Бетатрон

Бетатрон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союв Советских

Социалистических

Республик

<>526230

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 300975 (2! ) 2175821/26-25 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (51)М. Кл.

Н 05 Н 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 231181, Бюллетень No 43 (5З) 4 621, 384. 6 (088 ° 8) Дата опубликования описания 231181 (72) Авторы изобретения

В.A. Чахлов, В.A. Касьянов, A.À. Мынка, В.С. Пушин и Г.В. Ерофеева

Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.N.Кирова (71) Заявитель (54) ВЕТЛТРОН

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке циклических индукционных ускорителей. 5

Известны бетатроны, в которых инжекция электронов в ускорительную камеру осуществляется инжектором, расположенным с внешней стороны камеры бетатрона, а вывод электронного пучка осуществлен методом параметрического резонанса радиальных бетатронных колебаний (1).

Такие бетатроны могут работать только в один полупериод измерения магнитного поля, что уменьшает их среднюю интенсивность, кроме того такой бетатрон характеризуется низким напряжением инжекции и малыми токами, обусловленными габаритами инжекторного устройства, а также низкой эффективностью вывода.

В известных бетатронах в случае вывода электронного пучка из ускорительной камеры он проходит в поле рассеяния полюсов и обмоток электромагнита. Для проверки пучка между стоек применяется специальное корректирующее устройство, расположенное между намагничивающими обмотками п ит лмзгнитя или питания которого необходим дополнительный генератор (2) .

Известен также бетатрон, содержащий магнитопровод, магнитные полюса, инжекторное и выводное устройства, причем электроды инжектора расположены в центральном зазоре в медианной плоскости бетатрона (3) . Размещение инжектора в центральном зазоре обеспечивает работу в обоих полупериодах тока, возбуждающего магнитные поля бетатрона, однако ставит еще более жесткие требования к электрической прочности инжекторного устройства, подводящим высоковольтным проводом, что ограничивает величину напряжения инжекции в данной конструкции.

Цель изобретения — повысить эффективность бетатрона и уменьшить его габариты и вес.

Это достигается тем, что в полюсах над областью устойчивого движения электронов сделаны кольцевые щели, над одной из которых установлено инжекторное устройство, а в другой расположено устройство вывода ускоренных электронов.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого бетатрона; на фиг. 2 — разоез A-A фиг.1.

526230

Инжекторное устройство 1 расположено над кольцевой щелью 2 полюса магнитопровода 3 и соединено с ускорительной камерой 4 патрубком 5 ° Коль. цевые щели полюса выполнены над областью б устойчивого движения электронов. Обмотка 7 электромагнита расположена между внешней стенкой ускорительной камеры 4 и стойкой 8 электромагнита. В кольцевой щели 9 резмещено окно 10 для выхода электронного пучка из ускорительной камеры 4. Меж- ду ускорительной камерой 4, блоком центральных вкладышей 11 и намагничивающей обмоткой 7 расположена обмотка 12 вывода.

Бетатрон работает следующим об- 15 разом.

В момент инжекции электронный пучок 13, формируемый внешним инжектором 1, вводится в ускорительную камеру 4 через патрубок 5. Величина индук-Я ции В магнитного поля, возбуждаемого обмоткой 7 электромагнита н щели полюса магнитопровода, согласована с ускоряющим потенциалом инжекторного устройства 1 так, что электронный пу- 2 чок 13, проходя щель 2, инжектируется в межполюсное пространство по касательной к медианной плоскости ускорителя. Под действием магнитного поля в ускоряющем зазоре, направление силовых линий которого перпендикулярно к медианной плоскости ускорителя, введенные электроны начинают двигаться по окружности с центром на оси ускорителя. При этом для обеспечения устойчивого захвата электронов в ускорение нЕобходимо выполнение услоВия В х = В х где r — радиус равновесной орбиты;

 — индукция магнитного поля на радиусе равновесной ор- ф) биты гл — радиус кривизны траектории ,электрона в щели полюса на этапе внода.

В конце цикла ускорения возмущающее поле, создаваемое обмоткой 12 вывода, смещает ускоренные электроны в направлении щели 9.

При достижении электроном магнчтного поля щели, направленного перпендикулярно к траектории электрона, он изменяет направление движения и выходит за пределы магнитопровода. Если закон изменения во времени магнитного поля в области устойчивой орбиты В и в щелях В остается неизменным, то 55 неличина гл равна величине г (г радиус кривизны траектории электрона на этапе вывода).

В случае вывода электронов через щель в полюсе магнитопровода обмотка gp электромагнита может быть выполнена сплошной, без окна для размещения инжектора и устройства проводки выведенного пучка. Величину магнитного поля и, следовательно, радиус r поворота д электрона можно регулировать размерами и конфигурацией щели в полюсе.

Таким образом, расположение:инжек" торного устройства вне электромагнита бетатрона и ввод электроного пучка через щель позволяет повысить напряжение инжекции, -ак как в этом слу-. чае снимаются ограничения на размеры межэлектродных промежутков н инжекторе, а генератор высокого напряжения может располагаться в непосредственной близости от него. Поэтому дажев. бетатронах на энергии порядка

6-10 МэВ можно повысить напряжение инжекции до 300-400 кВ. В настоящее время на таких установках предельным является напряжение инжекции порядка 60 кВ.

Вывод электронов через щель в полюсе позволяет увеличить число частиц, выведенных за пределы магнитопровода благодаря тому, что поля рассеяния щели локализованы в небольшой области.

Известно, что при прохождении выведенного пучка в области полей рассеяния обмоток и полюсов электромагнита теряется до 30% пучка. При выводе электронов через кольцевую щель в полюсе можно избежать этих потерь.

Отсутствие обмотки коррекции и генератора для ее питания, а также возможность выполнения обмотки электромагнита сплошной, без окна для установки инжектора, уменьшает габариты бетатрона, примерно вдвое снижает массу установки для бетатронов в диапазоне энергнй 3-10 МэВ.

Кроме того, возможна работа в обоих полупериодах возбуждающего синусоидального тока без применения двух инжекторов, причем в предложенном бетатроне вйведенный пучок электронов, ускоренных как на положительной, так и отрицательной полуволне тока, направлен в одну сторону.

Формула изобретения

Бетатрон,содержащий магнитопровод, магнйтные полюса, инжекторное и выводное устройство, о т л и ч а ю— шийся тем,. что, с целью повышения эффективности бетатрона и уменьшения его габаритов и неса, в полюсах над областью устойчивого движения электронов сделаны кольцевые щели, над одной из которых установлено инжекторное устройство, а в другой расположено устройство вывода ускоренных электронон.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3805202, кл. Н 05 Н 1966.

2. ПТЭ Р 3, 1975, с. 32-33.

3. Авторское свидетельство СССР 9 215355 кл. Н 05 Н, 30.01.67.

526230

Во Гр

Фиг, ) A-А ие. 2

Корректор Г. Решетник

Редактор Е. Месропова Техред Й.Рейвес

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10636/1 Тираж 89 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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