Способ создания вихревого электрического поля

(51) Ч. Кл, Н 051 т 11/00 соединением заявки Государствеииыи комите 32) Приоритет -Совета Мииистров Ссс во аслам изобретееий плетень М 17 у бликованс 05.05 5) ДК 62138161088.8) открытий а опубликования описания 03.11.7 Авторизобретени М. Шендерови(71) Заявитель 54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВИХРЕВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯскорительеой скорения за- ндукцнонных Изобретение относится :к утехнике, а,именно к способам уряженных частиц с помощью иускорителей.Известен, способ 1 ссздания вихревого электрического поля в 1 индукционнсм ускорителе с ферромагнитным серлечни 1 ком путем перематпичиван:1 я ферромагнети 1 ка, применяемый в линейных бетатронах. По этому способу вихревое электрическое поле на оси сердечника получают путем создания с,помощью обмотки азимутальното 1 импулыеного магнитного поля, кдто 1 рое создает меняющийся во:времени магнитный поток в сердечнике.Однако 1 при 1 полученови,вихревых электрических полей на о 1 ди сердечников таким способом ускоряющее напряжение на,одну ячейку не превышает прнложен 1 ного к ячейке нмаульсного напряжения. Кроме того, дспслнительные ограничения связаны с насыщением ферромагнитных сердечников.П 1 редлагаемый способ заключается в созданиии 1 вихревого электрического, поля путем возбуждения,свободной п 1 рецессии магнитного момента намагниченного,до насыщения магнетика вокруг вектэра внешнего маг 1 нитногоИзвестно, что если между, направлением магнитного поля и на 1 пра 1 влением магнитного момента имеется отличный от нуля угол, то 1 последни 11,прецсссирует вокруг направлен;1 ямагнитного поля. Вс время,:1 рецессии изменяются вд времеви проекции магнитного момента М, .И.Л 1 тд приводит к появлениювихревых электри 1 ескпх полей.Способ создания вихревого электрическогополя заклиочается в слелующсм,Ферромагнитный сердечник намагничивают до насы 1 цения внешним магнитным полемс Н 1. После этого в материале сердечника создают .импульсное магн 11 тнсе поле, не совпадающее по направлечию с магнитным моментом фсрромагнптного ссрдечн 11 ка. В 1 результате начинается прецессия магнитного тмомен 5 та ферромагнетнка вокруг результирующеговектс 1 ра магнитного поля. Если вовремя нарастания нмпУльсного полЯ Бз меньше чет 1 веРтипериода прецессии маг 11 итного момента ферромапнетика, то вдзника 1 ощие 1 при этом впхрс 0 вые электрические поля имеют з 1 начительну 1 свеличину 111 их можчо использовать для уско 1 рения заряженчых част:1 ц,Для пояснения предлагаемого способа со здания 1 ввхревого электрического поля,рассмотрим, напрдмер, цилиндрическнй феррптовый сердечник,с отверст 1 ием вдоль дси, нзоб 1 раженный на чертеже, где Р и г - ,наружный и внутренний радиусы феррита, 1 - его длина ЗО 1 вдоль оси 2, область, занятая ферритом, заштрихована, В - обмотка, намотанная по погерхпости сердечника.Если феррит полностью насыщен, то измепение его магнритного момента М во времени описывается уравнеиием Ландау и Лифшица- МН-- " = - (НЛ,.Я - Н,М.-,) Яп 7 Н 1,(2)(3)- НМто) з 1 п 1 Н и для,напряжения на обмотке, создающей Н, 45 Сl,. = - 1 О - лЬ(Р - г)ЫВ Ж = - 4 х 10 - ЦР - г) - "-(Н М -- Н,М) з 1 пуН 1,(4) где У - число витков обмотки.Таким образом, благодаря прецессии маг. 55 нитного момента намагниченного до насыщения ферритового сердечника на его оси,возникает вихревое электрическое поле, которое можно использовать для ускорения заряженных частиц. Как видно из формулы (3), ус иоряющее поле возрастает с увеличением поперечного размера феррита, приложенного магнитного поля, намагниченности насыщения феррита и,может иметь значительную неличину,65 пде р=1,77 107 эрст -сек- гиромагнит. нос отношение (поскольку нас интересует только один период прецессии, в чзыраженип (1) не учтен диссипативный член).