Полюс бетатрона

Полюс бетатрона, содержащий центральный сердечник и расположенные вокруг него гребни, отличающийся тем, что, с целью снижения веса и улучшения условий охлаждения полюса, между центральным сердечником и гребнями выполнены зазоры равной или периодически повторяющейся по азимуту ширины.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано при разработке бетатронов промышленного применения.
Целью изобретения является снижение веса устройства и улучшение условий охлаждения полюса путем перераспределения магнитного потока по ферромагнитному материалу полюса и одновременному созданию дополнительных каналов для прохода хладагента.
На фиг. 1 изображен полюс бетатрона, поперечное сечение; на фиг. 2 тот же полюс бетатрона в плане; на фиг. 3, 4, 5 варианты выполнения полюса; на фиг. 6 изменение по радиусу показателя спада магнитного поля в бетатроне.
Устройство содержит центральный сердечник 1 и гребни 2. Между сердечником и гребнями выполнены зазоры 3. Зазоры 3 могут быть выполнены между сердечником и всеми гребнями либо между сердечником и частью гребней (фиг. 3). Зазоры выполняют равной ширины либо ширина их периодически повторяется в зависимости от номера гребня (фиг. 2). Выполнение периодически повторяющихся зазоров приводит к появлению дополнительной модуляции поля по азимуту, что вызывает дополнительную фокусировку частиц при их движении на соответствующих участках. Конкретная ширина h зазоров зависит от габаритных размеров сердечника 1, гребней 2 и величины межполюсного зазора . Если зазоры 3 выполнены между сердечником 1 и частью гребней 2, то все гребни должны быть установлены с чередованием по азимуту. Порядок чередования может быть различным, но необходимо, чтобы гребней одного размера было не менее двух.
Торцовая поверхность 4 полюса, обращенная к межполюсному зазору, может быть выполнена профилированной поверхностью 5. Форма поверхности 5 обычно подбирается с учетом общего числа гребней N и величины межполюсного зазора так, чтобы обеспечить получение среднего по азимуту показателя спадания <n> в районе равновесной орбиты около 0,6. Возможное положение равновесной орбиты показано на фиг. 2, 3, 4 пунктиром. Гребни могут быть прямоугольной формы, часть периодически расположенных гребней или все гребни могут иметь фаски 6 либо иметь клинообразную форму 7. Пластины 8 ферромагнитного материала могут располагаться вдоль оси 9 каждого гребня, поперек, под углом или "елочкой". Детали крепления не показаны, но полюс можно изготовить за одно целое с ярмами и станками электромагнита либо съемным. В последнем случае ферромагнитный материал помещается в специальную оправку.
Устройство работает следующим образом. При возбуждении тока в намагничивающих обмотках бетатрона (на фигурах не показаны) в рабочем зазоре между двумя полюсами бетатрона возбуждаются переменное во времени ведущее и переменное во времени ускоряющее магнитные поля. Инжектируемые в бетатрон ускоряемые частицы (электроны) при этом ускоряются вихревым электрическим полем и удерживаются на орбите за счет этого поля по радиусу.
Влияние зазоров 3 на структуру поля изучалось методом математического модулирования. На фиг. 6 показано изменение показателя спадения поля n(r). Магнитное поле рассчитывалось для случая, когда оно формировалось полюсами, изображенными на фиг. 3. Зазор h составлял 1 10^-2 при следующих параметрах: r=2 10^-2 м, r_н=7,5 10^-2 м, r₀=4,5 10^-2 м, d(r) const 4 10^-2 м. Эти параметры соответствуют бетатрону МИБ-4. Изменение показателя спадания поля, соответствующее кривой А, рассчитано для азимутов, совпадающих с осью одного из гребней, которые не имеют зазоры с центральным сердечником. Кривая Б показывает, как изменяется показатель спадания, если между сердечником 1 и гребнем 2 выполнен зазор 1 10^-2 м. Кривые А и Б показывают, что зазоры между сердечником и гребнями не ухудшают структуру управляющего поля. Таким образом, данная конструкция полюса позволяет улучшить условия охлаждения полюсов и уменьшить массу ферромагнитного материала.
Изобретение относится к области ускорительной техники. С целью снижения веса полюса бетатрона и улучшения условий его охлаждения путем перераспределения магнитного потока по ферромагнитному материалу полюса и одновременному созданию дополнительных каналов для прохода хладагента между центральным сердечником 1 и гребнями 2 выполнены зазоры 3 равной ширины или ширина их периодически повторяется по азимуту ширины. 6 ил.