Электромагнит кольцевого ускорителя заряженных частиц

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТ КОЛЬЦЕВОГО УСКОРИТЕЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий четное количество пар полюсов чередующейся азимутальной протяженности , расположенных по окружности. с установленными на них обмотками возбуждения для создания в межполюсных зазорах чередующихся по направлению магнитных полей, а также магнитопроводы обратных магнитных потоков , отличающийся тем, что, с целью уменьшения веса и габаритов электромагнита при сохранении величин полей в межполюсных зазорах, магнитопроводы выполнены в виде идентичных ферромагнитных шайб, на которых закреплены полюса, и стоек между шайбами, установленных напротив внешних сторон полюсов большей азимутальной протяженности, при этом i характерное расстояние между полюсами по азимуту L связано с высотой (Л полюса h и величиной межполюсного зазора S соотношением 2h- S L. с 00 О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (Я) 4 Н 05 Н 13/08 "з

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с установленными на них обмотками возбуждения для создания в межполюсных зазорах чередующихся по направлению магнитных полей, а также магнитопроводы обратных магнитных потоков, отличающийся тем, что, с целью уменьшения веса и габаритов электромагнита при сохранении величин полей в межполюсных зазорах, магнитопроводы выполнены в виде идентичных ферромагнитных шайб, на которых закреплены полюса, и стоек между шайбами, установленных напротив внешних сторон голюсов большей азимутальной протяженности, при этом характерное расстояние между полюсами по азимуту L связано с высотой полюса h и величиной межполюсного зазора о соотношением 2Ь+ 3 ю ..

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3484224/24-21 (22) 23.08.82 (46) 30.11.86. Бюл. Р 44 (72) А.С.Федоров и И.А.Шукейло (53) 621.384.6(088.8) (56) Линев А.Ф. и др. Киевский 240— сантиметровой изохронный циклотрон.

Труды IV Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, т.2, с.28.

Дж.Ливингуд. Принципы работы циклических ускорителей. Изд-во иностранной литературы. М., 1963, с.331-344. (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТ КОЛЬЦЕВОГО

УСКОРИТЕЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий четное количество пар полюсов чередующейся азимутальной протяженности, расположенных по окружности, „„SU,» 1128761 А

11787б1

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано, например, при сооружении радиально-секторных ускорителей с аэимутальной вариацией магнитного поля.

Известны циклические ускорители типа циклотронов с азимутальной BB риацией магнитного поля. Электромагниты этих ускорителей имеют в основном двухъяремную конструкцию . две вертикальные боковые стойки расположены между верхней и нижней горизонтальными балками,, к которым прикреплены цилиндрические полюса с обмотками возбуждения. Установленные на

15 поверхности полюсов секторы и корректирующие обмотки формируют в рабочем зазора управляющее магнитное поле, постоянное во времени. На установках подобного типа можно ускорять заря20 женные частицы до энергии порядка

100 МэВ.

Конструктивно-технические ограничения черезмерное увеличение веса и сложность обеспечения глубокой азимутальной вариации поля) делают непригодным использование такого типа ускорителя для получения пучков более высоких энергий. 30

Переход от конструкции магнитааналога со сплошным полюсом к кольцевой системе, пе содержащей железа в центре, сделало возможным ускорять частицы до гораздо больших энергий в фаэотронном режиме, Наиболее близким к изобретению техническим решечием является радиально-секторный ускоритель с азимута тьной вариацией маг— нитного поля. Его электромагнит состоит из 2N отдельных С вЂ образн магнитов, расположенных по кольцу и разделенных между собой прямолинейными промежутками. Магнитопроводы магнитов состоят из вертикальных стоек, к которым консольно прикреплены верхние и нижние балки. На концах балок установлены полюса, между которыми, в межполюсных зазорах, сформировано магнитное поле, созданное обмотками возбуждения, расположенными на полюсах. Магнитное поле в каждом иэ последующих зазоров имеет противоположное направление, при этом абсолютное значение напряженности поля и его градиент одинаковы.

Прототипу присущ существенный недостаток, а именно: наличие магнитов с обратным направлением поля вызывает увеличение длины орбиты. В результате этого возрастает общий вес.

Цепью настоящего изобретения являстся уменьшение веса и габаритов электромагнита при сохранении величин полей в межполюсных зазорах.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагните кольцевого ускорителя заряженных частиц, содержащем четное количество пар полюсов чередующейся азимутальной протяженности, расположенных по окружности, с установленными на них обмотками возбуждения для создания в межполюсных зазорах чередующихся по направлению магнитных полей, а также магнитопроводы обратных магнитных потоков, магнитопроводы выполнены в виде идентичных ферромагнитных шайб, на которых закреплены полюса, и стоек между шайбами, установленных напротив внешних сторон полюсов большей аэимутальной протяженности, при этом характерное расстояние между полюсами по азимуту Ь связано с высотой полюса h и величиной межполюсного л зазора д соотношением

2h + 8 > L.

Применение шайб позволяет объединить в магнитном отношении магнитопроводы, в резуль-.ате чего обратный магнитный поток каждого межполюсного зазора частично или полностью минует стойку, замыкаясь по шайбам на соседние полюса. А так как расстояние между соседними межполюсными зазорами L меньше, чем высота стойки, то примерно пропорционально разности этих размеров сокращается вес магнитопровода.

В частном случае, когда электромагнит состоит из идентичных межполюсных зазоров, необходимость в стойках отпадает вообще, но при этом возникает необходимость расставить по кольцу между нижней и верхней шайбами стойки иэ немагнитного -материала.

На фиг.1 представлен частичный вертикальный разрез электромагнита радиально-секторного кольцевого ускорителя в линейной развертке; на фиг.2 — электромагнит в плане. Для упрощения обмотки возбуждения на полюсах не показаны.

Электромагнит содержит 2N нижних полюсов 1 и 2N верхних полюсов 2.0ни закреплены на нижней 3 и верхней 4

1128761

Редактор Л.Бельская Техред И.Попович Корректор С.Черни

Заказ 6500/4 Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4 ферромагнитных шайбах, установленных симметрично относительно медианной плоскости. Напротив внешних сторон полюсов большей азимутальной протяженности, между шайбами, установлено

N стоек 5. В Н межполюсных промежутках 6 проходят магнитные потоки 7, а в Н межполюсных промежутках 8— магнитные потоки 9, имеющие противоположное направление.

Устройство работает следующим образом.

Магнитные потоки 7 (Р = Р + Р) и

2 1

9 (<Р <Р ++" + Р ), попадая в ферро—

1 1 1 1 магнитные шайбы 3 и 4, перераспределяются, в результате чего через стойки 5 замыкается лишь разностный маг( нитный поток 9, и P — Ч, который и определяет площадь сечения, т.е, габариты и вес. При равенстве площадей полюсов, т.е. идентичности межполюсных зазоров, Р, = Ч и необходимость в стойках отпадает (р О). Толщина шайб также уменьшается, т.к. она теперь определяется максимальной велиlt чиной составляющих Р и Р магнитно1 1 го потока Р ,!

Уменьшение числа стоек облегчает доступ к рабочему зазору ускорителя, что упрощает конструкцию и эксплуатацию ускорителя.

Устройство целесообразно использовать при разработках электромагнитов кольцевых ускорителей и ускорителей со встречными пучками, характерной особенностью которых является наличие в межполюсных зазорах одинакового по абсолютной величине магнитного поля, но последовательно чередующегося по направлению.