Струйное мишенное устройство для получения интенсивных пучков вторичных частиц

 

Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения повышение надежности и уменьшение габаритов. Мишенное устройство для формирования струйной мишени выполнено в виде единого блока 4 из материала с большим удельным сопротивлением, внутри которого сделана замкнутая полость сложной геометрии, содержащая сливную 8 и приемную 6 камеры, напорный канал 7, сопло для формирования струйной мишени 10, камеру насоса с контактирующим на нее короткозамкнутым витком 1 кондукционного насоса. Полость заполнена жидким металлом. Магнитопровод 2 расположен так, что вертикальная часть напорного канала размещается между его полюсами. Полость витка кондукционного насоса с трех сторон охватывает ниши с магнитопроводом и соединена с верхней и нижней сторонами напорного канала 7. 1 ил.

Изобретение относится к ускорителям заряженных частиц, а именно к мишенному устройству для получения вторичных частиц высоких энергий в диапазоне от 0,01-1 Тэв с интенсивностью частиц 5˙10¹³ в импульсе. Известны мишенные устройства со стационарной мишенью, применяемые при малых интенсивностях пучка, а также сменяемые или вращающиеся мишени с охлаждением при больших интенсивностях частиц. В предельных режимах необходимость оптимизации первичного пучка в малый размер приводит к высокой плотности энерговыделения, сопровождающейся разрушением мишени, что приводит к необходимости использования в качестве мишени жидкометаллической струи из высокотемпературных металлов (свинец, медь, золото, уран). Известное устройство стационарной струйной мишени, выбранной в качестве прототипа заявляемого устройства, включает в себя камеру насоса с жидким металлом и контактирующим с ней приваренным медным короткозамкнутым, вторичным витком кондукционного насоса, трубопровод соединяющий камеру насоса с приемной и сливной камерами, и сопло для формирования струи-мишени. Недостатками известного устройства стационарной струйной мишени являются: наличие стыковочных узлов между элементами устройства и контактного сопротивления между короткозамкнутым медным витком и камерой насоса, что ограничивает применение в качестве жидкой струи-мишени высокотемпературных металлов. Это объясняется тем, что получение жидкой мишени из высокотемпературных металлов требует ее непрерывного подогрева и непрерывного перемещения в устройстве, содержащем в себе необходимый минимум расплавленного металла, и, как следствие, минимальных габаритов, Узел пайки или приварки шин короткозамкнутого витка кондукционного насоса вносит дополнительное сопротивление в цепь низковольтного индуктивного тока и является самым ненадежным элементом при его эксплуатации. В условиях же высоких температур дополнительно увеличивается химическая и электрохимическая эрозии стенок камеры насоса и ненадежность контактного перехода. Существующие способы улучшения контактного перехода методом покрытий ненадежны, так как эти пленки со временем растворяются и смываются прокаливаемым металлом, загрязняя его. Способ ультразвуковой очистки магнитострикционными вибраторами усложняет и снижает надежность устройства. Цель изобретения уменьшение габаритов и повышение надежности в эксплуатации. Цель достигается тем, что элементы струйного мишенного устройства жидкометаллическая струя-мишени, сливная и приемная камеры, сопло, напорный канал, камера насоса с короткозамкнутым витком выполнены в едином блоке, внутри которого расположена замкнутая полость, состоящая из каналов, одним из которых является канал короткозамкнутого витка кондукционного насоса, частично охватывающий ниши под магнитопровод насоса, выполненные снаружи единого блока. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от последнего меньшими габаритами и одновременным решением проблемы бесконтактного короткозамкнутого витка кондукционного насоса. На чертеже представлен общий вид устройства, на котором первичная обмотка кондукционного насоса условно не показана. Геометрия каналов, образующих замкнутую полость, условно выделена тонкими линиями, фигурными стрелками показано направление движения металла. Полюсные концы магнитопровода показаны пунктиром. Струйное мишенное устройство для получения интенсивных пучков вторичных частиц содеpжит объемный жидкометаллический виток 1, который частично охватывает полюсные концы магнитопровода 2, вставленные с двух сторон в ниши 3 единого блока 4. Этот виток гидравлически и электрически (бесконтактно) связан с плоским каналом камерой 5, соединяющим гидравлически приемную камеру 6 с напорным каналом 7, заканчивающимся сливной камерой 8 с продольной узкой щелью-соплом 9, формирующим жидкометаллическую струю-мишень 10. Устройство работает следующим образом. Магнитный поток, создаваемый в магнитопроводе 2, пронизывает канал-камеру 5, заполненную жидким металлом, и наводит ЭДС в витке 1 так, что наведенный ток замыкается только в той части канала камеры 5, которая пронизывается магнитным потоком. Взаимодействие наведенного тока, протекающего через часть плоского канала камеры 5 насоса, с магнитным потоком приводит к появлению пондеpомоторных (электромагнитных) сил, перекачивающих металл из приемной камеры 6 в напорный канал 7 и далее в сливную камеру 8, сопло 9, формирующее жидкометаллическую струю-мишень 10. Одновременно с перекачиванием металла происходит его подогрев. Пучок первичных частиц (е^- р) попадает в жидкометаллическую струю-мишень 10, где и осуществляется его конверсия в античастицы (е⁺р). Предлагаемое устройство позволяет обойтись минимумом металла, а отсутствие контакта между каналом-камерой насоса и короткозамкнутым витком насоса повышает надежность его pаботы.

Формула изобретения

СТРУЙНОЕ МИШЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕНСИВНЫХ ПУЧКОВ ВТОРИЧНЫХ ЧАСТИЦ, содержащее сливную и приемную камеры для жидкого металла, напорный канал, сопло для формирования струйной мишени, трубопровод, камеру насоса с контактирующим на нее короткозамкнутым витком кондукционного насоса, магнитопровод, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения надежности, сливная и приемная камеры, сопло, напорный канал, камера насоса с короткозамкнутым витком насоса выполнены в виде единого блока из материала с большим удельным сопротивлением, внутри которого создана замкнутая полость, заполненная жидким металлом и состоящая из каналов прямоугольного сечения, при этом вертикальная часть напорного канала расположена между полюсами магнитопровода, размещенными в прямоугольных нишах, выполненных на противоположных вертикальных сторонах блока, и отделенными от поверхностей канала стенками, а полость витка кондукционного насоса с трех сторон охватывает ниши с магнитопроводом и соединена с верхней и нижней сторонами напорного канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1