Электромагнит бетатрона

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТ БЕТАТРОНА, содержащий многостоечный обратный магнитопровод, в центре которого размещены полюса, выполненные в виде центрашьного цилиндрического сердечника с гребН51Ми, обмотку намагничивания/ охватывакнцую полюса, и обмотку вывода, расположенную на поверхности полюсов, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности вывода ускоренных электронов, гребни полюсов выполнены так, что одна из их боковых сторон направлена по радиусу, а другая - по касательной к окружности центрального сердечника. 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 05 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTH4 (21) 2920550/18-21 .(22) 13.05.80 (46) 15.01.84. Бюл. М 2 (72) A.A. Филимонов и Г.Л. Чахлов (71) Научно-исследов ательскнй институт электронной интроскопии при

Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте имени С.М. Кирова (53) 621 ° 384.6 (088.8) (56) 1. Кононов Б.А. и др. Выбор метода вывода ускоренных электронов из малогабаритного бетатрона, Труды YII межвузовской конференции йо электронным ускорителям, вып. 3, 1970, с. 36-38.

2. Авторское свидетельство СССР

- М 677136, кл. Н 05 Н 11/00, 1972.

BU„„ А (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТ БЕТАТРОНА, содержащий многостоечный обратный магнитопровод, в центре которого размещены полюса, выполненные в виде центрального цилиндрического сердечника с гребнями, обмотку намагничивания, охватывающую полюса, и обмотку вывода, расположенную на поверхности полюсов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения эффективности вывода ускоренных электронов, гребни полюсов выполнены так, что одна из их боковых сторон направлена по радиусу, а другая — по касательной к окружности центрального сердечника. е

871718

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано при разработке бетатронов с выведенным электронным пучком.

Известен электромагнит бетатрона, состоящий из шестистоечного обратного магнитопровода, намагничивающей обмотки, обмотки вывода н полюсов,.

Формирующих аксиально-,симметричное поле 11.

Недостатками его являются сложная система вывода ускоренных элементов, низкая эффективность вывода (20-30%) и большие затраты энергии на вывод. Это связано, во-первых, с нелинейностью индукции в рабочем зазоре в радиальном направлении и ее временной зависимостью и, во-вторых, с большой величиной потоков рассеяния как с намагничивающей обмотки, так и с наружной поверхности полюсов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является электромагнит бетатрона, содержащий шестистоечный магнитопровод, прлюса, состоящие из центрального сердечника и радиальных гребней, выходящих из этого сердечника, намагничивающую обмотку и обмотку вывода, расположенную за равновесной орбитой так, что ее начало cosпадает с серединой одного из гребней 21. Протяженность обмотки вывода rio азимуту — 170-180О. В этом электромагните поток рассеяния с наружной поверхности полюсов существенно уменьшен, а индукция в рабочем зазоре не имеет временной за-. висимости, так как у полюсов отсутствуют насыщающиеся части. К недостаткам описанного электромагнита следует отнести низкую эффективность вывода, так как .большую часть выведенного электронного пучка срезают стойки обратного магнитопровода,. которые расположены непосредственно у выходного окна, имеющего малую азимутальную протяженность, например для бетатрона

ПМБ-6 протяженность окна составляет около 15тт.

Целью изобретения является увеличение эффективности вывода ускоренных электронов.

Цель достигается тем, что в электромагните бетатрона, содержа- . щем многостоечный обратный магнитойровод, и центре которого размецены полюса, выполненные в виде центрального цилиндрического сердечника с гребнями, обмотку намагничивания, охватывающую полюса, и обмотку вывода, расположенную на поверхности полюсов, гребни полюсов выполнены так, что одна иэ их боковых сторон направлена по радиусу, а другая — no каса60

5

2О

55 тельной к окружности центрального сердечника.При этом гребни в плане имеют вид неравнобочной трапеции, у которой большее основание направлено по радиусу н равно радиусу полюсов, а большее из ребер примыкает к большему основанию другой трапеции. Угол между большим основанием к большим ребром зависит от количества гребней Й н определяется соотношением 2 Tt/й, Таким образом, после установки всех гребней получают полюс со сплошным неявно выраженным цилиндрическим сердечником, радиус которого равен большему из двух ребер трапеции, из которого выходят гребни.

Сечение гребней выбирают из условия протекания управляющего потока. Количество гребней однозначно связано с количеством стоек обратного магнитопровода.

На фиг.1 показано поперечное сечение электромагнита, на фиг.2— сечение A-A фиг.1.

Устройство содержит обратный магнитопровод 1 многостоечной конструкции и полюса, состоящие из центрального сердечника 2 и выходящих из него гребней 3. Полюса устанавливают так, что они .образуют рабочий зазор 4, в котором располагают ускорительную камеру 5. Намагничивающая обмотка б охватывает полюса, на поверхностях которых уложена обмотка вывода 7. Обмотка вывода, как и намагничивающая обмотка, состоит из двух одинаковых полуобмоток,. соединенных между собой последовательно и согласно.

Полюса и намагничивающую обмотку располагают внутри обратного магнитопровода, между стойками 8 которого имеется выводное окно 9.

Устройство работает следующим образом.

После того как ускоренные электроны достигнут заданной энергии, при помощи обмотки вывода 7 формируют возмущающее импульсное магнитное поле. Это вызывает увеличение амплитуды радиальных бетатронных колебаний. По достижении определенной амплитуды этих колебаний они покидают ускорительную камеру 5.

Выведенный электронный пучок имеет малый угол расходимостк. Это определяется тем, что, во-первых, управляющее поле имеет периодическую структуру, а возмущающее имттульсное магнитное поле изменяется по определенному закону в пространстве и времени, электроны, имеющие в начале вывода различные фазы колебаний, к моменту выхода нз камеры 5 имеют приблизительно одинаковые фазы колебаний.

871718

Составитель Е. Громов

Редактор Е. Зубнетова . Техред Т.Фанта Корректор 0. Билак

Заказ 1032/1 Тираж 78 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, 4

Во-вторых, изготовление гребней с наклоном к равновесной орбите приводит к увеличению фокусирующих сил, что, в свою очередь, приводит к уменьшению поперечного сечения пучка ускоренных электронов и, следовательно, угла расходимости.пучка в момент вывода.

В-третьих, линия радиальной зависимости напряженности магнитного поля между гребнями 3 из-за наклона 10 гребней также имеет наклон по отношению к орбите и, -следовательно, составляет меньший угол с направлением выведенного пучка, чем это имеет место в прототипе, в результате 15 влияние потока рассеяния на траекторию выведенных электронов будет существенно меньшим. Если при этом учесть, что азимутная протяженность выводного окна 9 увеличивается прймерно в 1,5 раза, то предложенное устройство позволяет существенно увеличить эффективность вывода.

Кроме того, направление выведенного . пучка в сторону минимальных значений управляющего поля, .изменяющегося в радиальном направлении с наклоном к равновесной орбите, приводит к уменьшению энергии, потребляемой на вывод электронов.

Таким образом, такое изготовление электромагнита бетатрона позволя-. ет, во-первых, повысить эффективность вывода ускоренных электронов примерно до 80% и, во-вторых, уменьшить энергию магнитного поля, необходимую для вывода электронов за пределы ускорителя.