Магнитная система бетатрона"

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и1 746964

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 20. 12. 77(21) 2556632/18-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹

Н 05 Н 7/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и. открытий (23) Приоритет, Опубликовано 070780, Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 07.0780 (53) УДК 621. .384.6 (088.8) (72) Автор изобретения

В. B. Васильев (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте (54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА BETATPOHA

Изобретение относится к ускорительной технике и предназначено для .ускорения электронов вихревым электрическим полем.

Известна магнитная система индукционного ускорителя электронов, содержащая магнитопровод, обмотки возбуждения и подмагничивания, подключенные к системе питания (1j.

Причем подмагничивание магнитопровода электромагнита осуществляется постоянным током с амплитудным значением, примерно равным амплитудному значению переменной составляющей тока, а возбуждение электромагнита осуществляется синусоидальным током, Такая схема возбуждения электромагнита не приводит к увеличению размаха индукции .в стали электромагI н 1 га в процессе ускорения частиц, так как значение индукции изменяется примерно от нуля до максимально допустимого, но при этом почти вдвое .уменьшается потребляемая установкой мощность и потери в стали электромагнита.

Наиболее близкой к изобретению из известных решений является магнитная система индукционного яп ускорителя, содержащая электромагнит со сплошным магнитопроводом, обмотки возбуждения, подключенные к импульсной системе питания, обмотку подмагничивания, источник постоянного тока и диод P)

Такая схема возбуждения электромагнита приводит к значительному увеличению размаха индукции в стали электромагнита в процессе ускорения частиц, так как центральный сплошной сердечник магнитопровода предварительно подмагничен до максимально допустимого значения индукции в нем.

При этом такая схема не приводит к уменьшению величины энергии, необходимой для возбуждения электромагнита ускорителя, поскольку индуктивность, включенная в цепь обмотки подмагничивания, представляет собой громоздкий энергоемкий дроссель.

Целью изобретения является уменьшение величины энергии, необходимой для возбуждения электромагнита ускорителя.

Это достигается тем, что на полюсах электромагнита уложены петлевые обмотки, которые соединяются после746964 довательно с обмоткой подмагничива .ния, причем источник постоянного тока подключен к общим точкам соединения внутренних и наружных витков петлевых обмоток, а выводы наружных витков петлевых обмоток соединены между собой через диод.

На фиг. 1 и 2 показано выполнение схемы магнитной системы бетатрона.

В статическом состоянии на сплошном магнитопроводе 1 уложены обмотки 2 возбуждения и обмотка 3 подмагничивания, соединенная последовательно с уложенными на полюсах магнитопровода 1 петлевыми обмотками 4. Обмотки 2 возбуждения подключены к емкостному накопителю 5 импульсной сис- 15 темы питания через коммутирующее устройство 6. Выводы наружных витков петлевых обмоток 4 соединены между собой через диод 7, а к общим точкам соединения внутренних и наруж- 20 ных витков петлевых обмоток 4 подключен источник 8 постоянного тока.

-" :"--:-:- Йа фиг. 3 показаны эпюры изменения магнитных потоков, ToKoB è"Hàï-ряжений в схеме, где цифрами обозна чено:

9 — изменение напряжения емкостного накопителя 5;

10 — изменение ампервитков обмоткй

3 подмагничивания;

11 — изменение ампервитков обмоток 2 возбуждения;

12 — изменение ампервитков петлевых обмоток 4

13 — изменение магнитного потока (индукции) в области вакуумной камеры;

14 — изменение магнитного потока (индукции) в стали электромагнита.

Схема работает следующим образом. 40

В исходном состоянии от источника

8 постоянного тока через внутренние витки петлевых обмоток 4 и обмотку

3 подмагничивания протекает постоянный ток. Поскольку магнитопровод 1 4 электромагнита выполнен сплошным, без воздушных зазоров, то для перемагни чивания стали требуются незначительные ампервитки,В момент времени й. емкостной накопитель 5 через коммутирующее устройство б подключается к обмоткам 2 возбуждения.При этом за счет ЭДС, иаводймой на обмотке 3 подмагничивания, диод 7 включается и ток в -петлевых обмотках 4 начинает изменяться, 3а счет амиЕрвитков, наводимых в обмотке 3 подмагничивания, пе- ременный магнитный поток, создаваемый обмотками 2 возбуждения, делится на две части. Первая часть, пропорци. ональная ампервиткам обмотки 3, вы- 60 тесняется из центрального сердеч™ика и замыкается через воздушный межполюс йый зазор. Другая часть, обратно пропорциональна ампервиткам обмотки 3, пронизывает центральный сердечник 65 (кривая 14 на фиг. 3), При, этом управляющее поле в воздушном межполюсном зазоре электромагнита складывается из поля, создаваемого ампервитками петлевых обмоток 4, и поля, вытесняемого из центрального сердечника электромагнита ампервитками обмотки 3 (кривая 12 на фиг. 3). Это поле. удерживает электроны на равновесной орбите и изменяет свою величину от нуля до максимально допустимого значения. Магнитный поток, пронизывающий центральный сердечник и изменяющийся от максимально допустимого отрицательного значения до максимально допустимого положительного значения, создает вихревое электрическое поле

У необходимое для ускорения частиц.

Выполнение бетатронного соотношения (удвоенное значение индукции на равновесной орбите равно. среднему значению изменения индукции в -круге орбиты) осуществляется выбором сооТветствующего коэффициента трансформации обмоток 2 и 3 и числа витков петлевых обмоток.

В момент времени t>, после окон- чания цикла ускорения, в обмотках 2, 3 и 4 формируется спадающая часть импульса тока. При этом энергия, отдаваемая емкостным накопителем 5 в магнитное поле электромагнита за время в течение времени обратно рекуперйрует в накопйтель 5.

Поскольку в предлагаемой схеме замыкание центрального воздушного зазора не требует наличия громоздкой энергоемкой индуктивности в цепи обмотки подмагничивания, энергия, требуемая для возбуждения электромагнита, по сравнению с .известными схемами существенно (на 30-40%) уменьшается. формула изобретения

Магнитная система бетатрона, содержащая электромагнит со сплошным магнитопроводом, обмотки вбзбуждения, подключенные к импульсной системе питания, обмотку подмагничивания, источник постоянного тока и диод, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения энергии, требуемой для возбуждения электромагнита, на его полюсах уложены петлевые обмотки, соединенные последовательно с обмоткой подма ничивания, причем источник постоянного тока подключен к общим точкам соединения внутренних и наружных витков петлевых обмоток, а выводы наружных витков петлевых обмоток соединены между собой через диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 2660678, кл. Н 05 Н 7/04.

2. Авторское свидетельство СССР ф 524477, кл. Н 05 Н 7/04, 1975 (прототип) .

7469б4 аг.

Составитель Н. Валуев

Редактор Т. Клюкина Техред И.Асталош Корректор Н. Стец

Заказ 4968/49 Тираж 885,Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Уж .ород, ул. Проектная, 4