Магнитопровод бетатрона

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >-793346

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.11.7S (21) 2839037/18-2:-: с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.03.82. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.82 (51) Ъ! Кт з Н 05 Н 7/04

Государственный комитет (53) УДК 621.384.6 (088.8) ав делам изабретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

А. A. Филимонов, В. Л. Чахлов и Г. Л. Чахлов!

71) Заявитель Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С. М. Кирова (54) МАГНИТОПРОВОД БЕТАТРОНА

Изобретение относится к ускорителям заряженных частиц, а именно к индукционным ускорителям электронов.

Известен магнитопровод (1).

Недостатками данной конструкции магнитопровода является соблюдение условия равенства магнитных сопротивлений только в какой-то момент ускорения, существенная сложность технологии изготовления магнитопровода, препятствующая массовому производству .бетатронов в заводских условиях.

Известен также манитопровод (2), содержащий обратный магнитопровод и радиально-гребневые полюса.

Недостатком такой конструкции является неравномерная загрузка стали, в результате которой часть стали магнитопровода работает на криволинейном участке кривой намагничивания материала, а другая часть — на прямолинейном. Это в конечном итоге, приведет к уменьшению к концу цикла ускорения величины радиуса равновесной орбиты и, как следствие— к уменьшению конечной энергии ускоренных электронов.

Цель изобретения — увеличение конечной энергии ускоренных электронов без увеличения массогабаритных характеристик матнитопровода.

Цель достигается тем, что центральная часть гребневых полюсов и примыкающая к ней часть обратного магнитопровода выполнены с максимальным коэффициентом заполнения сечения сталью, а требии и примыкающие к ним части обратного магнитопровда набраны с меньшим коэффициентом заполнения, который выбран из условия равненства магнитных сопротивлений в упомянутых частях магнитопровода.

На фиг. 1 охематически изображен предлагаемый магнитопровод, разрез и показаны пути прохождения ускоряющего (Ф„„1 и управляющего (Ф„„р) потоков;,на фит. 2 — то же, сечение по медианной плоскости.

Магнитопровод бетатрона состоит из обратного магнитопровода 1, радиальногребневых полюсов 2 и блока 3 централь.20 ных вкладышей. Радиально-гребневые по-, люса служат для формирования ускоряющего и управляющего магнитных полей и состоят из гребней 4, выходящих из центрального сердечника 5. Обычно количество гребней определяется конструкцией обратного магнитопровода. 9 нашем слу-. чае для примера взят шестистоечный магнитопровод, поэтому количество гребней в полюсе равно шести. Блок 3 центральных вкладышей состоит из ферромагнитных

793346

Н

65 центральных вкладышей 6 и немагнитных прокладок 7. Центральная часть 8 магнитопровода сопряжена с центральным сердечником 5 полюсов 2, по дуге АВ, длина которой равна радиусу центрального сердечника. Боковые части 9 и 10 магнитопровода расположены по обе стороны от центральной части 8. Центральная часть магнитопровода набрана только из ферромагнитных пластин, а боковые из ферромагнитных 11 и немагнитных 12. Все пластины имеют одинаковую конфигурацию, но различную длину.

При работе бетатрона должна обеспечиваться неизменность величины радиуса равновесной орбиты r<. В связи с этим необходимо, чтобы в любой момент ускорения выполнялось соотношение где Й = Ф,.„/2 re — средняя напряженность магнитного поля в круге с радиусом равновесной орбиты г,;

Ф„„, как это, например, имеет место в прототипе, то это соотношение будет выполняться на меньшем радиусе. В итоге радиус будет уменьшаться и ускорение станет невозможным.

Предотвратить уменьшение радиуса равновесной орбиты без усложнения конструкции магнитопровода и технологии его сборки можно, если обеспечить одинаковый закон изменения для ускоряющего и управляющего магнитных потоков за счет выравнивания магнитных сопротивлений участков магнитопровода, по которым протекают эти потоки, т. е. чтобы магнитное сопротивление потоку, протекающему по центральной части магиитопровода, примыкающей к полюсу 2 по дугам 1М или

АВ, было равно в любой момент ускорения магнитному сопрогивлению потока, протекающего по боковым частям магнитопровода. Выравнивание магнитных сопротивлений по изобретению осуществляется за счет уменьшения коэффициента заполнения магнитопровода сталью в частях, примыкающих к полюсу по дугам AL u MH или (что одно и то же) лежащих по обе стороны от центральной части магнитопровода, сопряженной с центральным сердечником 5 полюсов 2.

".0

Ввиду того, что в центральной части магнитопровода, где протекает, в основном, ускоряющий поток Oyer<> индукция превышает среднюю индукцию в полюсе на величину, равную отношению суммы площадей треугольника ОАВ и части кольца

АВМ к площади сечения ярма, равной

Й„4,я, а в частях магнитопровода, где протекает, в основном, управляющий поток

Ф .р, индукция будет меньше средней во столько раз, во сколько отношение площадей треугольников BMH и АК будет меньше площадей h„l и h„l g) то необходимо коэффициент заполнения выбрать таким, чтобы матнитные сопротивления для Ф „., и Ф,„р были одинаковыми.

Уменьшение коэффициента заполнения

К, достигается за счет замены ферромагнитных пластин, из которых набирается магнит, на немагнитные, изготовленные, например, из стеклотекстолита. Выравнивать магнитные сопротивления упомнянутых участков было бы достаточно только в ярмах или стойках. Однако, для упрощения технологии сборки магнитопровода конфигурация немагнитных пластин и ее размеры взяты точно такими же как и у заменяемых ими ферромагнитных.

Поэтому, применение немагнитных пластин приводит к тому, что меняется и коэффициент заполнения гребней полюсов.

В этой связи, чтобы в рабочем зазоре в процессе ускорения топография поля не претерпевала существенных изменений изза насыщения стали полюсов немагнитные пластины располагаются по сечению гребня равномерно, а сечение части каждой ферромагнитной пластины, формирующей гребневую часть полюсов, берется несколько больше из условия работы стали на ненасыщенном участке.

Таким образом, в предлагаемом магнитопроводе без усложнения технологии изготовления обеспечивается увеличение конечной энергии ускоренных электронов за счет переменного коэффициента заполнения магнитопр овода сталью, а удаление части ферромагнитного материала позволило уменьшить вес магнитопровода примерно на 35 /О.

Формула изобретения

Магнитопровод бетатрона, содержащий обратный магнитопровод и радиально-гребневые полюса, отличающийся тем, что, с целью увеличения конечной энергии ускоренных электронов )без увеличения массогабаритных характеристик, центральная часть гребневых полюсов и примыкающая к ней часть абратного магнитопровода выполнены с максимальным коэффициентом заполнения сечения сталью, а гребни и примыкающие к ним части обратного магнитопровода набраны с мень793346 шим коэффициентом заполнения, который выбр,ан из условия р.авенства матнитных сопротивлений в упомянутых частях магнитопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Ананьев Л. М. и др. Индукционный ускоритель электронов — 6етатрон. Госатомиздат, 1961, с. 86 — 88.

2. Авторское свидетельство СССР, № 368008, кл. Н 05 Н 7/00, 1972.