Бетатрон

Бетатрон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОЮТСНИХ

CCUW

РЕСПУБЛИК

mO a 05 Н 11 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автсииамм свидатвъатвм (21 ) 1974370/26-25 (22) 03,12,73 » (46) 15 ° 02 ° 84. Бюп. Р 6 .(72) В.Л,Чахлов, A.A.Ôèëèìîíîâ и Н,К.Шумихина (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехническом институте им.С.И .Кирова (53) 621,384.6(088.8) (54)(57! БЕТАТРОН, содержащйй полюс ные наконечники и обратный магнитопровод, набранный из пластин электротехнйческой стали и обеспечивающий

„.SU„„ 492247 А прохождение ускоряющего и управляя = щего магнитных потоков, намагничива- ющую обмотку- и фазосдвйгающий элеч мент, обеспечивающий отставание,ускоряющего потока, о т л и ч à loшийся тем, что, с целью повышения конечной энергии ускоренных .электронов без увеличения габаритов и веса электромагнита, фаэосдвигающий элемент выполнен из пластин электротехнической стали и является час.тью обратного магнитопровода, причем пластины расположены по отношению к ускоряющему потоку под углом.

492247

Изобретение относится к ускорителям заряженных частиц, а именно к индукционным ускорителям электроновбетатронам.

Известны бетатроны, содержащие полюсные наконечники и обратные магнитопроводы, набранные из пластин электротехнической стали и обеспечивающие прохождение ускоряющего и уп« равляющего магнитных потоков, намагничивающую обмотку и фазосдвигающий элемент, обеспечивающий смещение по фазе ускоряющего потока относительно управляющего для повышения конечной энергии электронов за счет увеличения напряженности магнитного поля-.

Недостатком известных беМатронов является то, что сдвиг по фазе осуществляется при помощи дополнительной обмотки, размещаемой на центральных вкладышах и нагруженной на активное сопротивление. размещение эк- 20 ранирующей обмотки в рабочем зазоре приводит к нарушению пространственного распределения магнитного поля, а в ускорителях с малой рабочей апертурой занимает значительную часть рабочего зазора, что приводит к снижению величины ускоряемого заряда или, при сохранении его, к увеличению габаритов и веса электромагнита.

Целью изобретения является повыше-30 ние конечной энергии ускоренных электронов без увеличения габаритов и веса электромагнита.

Это достигается тем, что в предлагаемом бетатроне фазосдвигающий 35 элемент выполнен из пластин электротехнической стали и является частью обратного магнитопровода, причем пластины расположены по отношению к ! ускоряющему потоку под некоторьм уг- 4р лом.

На фиг.1 схематически изображен электромагнит предлагаемого бетатрсна, разрез (показано распределение магнитных потоков в рабочем простран-4g стве); на фиг.2 - сечение магнитопровода бетатрОна по ярму и схема перераспределения магнитного потока в ярме; на фиг.3 — электромагнит бетатрона, сечение (показано распределение потоков), на фиг.4 — сечение по полюсному наконечнику магнитопровода бетатрона конструкции, показанной на фиг.3, а также перетекание магнитного потока; на фиг,5 — электромагнит бетатрона с азимутальной вариацией управляющего магнитнбго поля и распределения магнитных потоков; на фиг,б — сечение по полюсному наконечнику бетатрона конструкции„ представленной на фиг.5 и схема бО перетекания потока; на фиг.7 - картина временного распределения Чо при наличии перераспределения потоков (кривая 1) и при отсутствии его (кривая 2).

Все электромагниты бетатронов, представленные на фиг.1,3 и 5, имеют намагничивающую катушку 1 и обратный магнитопровод, состоящий из стоек 2, ярем 3, полюса 4, профилированных полюсных наконечников 5 и центрального блока, включающего в себя центральные вкладыаи 6 и немагнитные прокладки 7.

При работе бетатрона для обеспечения неизменности положения радиуса равновесной орбиты в любой момент времени, должно выполняться соотношение (Н) 2

"о где (Н > -Ф„ /2 Й yp - средняя напряженность магнитного поля в круге радиуса равновесной орбиты.

