Бетатрон

3 нс ч Ффйеа 1 юв 1 вн нч 1 ч" ня ьммэ Фг иом, й М ь ФОПИИЗОБРЕТЕНИЯ Совв Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. Н 05 Н 11/00 Государственный комитет СС С Р но делам изобретений и открытий(5 З) УД 621, 384,61088. 8) Дата опубликования описания 23.11.81(72) Авторы изобретения В.А. Чахлов, В,А, Касьянов, А.А. Мынка, В.С. Пушин и Г,В. Ерофеева Научно-исследовательский институт ядерной физики,электроники и автоматики при Томском ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красного Знамениполитехническом институте им. С.М.1(ирова(71) Заявитель 154) БЕТАТРОН Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке циклических индукционных ускорителей. 5Известны бетатроны, в которых инжекция электронов в ускорительную камеру осуществляется инжектором, расположенным с внешней стороны камеры бетатрона, а вывод электронного пучка осуществлен методом параметрического резонанса радиальных бетатронных колебаний 1.Такие бетатроны могут работать только в один полупериод измерения магнитного поля, что уменьшает их среднюю интенсивность, кроме того такой бетатрон характеризуется низким напряжением инжекции и малыми токами, обусловленными габаритами инжекторного устройства, а также низкой эффек О тивностью вывода.В известных бетатронах в случае вывода электронного пучка из ускорительной камеры он проходит в поле рассеяния полюсов и обмоток электромагнита. Для проверки пучка между стоек применяется специальное корректирующее устройство, расположенное между намагничивающими обмотками питлмдгиитя. Пли питания которого ЗО необходим дополнительный генератор 2).Известен также бетатрон, содержащий магнитопровод, магнитные полюса,инжекторное и выводное устройства,причем электроды инжектора расположены в центральном зазоре в медианнойплоскости бетатрона 13 . Размещениеинжектора в центральном зазоре обеспечивает работу в обоих полупериодахтока, возбуждающего магнитные полябетатрона, однако ставит еще болеежесткие требования к электрическойпрочности инжекторного устройства,подводящим высоковольтным проводом,что ограничивает величину напряженияинжекции в данной конструкции.Цель изобретения - повысить эффективность бетатрона и уменьшить егогабариты и вес,Это достигается тем, что в полюсах над областью устойчивого движения электронов сделаны кольцевые щели, над одной из которых установленоинжекторное устройство, а в другойрасположено устройство вывода ускоренных электронов,На фиг, 1 показана схема предлагаемого бетатрона; на фиг. 2 - разоез А"А фиг.1.Инжекторное устройство 1 расположено над кольцевой щелью 2 полюса магнитопровода 3 и соединено с ускорительной камерой 4 патрубком 5Коль цевые щели полюса выполнены над областью б устойчивого движения электронов, Обмотка 7 электромагнита расположена между внешней стенкой ускорительной камеры 4 и стойкой 8 электромагнита, В кольцевой щели 9 резмещено окно 10 для выхода электронного пучка из ускорительной камеры 4, Меж-ду ускорительной камерой 4, блоком центральных вкладышей 11 и намагничивающей обмоткой 7 расположена обмотка 12 вывода.Бетатрон работает следующим об разом.В момент инжекции электронный пучок 13, формируемый внешним инжектором 1, вводится в ускорительную камеру 4 через патрубок 5. Величина индук-Я ции В 4 магнитного поля, возбуждаемого обмоткой 7 электромагнита н щели полюса магнитопровода, согласована с ускоряющим потенциалом инжекторного устройства 1 так, что электронный пу чок 13, проходя щель 2, инжектируется в межполюсное пространство по касательной к медианной плоскости ускорителя, Под действием магнитного поля в ускоряющем зазоре, направление силовых линий которого перпендикулярно к медианной плоскости ускорителя, введенные электроны начинают двигаться по окружности с центром на осиускорителя. При этом для обеспеченияустойчивого захвата электронов в З 5ускорение нЕобходимо выполнение услоВия Вх = В ггде г - радиус равновесной орбиты;В - индукция магнитного поляна радиусе равновесной орбитыгл - радиус кривизны траектории,электрона в щели полюса наэтапе внода,В конце цикла ускорения возмущающее поле, создаваемое обмоткой 12 вывода, смещает ускоренные электроны внаправлении щели 9.При достижении электроном магнчтного поля щели, направленного перпендикулярно к траектории электрона, онизменяет направление движения и выходит за пределы магнитопровода. Еслизакон изменения во времени магнитногополя в области устойчивой орбиты В и в щелях В остается неизменным, то 55 неличина г) равна величине г (г радиус кривизны траектории электронана этапе вывода) .В случае вывода электронов через щель в полюсе магнитопровода обмотка що электромагнита может быть выполнена сплошной, без окна для размещения ин" жектора и устройства проводки выведенного пучка. Величину магнитного поля и, следовательно, радиус г поворота д электрона можно регулировать размера- ми и конфигурацией щели в полюсе.Таким образом, расположение:инжек" торного устройства вне электромагнита бетатрона и ввод электроного пучка через щель позволяет повысить напряжение инжекции, так как в этом случае снимаются ограничения на размеры межэлектродных промежутков н инжекторе, а генератор высокого напряжения может располагаться в непосредственной близости от него, Поэтому даже.в. бетатронах на энергии порядка ЬМэВ можно повысить напряжение инжекции до 300-400 кВ. В настоящее время на таких установках предельным является напряжение инжекции порядка 60 кВ.Вывод электронов через щель в полюсе позволяет увеличить число частиц, выведенных за пределы магнитопровода благодаря тому, что поля рассеяния щели локализованы в небольшой области.Известно, что при прохождении выведенного пучка в области полей рассеяния обмоток и полюсов электромагнита теряется до 30 пучка. При выводе электронов через кольцевую щель в полюсе можно избежать этих потерь,Отсутствие обмотки коррекции и генератора для ее питания, а также возможность выполнения обмотки электромагнита сплошной, без окна для установки инжектора, уменьшает габариты бетатрона, примерно вдвое снижает массу установки для бетатронов в диапазоне энергнй 3-10 МэВ.Кроме того, возможна работа в обоих полупериодах возбуждающего синусоидального тока без применения двух инжекторов, причем в предложенном бетатроне вЫведенный пучок электронов, ускоренных как на положительной, так и отрицательной полуволне тока, направлен в одну сторону,Формула изобретенияБетатрон, содержащий магнитопровод,магнйтные полюса, инжекторное и выводное устройство, о т л и ч а ю -щ и й с я тем что, с целью повышения эффективности бетатрона и уменьшения его габаритов и неса, в полюсах над областью устойчивого движения электронов сделаны кольцевые щели, над одной из которых установлено инжекторное устройство, а в друго 6расположено устройство вывода ускоренных электронон.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Р 3805202,кл. Н 05 Н 1966.2, ПТЭ Р 3, 1975, с, 32-33.3. Авторское свидетельство СССРФ 215355 кл. Н 05 Н, 30,01,67.526230 Во Гр Фиг, 1 А-А Корректор Г, Решетник Редактор Е. Месропова Техред Й,Рейвес Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 10636/1 Тираж 893 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5