Магнитная фокусирующая система

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) 01)151)4 Н 05 Н 7/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ И ГОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Ливингуд ДжИринцип работы циклических ускорителей. Изд-во иностранной литературы. М., 1963, с.389-406.О.Т.1)апйу ей а 1 118 РаСепй У 3393385, 7 ц 1 у 16, 1968, Яиайгцро 1 е шалей ыьй 1) гейпсей Ги 16 Ызогйоп. (54)(57) МАГНИТНАЯ ФОКУСИРУЮШАЯ СИСТЕМА, содержащая четырехполюсную линзу, выполненную в виде двух С-образных магнитопроводов с межполюсными окнами, в которых размещены катушки возбуждения, профилированными полюсными наконечниками которых образован рабочий канал с магнитным полем квадрупольной.конфигурации, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения предельного тока чаотиц и расширения функциональных возможностей, она снабжена дополнительной четырехполюсной линзой, идентичной первой линзе, при этом обе линзы разнесены в поперечном направлении к меди- анной плоскости, а С - образные магнитопроводы обеих линз, находящиеся по одну сторону общей медианной плоскости, объединены в две пары с по-. мощью двух катушек возбуждения, раз- Е мещенных в межполюсных окнах соответ" ствующих пар.1117910 1Изобретение относится к ускорительной технике и прежде всего к фокусировке параллельных пучков заряженных чаетиц, расположенных в однойплоскости, 5Фокусировка пучков заряженных частиц высокой энергии, как правило,осуществляется четырехполюсными магнитами (линзами), в которых примененпринцип жесткой фокусировки, Конст- Юруктивно линза выполнена иэ магнито. -проводящего ярма, жестко связывающего все полюса, которые расположенысимметрично относительно взаимноперпендикулярных плоскостей, проходящих через оптическую ось линзы. Врабочем зазоре между профилированными полюсными наконечниками формируется магнитное поле квадрупольной конфигурации, созданное магнитным потоком четырех катушек возбуждения, расположенных на полюсах,Обеспечивая высокие магнито-фокусирующие характеристики, линзы типааналога имеют поперечные размеры,значительно превышающие величину ихрабочего зазора, что обусловлено конструкцией ярма. Это является сущест- .венным недостатком.30 Наиболее близким техническим решением является устройство, в котором, по сравнению с аналогом, сокращен один иэ поперечных размеров. Оно представ яет из себя электромагнитэ 35 состоящий иэ магнитопроводов С-образной формы, в каждом из которых оба полюса соединены между собой ферромагнитной перемычкой. Магнитопроводы установлены в пространстве таким об О разом, чтобы между их полюсами формировалось квадрупольное магнитное поле, создаваемое двумя катушками воэ" буждения, каждая иэ которых расположена в соседних межнолюсных окнах. 45 Для обеспечения постоянства заданного пространственного положения полюсов, а следовательно, и рабочего зазора, магнитопроворр соединены между собой тонкими конструктивными элементами, практически не увеличивающи" ми поперечных размеров электромагни- . та. Таким образом, в прототипе один .из поперечных размеров уменьшается на величину двух толщин межполюсных 55 ферромагнитньп перемычек.Недостатки прототипа выявляются при его применении в двухканальной магнитной фокусирующей системе. 2Устройство обладает низким пре" дельным током частиц и в нем не обеспечиваются:упрощение конструкции катушек; снижения энергопотребления;снижения расхода токопроводящих и изоляционных материалов;снижения расхода теплоотводящей воды.Целью настоящего изобретения является расширение функциональных воэможностей системы и повышение предельного тока частиц.