислительную машину 11, высокочастотный конвертор 12, повышающий импульсный трансформатор 13, мишень 14, камеру высокого давления 15. Каждый из индукционных датчиков 2 соединен с входом соответствующего усилителя 3, выход первого усилителя 3 соединен с первым входом селектора удельных зарядов 8, выход второго усилителя 3 соединен с входом селектора скоростей 7 и вторым входом селектора удельных зарядов 8, выход селектора скоростей 7 и выход селектора удельных зарядов 8 соединены с входами блока формирования девиации частоты 9, выход блока девиации частоты 9 соединен с управляющим входом высокочастотного конвертора 12, выходы которого соединены с первичной обмоткой повышающего импульсного трансформатора 13, вторичная обмотка повышающего импульсного трансформатора соединена с цилиндрическими электродами 6, расположенными в камере высокого давления 15, выход третьего усилителя 3 соединен с входом блока сопряжения 10, который соединен с электронно-вычислительной машиной 11 и блоком формирования девиации частоты 9.

Устройство работает следующим образом. Инжектор 1 генерирует заряженные частицы в заданном диапазоне масс с частотой порядка 1 Гц. Заряженная частица последовательно проходит первый индукционный датчик 2, линейный ускоритель 4, второй индукционный датчик 2, цилиндрические электроды 6, расположенные в камере высокого давления, третий индукционный датчик 2 и попадает на мишень 14. Первая пара индукционных датчиков 2 и линейный ускоритель 4 предназначены для определения параметров частицы (удельного заряда Q/m и начальной скорости V0). Пролетая внутри индукционного датчика, частица наводит на него потенциал обратного заряду частице знаку. Так как датчик изготовлен из металла, то его поверхность эквипотенциальна, а значит, не имеет значения, с какой части снимать напряжение. По поступающим с индукционных датчиков сигналам, селектор скоростей 7 и селектор удельных зарядов 8 формируют на своих выходах цифровой код начальной скорости частицы и код ее удельного заряда. В селекторе скоростей 7 измеряются временные интервалы пролета частицей центров датчиков для первого и второго индукционных датчиков 2. Измеренные временные интервалы прямо пропорциональны скорости движения частицы. Пройдя через линейный ускоритель 4, частица получает приращение скорости. Аналогично первому датчику работает второй. По цифровым данным полученных с селектора скоростей 7 и селектора удельного заряда 8 блок формирователя девиации частоты 9 генерирует в течение непродолжительного промежутка времени управляющий сигнал с увеличивающейся во времени частотой, этот сигнал напрямую управляет силовыми каскадами высокочастотного конвертора 12, в плечи которого включена первичная обмотка повышающего импульсного трансформатора 13. На вторичной обмотке трансформатора генерируется высокое напряжение, близкое по форме к управляющему сигналу блока формирователя девиации частоты 9 и той же частоты. Уровень полученного импульсного напряжения может быть любым и ограничивается только напряжением пробоя между цилиндрическими электродами 6, для повышения пробойного напряжения цилиндрические электроды изолированы от вакуумной камеры, в которой происходит ускорение пылевых заряженных частиц и помещены в диэлектрическую камеру высокого давления 15, в которую под давлением закачен гексафторид серы. Высокое импульсное напряжение с трансформатора создает ускоряющее поле между каждой парой электродов 6. Данное поле меняется во времени синхронно с перемещением частицы в ускоряющем тракте. Параметры частоты управляющего сигнала выбираются из ряда данных, заранее заложенных в блок формирования девиации частоты 9 с ЭВМ 11. Третий индукционный датчик 2 подключен к блоку сопряжения 10 и служит для получения выходных данных о скорости частицы. Затем уже ускоренная частица попадает на мишень 14 и весь процесс повторяется. ЭВМ 11 производит статистику эксперимента и динамическое управление ускорителем.

Применение предложенного технического решения позволяет увеличить выходную скорость заряженных пылевых частиц, снизить сложность и стоимость ускорителя, при этом сохранив широкий рабочий диапазон ускоряемых частиц. Увеличение скорости происходит благодаря возможности значительно повысить напряжение, прикладываемое к каждой паре цилиндрических электродов, при этом из схемы убраны высоковольтные коммутаторы, являющиеся не надежными, дорогостоящими и сложными в управлении элементами конструкции, а формирование импульсного ускоряющего напряжения происходит в низковольтной части схемы и только потом трансформируется в высокое напряжение, посредством повышающего импульсного трансформатора. Надежность установки повышается благодаря помещению электродов в элегазовую среду, что снижает вероятность пробоя, а обслуживание ускорителя становится более безопасным для персонала, так как убрана одна из высоковольтных цепей постоянного тока.