Поток, обозначенный на фиг.1, 3 и

5 как Ф с, обычно называют ускоряющим потоком.. Он складывается из потокак протекающего в круге- радиуса центральных вкладышей - и в кольце, ограниченном радиусами О и

Управляющий поток, который обозначен на фиг.1, 3 и 5 Ф )„ проходит в кольце, ограниченном наружным радиусом полюсов п я радиусом центральных вкладышей Г

Hp - напряженность магнитного поля на радиусе равновесной орбиты.

Возникновение отставания по фазе ускоряющего потока Ф у от управляющего Ф д„за счет выполнения магнитопровода, в котором на определенном участке пластины электротехнической стали установлены под уг)лом к направлению ускоряющего потока, рассмотрим более подробно на примере электромагнита, изображенного на фиг,1 и 2, Как видно из фиг,2 (рассматриваем, например, для шестистоечного электтромагнита одну шестую часть магнитопровода) ускоряющий поток в теле полюса проходит в треугольнике ОСЕ, а управляющий - в Части кольца ABHK.

Если ярмо магнитопровода выполнено одинаковой высоты, например равной

hip = гя /2, а также с равномерным по дуге КН коэффициентом заполнения К>, то в центральной части ярма, примыкающей к полюсу по дуге ЛМ, индукция превышает срецнюю индукцию в полюсе на величину равную отношению суммарной площади треугольника OAR и части кольца АВЛМ к площади сечения яр- ° ма, равного Ъ 0„, а в крайних частях ярма, примыкающих к полюсу по дугам KJI и МН, будет меньше В среднего во столько раз, во сколько отношение площадей треугольников ВМН

492247 и АКЛ соответственно меньше плсицадей Ъу „и Л 8к„, Таким образом, в ярме этого магнитЖровода оказываются участки с различной загрузкой магнитным потоком. Поэтому часть магнитного потока из центральной части ярма переходит s боковые. При этом перераспределяющий поток направлен под углом к пластинам стали, из которых набран магнитопровод.

Как видно из фиг.2, большая часть ускоряющего потока проходит через центральную часть ярма, следовательно и большая его часть претерпевает экранирующее воздействие .плас-. тин стали магнитопровода, в то. время, как часть управляющего потока нз областей КАЛ и ИВН проходит только вдоль пластин магнитопровода, и естественно, не испытывает зкрани- 29 рующего действия пластин.

Таким образом, суммарный ускоряющий поток Ф уск оказывается сдвинутым по отисшению к суммарному по кольцу управляющему потоку в сторону 25 отставания на определенный угол, Íàличие этого сдвига позволяет повысить индукцию в стали центральных вкладышей, т.е, позволяет работать в области перегиба основной кривой намагни- у» чивания применяемого типа электротехнической стали.

При этом в стали магнитопровода возникают дмщлнительные потери,однако они не превышают потерь, возникающих в дополнительной. экранирующей обмотке известного бетатрона.

На фиг.7 представлена зависимость изменения радиуса равновесной орбиты,(крнвая 1) при наличии перетекания ускоряющего потока. Здесь же для сравнения (кривая 2 ) показано временное положение радиуса равновесной орбиты в этом же зазоре, но при от-! сутствии перетекания магнитного потока.

Аналогичное отставание ускоряющего потока возникает и в магнитопроводе электромагнитов, представленных на фиг.3 4 и 5,6.. Однако в этих конструкциях участками магнитопровода, в котором ускоряющий поток проходит под углом к плоскости пластин стали, является не ярмо, а полюсные наконечники.

Таким образом, в предлагаемом бетатроне без дополнительных элементов, например.экранирующнх обмоток, конструкция магнитопровода обеспечивает появление фазового сдвига между ускоряющим н управляющим потоками, который, в свою оЧередь, как и в известном бетатроне с экранирующей обмоткой, позволяет увеличить конечную энергию ускоренных электронов.

492247

Редактор О.Юркова Техред С.Мигунова Корректор В.Бутяга

° е»»»Л» е

Заказ 1101/4 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Филиал ППП -"Патент", г.ужгород, ул.Проектная, Ф