Поставленная цель достигается тем, что магнитная фокусирующая система, содержащая четырехполюсную линзу, выполненную в виде двух С-образных магнитопроводов с межполюсными окнами, в которых расположены катушки возбуждения, профилированными полюсными наконечниками которых образован рабочий канал с магнитным полем квадрупольной конфигурации, снабжена дополнительной четырехполюсной линзой, идентичной первой линзе, при этом обе линзы разнесены в поперечном направлении к медианной плоскости, а С - образные магнитопроводы обеих линз, находящиеся по одну сторону общей медианной плоскости, объединены в две пары с помощью двух катушек возбуждения, размещенных в межполюсных окнах соответствующих пар.1Попарное объединение магнитопроводов общей (единой) катушкой возбуждения позволяет получить в обоих зазорах сдвоенных линз требуемое поле при длине токовых витков, практически вдвое меньшей, чем у прототипа. Это обусловлено тем, что магнитное поле рабочих зазоров заявляемого устройства создается потоками, воз" никающими вокруг каждой из продольных сторон катушек возбуждения, зеркальйо установленных относительно медианной плоскости в межполюсных окнах. Пропорционально уменьшению длины витков, а следовательно и расходу токопроводящих и изоляционных матери" алов, уменьшается их сопротивление, т.е. энергопотребление магнитной фокусирующей системой. Это, в свою очередь, снижает расход теплоотводящей воды.Значительно упрощается конструкция катушек возбуждения,- их намотка производится в одной плоскости.1117Катушки возбуждения заявляемого устройства расположены только в межполюсных окнах магнитопроводов. Это вызывает незначительную асимметрию магнитного поля в рабочем зазоре. Она устраняется за счет того, что внешние боковые поверхности полюсоь имеют скосы, угол которых зависитот размеров зазора и допустимых в нем отклонений распределения магнит-,30 ного поля от линейного закона, Величина угла скоса устанавливается либо математическим моделированием, путемрешения двухмерной задачи распределения магнитного поля в рабочем за зоре, либо экспериментальным путем.С целью обеспечения жесткой фиксации друг относительно друга четырех магнитопроводов, образующих в совокупности две квадрупольные.линзы, .0 применены металлические листы иэ не-. магнитного материала. Их конфигурация повторяет внешнийвид контура сдвоенной линзы с апертурными отверстиями., Эти листы устанавливаются как с тор цов, так и, при необходимости, по длине устройства. Ввиду того, что их толщина значительно меньше длины активного железа, вызываемое ими искажение продольного магнитного поля буО дет несущественным.На фиг.1 изображен поперечный разрез двухканальной магнитной фокусирующей системы; на фиг.2 - продольный разрез.35Система содержит две квадрупольные линзы, каждая из которых образована двумя С-образными магнитопроводами 1, зеркально расположенными относительно медианной плоскости 2. 1 О Профилированными полюсными наконечниками 3 в рабочих каналах 4 сформировано требуемое квадрупольное фокусирующее магнитное поле, которое соз 910 4дается магнитными потоками 5,. возбуждаемыми катушками 6 возбуждения, размещенными в межполюсных окнах 7. Для обеспечения однородности магнитного поля рабочего зазора внешние стороны полюсов имеют скосы 8. Фиксация друг относительно друга четырех магнитопроводов осуществляется металлическими листами 9 из немагнитного материала. Заявляемое устройство работает следующим образом.Магнитные потоки 5, возбуждаемые катушками 6 возбуждения, замыкаются через зеркально расположенные отно" сительно медианной плоскости 2 магнитопроводы 1. В рабочих каналах 4 профилированными полюсными наконечниками 3 формируется магнитное поле квадрупольной конфигурации с требуемыми. фокусирующими характеристиками.Увеличение числа каналов в,2 раза позволяет повысить в 2 раза предельный ток частиц, а также пропускать различные частицы в этих каналах, в сравнении с двумя идентичными каналами по прототипу дает следующие технико-экономические преимущества:1, Сокращаются поперечные размеры линз. Это позволяет осуществлять проводку двух параллельных пучков заряженных частиц при меньших поперечных габаритах трассы, что снижает капитальные затраты.2, Существенно упрощается конструкция катушек возбуждения. Они стали менее трудоемкими.3, Сокращается расход дорогостоящих токопроводящих и изоляционных 1 материалов,4. Снижается энергопотребление.5. Снижается расход теплоотводящей воды.Тирак 765осударственноаи изобретенийМосква, Ж,Пкомитетаи открытауаская дпнсное СССР ий аб., д.4/