Устройство для отклонения пучка заряженных частиц

(19) (11)С 51)4 Н 05 Н 7 04 А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ соединяющий воедино все элементы устройства, при этом обмотки возбуждения среднего и крайних магнитоввключены встречно, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов и упрощенияконструкции устройства, полюса укреплены на каркасе, выполненном в виде параллельных друг другу плит изферромагнитного материала и соединяющих их стоек, при этом площадь общего сечения стоек удовлетворяетвыражениюВ,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Котов В,И., Миллер В,В. Фокусировка и разделение по массам частицвысоких энергий. М., А-И, 969,с, 82,Патент Франции )1 2036373,кл. Н 05 Н 7/00, опублик. 191.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКЛОНЕНИЯПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащеепоследовательно расположенные вдольлинии, совпадающей с траекториейзаряженных частиц, три пары полюсовс обмотками возбуждения, образующихтри межполюсных зазора с площадямиЯ, Яи Бз, стойки.для замыканияобратных магнитных потоков и каркас,У 7 Р коэффициент рассеяния магнитного потока;магнитная индукция в межполюсном зазоре;магнитная индукция в стойках магнитопровода.Изобретение относится к ускорительной технике и может быть Использовано при проектировании магнитных систем для отклонения пучков заряженных частиц, в частности, на выходе из линейных ускорителей электронов для медиикы и промьшлекности,Известно поноротно-фокусирующее устройство, состоящее из 3-х электромагнитов, Их магнитопроноды имеют 10 С-образную форму и между собой в магнитном откощении не снязань, Расположенными на полюсах катупками возбуждения созданы н межполюсных зазорах однонаправленные магнитные поля. 15 Характерной особенностью подобных систем является наличие компенсации угловой и линейной дисперсии ка выходе - ахроматичность, что обеспечивает сохранение поперечных разме ров пучка на мищеки при изменении впределах нескольких роцептов егосредней энергии, вызванной нестабильностью работы ускорителя,Существенным недостатком рассмотренного устройства является то, чтоопри общем угле поворота Р)80 расстояние между соседними магнитамисильно возрастает, т.е, увеличиваются габариты устройства. Это ограничивает область его применения, особекно в прикладных целях,Наиболее близким изнестым техи -ческим решением является устройство для отклонения пучка заряженных частиц, содержащее последовательно расположенные вдоль ликии, совадаощей с предполагаемой траекторией заряженных частиц, три пары полюсов с обмотками возбуждения, образующих три 40 межполюскых зазора с площадями2 ЪБ и Б стойки для замыкания обратных магнитных потоков и каркас, соединяющий воедино все элементы устройства, при этом обмотки нозбуждекия 45 среднего и крайних магнитов гключены встречноК недостаткам этого устройства следует отнести следующее.Необходимо создавать специальную 50 металлоконструкцию (каркас 1 дляобеспечения жесткой фиксации друг относительно друга всех трех электромагнитон с последующим присоединением ее к выходной части ускори теля. Отсюда, как следствие, у неличение веса, габаритов и усложнение конструкции всего устройства. Особенно это проявляется в линейных ускорителях электронов для медицины,где магнитное отклоняющее устройство находтся на коаксиальной частиускорителя, имеющего ротацию нааЗбО , В этом случае вес связующегокаркаса значительно превыщает вессамих магнитов,Радиационная безопасность обуславливает необходимость создания массивной и сложной по конфигурациибиологической защиты вокруг устройства, надежно с ним связанной, Этовызывает дополнительные конструктивнь:е трудности.