Ускоритель высокоскоростных твердых частиц, содержащий инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, мишень, и отличающийся тем, что дополнительно установлена диэлектрическая камера высокого давления, наполненная гексафторидом серы, в которой соосно ей установлены цилиндрические электроды, введены блок формирования девиации частоты, высокочастотный конвертор, повышающий импульсный трансформатор, входы блока формирования девиации частоты соединены с выходами селектора скоростей и селектора удельных зарядов, выход блока формирования девиации частоты подключен к управляющему входу высокочастотного конвертора, в плечи которого включена первичная обмотка повышающего импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к цилиндрическим электродам.
УСКОРИТЕЛЬ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-25 of 25 items.
10.08.2016
№216.015.55d3

Ускоритель высокоскоростных твердых частиц с коррекцией вектора скорости частиц

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Ускоритель высокоскоростных твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593594
Дата охранного документа: 10.08.2016
13.01.2017
№217.015.66a1

Устройство для исследования физических явлений при высокоскоростном ударе

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Устройство для исследования физических явлений при высокоскоростном ударе состоит из ускорительного тракта, содержащего инжектор, индукционные датчики,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592060
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.77c9

Малый космический аппарат для регистрации частиц космического мусора и микрометеороидов

Изобретение относится к области космического приборостроения и может быть использовано для сбора данных о параметрах движения космических объектов - частиц космического мусора и микрометеороидов. Малый космический аппарат для регистрации частиц космического мусора и микрометеороидов состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598978
Дата охранного документа: 10.10.2016
25.08.2017
№217.015.9c85

Устройство для исследования потоков микрометеороидов и частиц космического мусора

Изобретение относится к области космического приборостроения и касается устройства для исследования потоков микрометеороидов и частиц космического мусора. Устройство включает в себя мишень, крепежный диск, лазер, ПЗС-матрицу, шаговый двигатель, двигатель диска, светодиод, фотодиод, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610342
Дата охранного документа: 09.02.2017
26.08.2017
№217.015.da3e

Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным источником ионов

Изобретение относится к области масс-спектрометрии, преимущественно для космических исследований и для применения в других областях при условиях жестких ограничений массы и габаритов. Времяпролетный масс-спектрометр снабжен ионным источником с нелинейным ускоряющим промежутком, выполненным в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623729
Дата охранного документа: 29.06.2017
Showing 21-27 of 27 items.
20.07.2014
№216.012.e218

Импульсный ускоритель твердых частиц

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Каскадный импульсный ускоритель твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, цилиндрические электроды, резисторы делителя, колонны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523666
Дата охранного документа: 20.07.2014
27.07.2014
№216.012.e5a0

Резонансный электромагнитный ускоритель с компенсацией потерь

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Резонансный электромагнитный ускоритель содержит ферромагнитный ускоряемый объект, цилиндрическую немагнитную трубку с соосно закрепленными на ней и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524574
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.09.2014
№216.012.f303

Устройство для диагностики состояния внутренней поверхности труб

Устройство относится к измерительной технике и может быть применено для выявления повреждений внутренней поверхности длинномерных труб и определения формы их поперечного сечения. Данное устройство позволяет повысить точность выявления поверхностных дефектов с одновременным обеспечением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528033
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.11.2014
№216.013.049f

Способ формообразования тонкостенных осесимметричных деталей усеченной сужающейся формы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к холодной листовой штамповке, в частности к формообразованию тонкостенных осесимметричных оболочек, и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных тонкостенных деталей усеченной сужающейся формы на прессах двойного действия. Последовательно осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532581
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.02.2015
№216.013.2282

Способ формообразования тонкостенных осесимметричных деталей усеченной сужающейся формы

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к формообразованию тонкостенных осесимметричных оболочек, и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных тонкостенных деталей усеченной сужающейся формы. Создают растягивающие усилия вдоль образующей заготовки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540287
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.229e

Устройство для изготовления пористого материала

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении пористых изделий из нетканого проволочного материала. Устройство содержит катушку с проволочным материалом и последовательно расположенные деформирующие проволочный материал узлы, первый из которых предназначен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540315
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.236c

Способ определения рациональных параметров режимов влажной очистки проточного тракта гтд

Изобретение относится к газотурбостроению и предназначено для определения рациональных параметров режимов влажной очистки проточного тракта газотурбинных двигателей (ГТД) на малоразмерной стендовой установке в заводских (цеховых) условиях. Способ включает обдувку струей сжатого воздуха и подачу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540521
Дата охранного документа: 10.02.2015
+ добавить свой РИД