Электромагнит кольцевого ускорителя заряженных частиц

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 111) б 1)4 Н 05 Н 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ с установленными на них обмот возбуждения для создания в межполюсных зазорах чередующихся по направлению магнитных полей, а также магнитопроводы обратных магнитных потоков, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения веса и габаритов электромагнита при сохранениивеличин полей в межполюсных зазорах,магнитопроводы выполнены в виде идентичных ферромагнитных шайб, на которых закреплены полюса, и стоек между шайбами, установленных напротиввнешних сторон голюсов большей азимутальной протяженности, при этомхарактерное расстояние между полюсами по азимуту 1. связано с высотойполюса Ь и величиной межполюсного зазора о соотношением 2 Ь+ о ) 1 усГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Линев А.Ф. и др. Киевский 240- сантиметровой изохронный циклотрон Труды 17 Всесоюзного совещания по корителям 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,28761 АИзобретение 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 вариацией магнитного поля. Электромагниты этих ускорителей имеют в основном двухъяремную конструкцию: двевертикальные боковые стойки расположены между верхней и нижней горизонтальными балками к которым прикреплены цилиндрические полюса с обмотками возбуждения. Установленные на15поверхности полюсов секторы и корректирующие обмотки формируют в рабочемзазора управляющее магнитное поле,постоянное во времени. На установкахподобного типа можно ускорять заря 20женные частицы до энергии порядка100 МэВ,Конструктивно-технические ограничения чрезмерное увеличение веса и сложность обеспечения глубокой азимутальной вариации поля) делают непригодным использование такого типа ускорителя для получения пучков более высоких энергий. 30Переход от конструкции магнита- аналога 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 аэимутальной вариацией магнитного поля. Его электромагнит состоит из 2 И отдельных С-образных 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 вкаждом 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 Н и величиной межполюсноголзазора д соотношением2 Ь + о ) Ь.Применение шайб позволяет объединить в магнитном отношении магнитопроводы, в результате чего обратный магнитный поток каждого межполюсногозазора частично или полностью минует стойку, замыкаясь по шайбам на соседние полюса, А так как расстояниемежду соседними межполюсными зазорами Ь меньше, чем высота стойки, то примерно пропорционально разности этих размеров сокращается вес магнито провода.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 2 Н нижних полюсов 1 и 2 И верхних полюсов 2,0 ни закреплены на нижней 3 и верхней 41128761 хред И. Попович Корректор С.Черн едактор Л.Бель Подпта СССРтий Заказ 6 ко отк д.4/ а вьдственно-полиграфическое предприятие,г.У,ул.Проектная,ферромагнитных шайбах, установленных симметрично относительно медианной плоскости. Напротив внешних сторон полюсов большей азимутальной протяженности, между шайбами, установлено Н 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:сР+ Р) и2 1 9 (Р Р +р +Р), попадая в ферромагнитные шайбы 3 и 4, перераспределяются, в результате чего через стойки 5 замыкается лишь разностный магнитный поток 9,ВЧ - С 1, который и определяет площадь сечения, т.е, габариты и вес. При равенстве площадей Тираж 765ИИПИ Государственногопо делам изобретений3035, Москва, Ж, Р полюсов, т,е. идентичности межполюсных зазоров, Р, =и необходимость в стойках отпадает Р0). Толщина шайб также уменьшается, т.к. она теперь определяется максимальной велиНчиной составляющих Р и Р магнитно 1 1го потока Р, 1Уменьшение числа стоек облегчает доступ к рабочему зазору ускорителя, что упрощает конструкцию и эксплуатацию ускорителяУстройство 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.