Не использована возможность перераспределения между соседними магнитами их обратных потоков,Нелью настоящего изобретения является снижение массы габаритой иупрощение конструкции устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в известном устройстве дляотклонения пучка заряженных частиц,содержащем последовательно расположенные вдоль линии, совпадающей с траекторией заояженных частиц, три парыполюсов с обмотками возбуждения,образующих три межполюсных зазора сплощадями ББ, и Б , стойки длязамыкания обратных магнитных потоков и каркас, соединяющий воединонсе элементы устройства, при этомобмотки возбуждения ср:диего и крайних магнитов включены встречно, полюса укреплены на каркасе, выполненном в виде параллельных друг другу плит из Ферромагнитного материала и соединяющих их стоек, при этомплощадь общего сечения стоек удовлетворяет выражению где й - коэффициент рассеяния магнитного потока;В - магнитная индукция в меж,ополюсном зазоре;В - магнитная икдукция в стойках магнитопровода,На Фиг.изображено предложенное магкитное устройство для отклонения пучка заряженных частиц общий нид, ка фиг. 2 - то же, горизонтальный разрез по оси симметрии.Устройство содержит три пары полюсовс обмотками возбуждения 2,расположенных вдоль линии, совпадающей с предполагаемой тра.екториейзаряженных частиц 3. Каждая пара по3 11люсов образует межполюсные зазоры4. Полюса укреплены на плитах 5,которые соединены между собой стойками 6 На чертеже также схематически показаны линии магнитных потоков 7 и 8,Устройство работает следующим образом. Плиты 5, соединенные между,собой стойками 6 образуют жесткуюконструкцию; Она является связующимкаркасом для всех элементов устройства и соединяет его с самим ускорителем, Изготовление каркаса из ферромагнитного материала позволилообъединить в магнитном отношении всетри межполюсных зазора 4. Поэтому вплитах 5 происходит перераспределение обратных магнитных потоков, врезультате чего через стОйку 6 проходит не полный, а разностный магнитный поток 7,который и определяет площадь ее сечения, т.е, габариты и вес. Остальная часть магнитного потока 8 замыкается по плитам 5,соседним полюсами межполюсномузазору 4,Иллюстрация имеющей место экономии расхода магнитопроводящих материалов видна из следующих соотношений: В. =6"- В а Я. где В,. - индукция в -ом сечении магнитопровода,б - коэффициент рассеяния магнитного потока; Я, - площадь межполюсного зазора; Я, - площадь магнитопровода в-ом сечении; В, - индукция в межполюсном зазоре; Р - полный магнитный поток с учетом рассеяния,Отсюда суммарное сечение стоек ь СР ср+Ч В45903 а так как для каждой конструкцииа магнитопровода=сопз 1=К,Вс 1 то ТЯ =К(, +Я -Я)В общем случае можно утверждать,что при объединении в магнитном отношении всех трех межполюсных зазоров,т.е. при применении единого маг нитопровода, площадь стоек будет сокращаться пропорционально:а) отношению разности величинвстречных магнитных потоков к сумме их абсолютных величин, или15 б отношению модуля разности площадей межполюсных зазоров противоположным направлением векторов магнитной индукции к сумме их площадей. Магнитное устройство, выполненное по данной заявке, будет применено в выходном устройстве "Единой серии линейных ускорителей электронов на базе клистрона Бодрость" и в опытном образце терапевтического ускорителя на 40 МэВ. го Технико-экономические данные заявляемого образца не представляе сявозможным сравнить с базовым устройством, т,к . в настоящее время отечественная промьппленность выпускает терапевтические ускорители электроновдо 25 МэВ, в которых на выходе уста 35новлен один 270 - градусный поворотный электромагнит,Поэтому обоснование технико-экономических преимуществ предлагаемогомагнитного устройства основывалось натом, что применение общего ярма позволяет отказаться от связующей рамы, уменьшить габариты, вес магнитопровода, упростить конструкцию, Эскизная разработка показала, что вес 45заявленного устройства снизится приблизительно на ЗОЕ, что в первом приближении можно считать пропорциональным снижению стоимости (около20 тыс,руб,).1145903Редактор Т,Лошкарева Техред И.Попович Корректор Г,РешетникЗакаэ 6500/4 Тираж 765 Подл и с но еВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4