Пусть имеются две компоненты магнитно го поля Н, и Нкоторые, начиная с нскоторого момента 1=0, остаются постоянными. Составляющая Н., может, напри 1 мер, создаваться током пучка,:пролетающего вдоль оси 7., а Н - обмоткой, оохватывающей серлеч ппк.Раописы 1 вая уравнение (1) в цилирнлричсских координатах о, ср, 2 и не учитывая для про:тоты размагни гнвающих,полей, получаем25 Сра 1 внение с формулой (4) показывает, что напряжение па оомоткс, создающей Нр, ожет быть, сделано существенно меньше ускоряющего напряжения, Поэтому для получения большого напряжения на оси к обмотке, создающей Н, необходимо прикладывать значителыно,менышее напряжение, Это является существенным преимуществом по сравнению с линейным бегатроном, в котором ускоряющее напряжение,на ячейку не лревышает приложенного. Кроме тогов предлагаемом способе этот полезный эффект рдостигается путем намагничнвания фврромагнетика ло насыщения, т. е. в отличие от известного српособа, гле насыщение сердечника является арелным фактором, в данном случае насыщение ферромагнетика и создает полезный эффект.Возможны два конкретных, варианта осущестгвления прелл агаемого способа ускорения.По;первому из них через обмотку, намотанную на поверхности ферритового сердечника, пропускают,постоянный ток, который намагничивает феррит до насыщения в аксиальном направлении У. Поэтому в начальный момент :имеется только ркомпонента намагниченности Мга М=О, Затем вдоль оаи сердечника пропускают ускоряемый пучок, который создает поле Н В резурпьгате начинается прецессия магнитного момента и возникает вихревое электрическое поле на оси.преимуществом этого варианта является тот факт, что для создания ускоряющих полей используются толко источник постоянного тока и ток самого пучка, т. е. не требуется никаких высокочастотных, импульсных и подобных питающих устройств. Однако, как вилно из формулы (3), при М, =0 первый полуиериод элект 1 рического поля является тормозящим. Чтобы не нрерывался ток лучка, а слело,вателыно, яе исчезало поле Н-, энергия инжектируермого,пучка должна быть достаточно велика. Второй полупериод ярзляется ускоряющим, он и дспольэуется для ускорения. Этот вариант позволяет поэтому только удвоить энергию инжектируемого пучка,Для ускорения при малой энергии пнжектируемых частиц можно применить второй вариант способа, По этому варианту кольцевой ферритовый сердечник сначала намагничивают до насьгщения в азимутальном направлении путем пропуокания вдоль его оси ускоряемого рдучка. Затем включают с рпомощью одновитковой обмотки импульсное магнитное поле ансиального направления Н. Вследствие этого возбуокдвется лрецессия рмагнитного момента и появляется вихревое электрическое ускОряющее поле на оси,сердечннков. Как видно из формулы (3), прои Мг, =0 первый полупериод этого поля является уекоряющим. Поэтому даяный вариант обеспечивает ускорение при малой энергии422361 Шендеровичышникова СоставнтелТехред А,Корректор И. Симкин едактор Т. Рыбалов Изд.858 Тираж 869 Государственного комитета Совета Минис по делам изобретений и открытий Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5Заказ 943/1416ЦНИ ПодписноСССР п. Харьк. Фил. пред. Пат инжеквируемых частиц и может дать увеличение их энергии в большое число раз. Предмет изобретения Способ создания вихревого электричеокого поля в индукционном ускорителе с ферромагнитным сердечником путем перемагничивания ферромагнетика, отличающийся тем, что ферромагнитный сердечник намагничивают до на,сыщения, затем в нем возбуждают импульсное магнитное поле с временем нарастания, 5 меньшим четверви 1 периода прецессии магнит.ного момента ферромагнетика, не оавпадающее по направлению с мапнптным моментом ферромагнитного сердечника,