Магнитопровод бетатрона

 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке бетатронов промышленного назначения. Целью изобретения является увеличение мощности дозы излучения бетатрона путем повышения фокусирующих сил и улучшения условий охлаждения магнитопровода. Поставленная цель достигается тем, что в центральной части 4 полюсов, в гребнях 5, на стыках секторов центральных вкладышей и на стыках ярм 2 выполнены вентиляционные каналы, которые ориентированы вдоль оси магнитопровода. Данные каналы выполняют одновременно две функции. Путем пропускания хладагента через каналы обеспечивается эффективное охлаждение магнитопровода. Кроме того, наличие азимутально-периодических полостей в виде каналов в магнитоприводе меняет азимутальную структуру ведущего магнитного поля. Периодическое по азимуту изменение размеров каналов позволяет оптимизировать азимутально-гармоническую структуру магнитного поля и повысить радиальную и вертикальную устойчивость ускоряемых частиц, а следовательно, ток пучка и мощность дозы излучения. 3 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке бетатронов промышленного назначения. Целью изобретения является увеличение мощности дозы излучения бетатрона путем повышения действующих на ускоряемый пучок фокусирующих сил и улучшение условий охлаждения магнитопровода. На фиг. 1 дан магнитопровод бетатрона, поперечное сечение; на фиг. 2 - то же, сечение по медианной плоскости; на фиг. 3 представлена конструкция центрального вкладыша. Магнитопровод бетатрона содержит стойки 1, ярма 2, центральные вкладыши 3 и полюса гребневого типа. Каждый полюс имеет центральную часть 4 и гребни 5. Магнитопровод выполняется разъемным по средней плоскости 6 зазора 7. Центральные вкладыши 3 набираются из отдельных секторов 8. Стойки 1, ярма 2, секторы 8 центральных вкладышей 3 набираются из отдельных изолированных пластин 9 ферромагнитного материала. В центральной части 4 полюсов в гребнях 5 на стыках 1 секторов 8 центральных вкладышей 3 и на стыках 11 ярм 2 выполнены вентиляционные каналы 12, которые сквозным образом параллельны, оси магнитопровода проходят через все вышеперечисленные части, а также через изолирующие прокладки с центральной части полюсов. Вентиляционные каналы 12, выполняемые в гребнях 5, кроме функции вентиляции, позволяют одновременно повысить величины фокусирующих сил и, следовательно, мощность дозы излучения. Это достигается тем, что ширина каналов 12 периодически меняется в зависимости от номера гребня 5, причем канал 12 определенной ширины выполняется не менее, чем в двух гребнях 5. Гребни, снабженные каналами 12 определенной ширины при установке чередуются по азимуту. Допускается выполнение каналов 12 не во всех гребнях 5, а в нескольких, например в двух из четырех или в двух из шести, или в трех из шести и т. д. В этом случае гребни 5, снабженные каналами 12, должны чередоваться по азимуту с гребнями без каналов. Каналы 12 в гребнях 5 осуществляют охлаждение не только гребней 5, но и подводят хладагент к ускорительной камере, которая нагревается пучком, к обмоткам сброса, контрактора и к периферийной поверхности центральных вкладышей 3. Форма сечения каналов 12 может быть различна. При выполнении вентиляционных каналов 12 практически не требуется дополнительная механическая обработка. Это достигается тем, что пластины в ярмах 2, гребнях 5 и в секторах 8 центральных вкладышей 3 выполняются соответствующей длины. Такое расположение пластин в ярмах, гребнях, центральной части и во вкладышах позволяет сохранить достаточную жесткость магнитопровода в целом. Магнитопровод работает следующим образом. С помощью намагничивающей катушки создается магнитный поток, который циркулирует по стойкам 1, ярмам 2, центральным вкладышам 3, центральной части 4 и гребням 5. С помощью гребней 5 в рабочем зазоре 7 формируется азимутально-периодическое управляющее поле, которое для средней плоскости 6 можно записать в следующем виде: H_z(V, Θ)= <H>(V)1+ cos(NiΘ+ϕ_i) , (1) где ε_,Ni, ϕ_i - амплитуда, частота и фаза основной и i-й гармоник. Если вентиляционные каналы 12 выполнены в гребнях 5 разной ширины или ими снабжено кратное число гребней 5, то в выражение (1) следует добавить еще и кратную гармонику. Вследствие расширения гармонического состава увеличиваются величины фокусирующих сил, определяемых по выражению V_r² = 1 - <n> V²_z= <n>++ε²_N/k , (2) где ε_N/K - амплитуда кратной гармоники. Все это приводит к увеличению плотности ускоряемого пучка и, следовательно, к росту мощности дозы излучения. Одновременно через вентиляционные каналы 12, выполненные в гребнях 5, на стыках 10 секторов 8 центральных вкладышей 3 и на стыках 11 ярм 2, а также в центральной части 4 осуществляется циркуляция хладагента. Циркуляция хладагента (чаще всего воздуха) может осуществляться естественным путем (за счет конвекции), но для улучшения теплоотвода обычно может использовать принудительную вентиляцию. (56) Ананьев Л. М. , Воробьев А. А. , Горбунов В. И. Индукционный ускоритель электронов-бетатрон. М. : Атомиздат, 1961, с. 98-114. Буров Г. И. Доклады четвертого Всесоюзного совещания по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве. Л. , т. 1, 1982, с. 83.

Формула изобретения

МАГНИТОПРОВОД БЕТАТРОНА, содержащий выполненные из секторов центральные вкладыши и полюса, имеющие центральную часть и гребни, которые охвачены ярмами с установленными между ними стойками, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности дозы излучения бетатрона путем повышения действующих на ускоряемый пучок фокусирующих сил и улучшения условий охлаждения магнитопровода, в центральной части полюсов в гребнях на стыках секторов центральных вкладышей и на стыках ярм выполнены вентиляционные каналы, ориентированные вдоль оси магнитопровода, при этом число секторов центральных вкладышей равно числу стоек, а оси секторов совпадают с осями ярм, ширина каналов в гребнях периодически меняется по азимуту магнитопровода, а число каналов одинаковой ширины не меньше двух.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3