Электромагнит бетатрона

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН З(59 Н 05 Н 11 0 1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии приТомском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового КрасногоЗнамени политехническом институтеим. С.М. Кирова(56) 1. Ананьев Л,М. и др. Индукционный ускоритель электронов-бетатрон, М., Госатомиздат, 1961,с. 36-40.2. Авторское свидетельство СССРМ 360008, кл. Н 05 Н 11/00, 1969(прототип),(54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТ БЕТАТРОНА,содержащий обратный магнитопровод,выполненный в виде стоек, объединенных с обеих сторон ярмами, размещенные внутри обратного магнитопровода полюса, содержащие основные гребни и центральные сердечни-ки, образующие рабочий зазор, о тличающийся тем,что,сцелью увеличения выходной мощностипри сохранении габаритов бетатрона,между каждой парой основных гребней на расстоянии не менее 1,5 величины рабочего зазора от их поверхности размещен дополнительный гребень, один конец которого укрепленна стойке обратного магнитопровода.Изобретение относится к областиускорительной техники, в частностик индукционным ускорителям электронов . - бетатронам.Известны электромагниты бетатронов, содержащие обратный магнитопровод, полюсные наконечники, формирующие аксиально-симметричноеуправляющее поле, блок центральныхвкладышей, намагничивающие катушки Г 13.В таком электромагните фокусирующие силы сравнительно малы, чтоприводит к большой амплитуде колебаний частиц, величина которой про"порциональна радиусу или энергииускорителя. Следовательно, для увеличения энергии ускоренных электронов или мощности дозы излучения необходимо увеличивать егомассогабаритные и стоимостные характеристики.Указанные недостатки частичноустранены в электромагните с азимутальной вариацией управляющего поля.Наиболее близким техническимрешением является электромагнитбетатрона, содержащий обратныймагнитопровод, выполненный в видестоек, объединенных с обеих сторонярмами, размещенные внутри обратного магнитопровода полюса, содержащие основные гребни и центральные сердечники, образующие рабочийзазор Г 21фокусирующие свойства данногоэлектромагнита в радиальном и вертикальном направлениях характеризуются частотами бетатронных колебаний, которые приближенно определяются как: (о) " Е22где ( г 1) - показатель спада среднегополя по радиусу;глубина вариации азимутально-периодическогоуправляющего поля,Увеличение вертикальных фокусирующих сил за счет глубины вариации визвестном электромагните позволилона 30 уменьшить объем рабочего зазора, Оставив при этом область действия фокусирующих сил такой же,как и в бетатроне с аксиально симметричным управляющим полем.Недостатком данной конструкцииэлектромагнита является сравнительно невысокая выходная мощность,объясняющаяся малой азимутальнойпротяженностью беэжелеэных промежутков, заключенных между двумясоседними гребнями одного полюса,Целью предлагаемого изобретенияявляется увеличение выходной мощности бетатрона при сохранении габаритов устройства. 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Поставленная цель достигается тем, что в известном электромагните бетатрона, содержащем обратный магнитопровод, выполненный в виде стоек, объединенных с обеих сторон ярмами, размещенные внутри обратного магнитопровода полюса, содержащие основные гребни и центральные сердечники, образующие рабочий зазор, между каждой парой основных гребней на расстоянии не менее 1,5 величины рабочего зазора от их поверхности размещен дополнительный гребень, один конец которого укреплен на стойке обратного магнитопровода.На фиг,1 показан разрез А-А на фиг,2; на фиг.2 - конструкция электромагнита.Он содержит обратный магнитопровод 1, состоящий из стоек 2 и объединяющих их ярм 3, два полюса 4, образующих рабочий зазор 5, состоящий из центрального сердечника б, основных гребней 7, намагничивающие катушки 8. Между каждой парой основных гребней 7 на расстоянии не менее 1,5 величины рабочего зазора 5 от их поверхности размещен дополнительный гребень 9, один конец которого укреплен на стойке 2. Дополнительные гребни 9 отделены от основных гребней 7 воздушным зазором 10, так что дополнительные гребни полюсов образуют между собой в вертикальном направлении рабочий зазор 11. В вертикальном направлении от медианной плоскости электромагнит имеет воздушный зазор 12 для выравнивания магнитных потоков.Работа устройства заключается в следующем.При подключении к сети в обратном магнитопроводе 1, состоящем из стоек 2 и объединяющих их ярм 3, и двух полюсов 4, состоящих иэ центрального сердечника б и выходящих из него гребней 7, и дополнительных гребней 9, выполненных за одно целое со стойками 2, посредством намагничивающих катушек 8 формируется ускоряющее и управляющее электромагнитное поле таким образом, чтобы средняя по азимуту напряженность магнитного поля на равновесной орбите 13 радиусоМ О была бы в два раза меньше, чем средняя напряженность магнитного поля внутри равновесной орбиты. Сгусток электронов, инжектированный в рабочие зазоры 5 и 11, захватывается в ускорение и движется по равновесной орбите 13.В рабочем зазоре 5 по вертикали между гребнями 7 силовые линии изгибаются внутрь, образуя нарастающее по радиусу магнитное поле с показателем спада иО. Электроны,995695 Аэимутальные размеры гребнейи воздушных зазоров между ними связаны с показателями спада магнитных полей .в них условиями, обеспечивающими жесткую фокусировку, 5 Ускоряющее поле в бетатроне создается в основноммагнитным потоком,проходящим через центральный сердечник, а управляющее поле создаетсязнакопеременными потоками, проходя щими,через чередующиеся по азимутуоснование и дополнительные гребни. Можно показать, что уменьшениерабочего зазора ускорителя за счет 15 увеличения Фокусирующих сил полябетатрона с одновременным увеличением радиуса центрального сердечникаи величины индукции на равновеснойорбите позволяет в 1,6 раз увеличить энергию ускоренных электронов по сравнению с прототипом.Для больших фокусирунищих силмагнитного поля бетатрона, при условии сохранения интенсивности из лучения на том же самом уровне,требуется соответственно меньшиймагнитный зазор. ВН аказ 1146/5 аж писное лиал ППП "Патент", г. У ул.Проек проходящие этот участок, подвергаются воздействию радиальной фокусирующей силы, сжимающей пучок по радиусу, одновременно с этим траектория электронов описывает окруж-. ность 14 с центром радиуса кривизны 9 лежащим внутри .Равнрвесной орбиты. По вертикали пучок дефокусируется.В магнитном зазоре 11 по вертикали между дополнительными гребнями .9 силовые линии изгибаются тоже внутрь, образуя нарастающее по радиусу магнитное поле противоположной полярности по сравнению с направлением поля в зазоре 5 с показателем спада п О. Электроны, проходящие этот участок, подвергаются воздействию вертикальной Фокусирующей силы, сжимающей пучок по . вертикали, одновременно с этим траектория электронов описывает окружность 15 с центром радиуса кривизны рд, лежащим вне круга равновесной орбиты. Пучок частиц дефокусируется в радиальном направлении.Осевая траектория частиц в медленной плоскости ускорителя,таким обравом, состоит из сопряженных дуг окружностей 14 и. 15 с центрами радиусов кривизны, не совпадающими с центрами симметрии бетатрона и лежащими на концентрических окружностях внутри и вне равновесной орбиты. В меньшем магнитном зазоре, сохраняя неизменной мощность источника питания, можно получить большую величину магнитной индукции и соответственно ускорить электроны до более высокой энергии (, в 1,6 раза)