Магнитная система бетатрона”

:См ,.1,. ." й1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. с присоединением заявки Мо Н 05 Н 7/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА БЕТАТРОНА Изобретение относится к ускорительной технике и предназначено для,ускорения электронов вихревым электрическим полем,3Известна магнитная система индукционного ускорителя электронов,содержащая магнитопровод, обмоткивозбуждения и подмагничивания, подключенные к системе питания (11.Причем подмагничивание магнитопровода электромагнита осуществляется постоянным током с амплитудным значением, примерно равным амплитудному значению переменной составляющейтока, а возбуждение электромагнитаосуществляется синусоидальным током,Такая схема возбуждения электромагнита не приводит к увеличениюразмаха индукции,в стали электромагнга в процессе ускорения частиц,так как значение индукции изменяется примерно от нуля до максимальнодопустимого, но при этом почти вдвое.уменьшается потребляемая установкоймощность и потери в стали электромагнита.Наиболее близкой к изобретениюиз известных решений являетсямагнитная система индукционного р 0 ускорителя, содержащая электромагнит со сплошным магнитопроводом, обмотки возбуждения, подключенные к импульсной системе питания, обмотку подмагничивания, источник постоянного тока и диод 2.Такая схема возбуждения электромагнита приводит к значительному увеличению размаха индукции в стали электромагнита в процессе ускорения частиц, так как центральный сплошной сердечник магнитопровода предварительно подмагничен до максимально допустимого значения индукции в нем.При этом такая схема не приводит к уменьшению величины энергии, необходимой для возбуждения электромагнита ускорителя, поскольку индуктивность, включенная в цепь обмотки подмагничивания, представляет собой громоздкий энергоемкий дроссель. Целью изобретения является уменьшение величины энергии, необходимой для возбуждения электромагнита ускорителя.Это достигается тем, что на полюсах электромагнита уложены петлевые обмотки, которые соединяются последовательно с обмоткой подмагничива.ния, причем источник постоянного тока подключен к общим точкам соединения внутренних и наружных витков петлевых обмоток, а выводы наружных витков петлевых обмоток соединены междусобой через диод.5На фиг, 1 и 2 показано выполнениесхемы магнитной системы бетатрона.В статическом состоянии на сплошном магнитопроводе 1 уложены обмотки 2 возбуждения и обмотка 3 подмагничивания, соединенная последовательно с уложенными на полюсах магнитопровода 1 петлевыми обмотками 4. Обмотки 2 возбуждения подключены к емкостному накопителю 5 импульсной системы питания через коммутирующее устройство б. Выводы наружных витковпетлевых обмоток 4 соединены междусобой через диод 7, а к общим точкам соединения внутренних и наружных витков петлевых обмоток 4 подключен источник 8 постоянного тока. :";:-:.:"Йа фиг. 3 показаны эпюры изменения магнитных потоков, токови"нап- ряжений в схеме, где цифрами обозначено:9 - изменение напряжения емкостного накопителя 5;10 - изменениеампервитков обмоткИ3 подмагничивания;11 - изменение ампервитков обмоток 2 возбуждения;12 - изменение ампервитков петлевых обмоток 413 - изменение магнитного потока(индукции) в области вакуумной камеры;14 - изменение магнитного потока(индукции) в стали электромагнита.Схема работает следующим образом, 40В исходном состоянии от источника8 постоянного тока через внутренние.витки петлевых обмоток 4 и обмотку3 подмагничивания протекает постоянный ток. Поскольку магнитопровод 1 4электромагнита выполнен сплошным, безвоздушных зазоров, то для перемагничивания стали требуются незначительные ампервитки,В момент времени й,емкостной накопитель 5 через коммутирующее устройство б подключается кобмоткам 2 возбуждения.При этом засчет ЭДС; иаводймой на обмотке 3 подмагничивания, диод 7 включается и токв-петлевых обмотках 4 начинает изменяться, За счет амиЕрвитков, наводимых в обмотке 3 подмагничивания, пе-ременный магнитный поток, создаваемый обмотками 2 возбуждения, делитсяна две части. Первая часть, пропорциональная ампервиткам обмотки 3, вытесняется из центрального сердечикаи замыкается через воздушный межполюсйый зазор. Другая часть, обратно пропорциональна ампервиткам обмотки 3,пронизывает центральный сердечНик 65(кривая 14 на.фиг. 3). При, этом управляющее поле в воздушном межполюсном зазоре электромагнита складывается из поля, создаваемого ампервитками петлевых обмоток 4, и поля, вытесняемого из центрального сердечника электромагнита ампервитками обмотки 3 (кривая 12 на фиг. 3), Это поле. удерживает электроны на равновесной орбите и изменяет свою величину от нуля до максимально допустимого значения. Магнитный поток, пронизывающий центральный сердечник и изменяющийся от максимально допустимого отрицательного значения до максимально допустимого положительного значения создает вихревое электрическое поле необходимое для ускорения частиц.Выполнение бетатронного соотношения (удвоенное значение индукции на равновесной орбите равно. среднему значению изменения индукции в -круге орбиты) осуществляется выбором соответствующего коэффициента трансформации обмоток 2 и 3 и числа витков петлевых обмоток.В момент времени с , после окон- чания цикла ускорения, в обмотках 2, 3 и 4 формируется спадающая часть импульса тока, При этом энергия, отдаваемая емкостным накопителем 5 в магнитное поле электромагнита за время с -, с., в течение времени е, - с 2 обратно рекуперйрует в накопйтель 5.Поскольку в предлагаемой схеме замыкание центрального воздушного зазора не требует наличия громоздкой энергоемкой индуктивности в цепи обмотки подмагничивания, энергия, требуемая для возбуждения электромагнита, по сравнению с .известными схемами существенно (на 30-40) уменьшается.формула изобретенияМагнитная система бетатрона, содержащая электромагнит со сплошным магнитопроводом, обмотки вОзбуждения, подключенные к импульсной системе питания, обмотку подмагничивания, источник постоянного тока и диод, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения энергии, требуемой для возбуждения электромагнита, на его полюсах уложены петлевые обмотки, соединенные последовательно с обмоткой подманичивания, причем источник постоянного тока подключен к общим точкам соединения внутренних и наружных витков петлевых обмоток, а выводы наружных витков петлевых обмоток соединены между собой через диод.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 2660678,кл. Н 05 Н 7/04.2. Авторское свидетельствоСССР9 524477, кл. Н 05 Н 7/04, 1975 (прототип) .7469 б 4 Раг.2 Составитель Н. ВалуРедактор Т. Клюкина Техред И.Асталош орректор дписно лиал ППП "Патент", г. Уж ород, ул. Проектна Заказ1 8/49 Тираж 885 ЦНИИПИ Государственнопо делам изобрете 35, Москва, Ж, Рауш комитета СССР и открытий ая наб,. д. 4