Импульсный безжелезный бетатрон
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТ ЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
320 9 57
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 03.Ч11,1970 (№ 1458925/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 04.Х1.1971. Бюллетень ¹ 34
Дата опубликования описания 20.1.1972
МПК Н 05h 11/00
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 621.384.6(088.8) Авторы изобретения А. И. Павловский, Г. Д. Кулешов, Л. Н, Робкин и А. С. Федоткин
Заявитель
ИМПУЛЬСНЫЙ БЕЗЖЕЛЕЗНЬ1Й БЕТАТРОН
Предлагаемое устройство относится к технике ускорения заряженных частиц и может быть использовано при разработке индукционных циклических ускорителей, предназначенных для эксплуатации в импульсном режиме работы.
Известны бетатроны, в которых магнитное поле создается с помощью полюсных наконечников и магнитопроводов из ферромагнитных материалов.
Эти бетатроны имеют большой вес, плохую воспроизводимость параметров магнитного поля. В них осуществляется сложная корректировка азимутально-фазовых неоднородностей поля, причем сократить длительность ускорительного цикла и повысить напряженность ускоряющего вихревого электрического поля невозможно. Энергия ускорения ограничивается насыщением укелезного магнитопровода и нарушением вследствие этого условий ускорения.
В витковых системах отсутствует явление насыщения ферромагпетиков, но сравнительно большая индуктивность обмоток электромагнита (десятки и сотни мпкрогенри) затрудняет значительное повышение напряженности ускоряющего электрического поля, что делает их непригодными, например, в случае плазменных экспериментов. В таких системах изменение структуры поля достигается только существеншям перераспределением витков в пространстве. При ускорении до высоких энергий сказывается недостаточная электрическая и механическая прочность витковых
5 конструкций электромагнита.
Бетатрон с концентрацией магнитного потока имеет малую апертуру области устойчивости, не допускает произвольного изменения характеристик бетатронного поля в целях, па10 пример, их оптимизации.
Предлагается конструкция импульсного бсзжелезпого бетатрона, который может работать в режиме с характерным временем ускорения от долей микросекунд до сотен
15 микросекунд, ускорять электронные токи до энергий в сотни мегаэлектронвольт, запптываться от конденсаторных или индуктивных накопителей и взрывомагнитпых генераторов, имеет малые габаритные размеры и всс, хо20 рошую воспроизводпмость и технологии в изготовлении.
На чертеже изображен предлагаемый бетатрон в разрезе.
Магнитное поле создается двумя катушка25 мн 1 и 2, pBcIIoëoæåïø.âø на общей осп. Соосно и симметрично с катушками установлены профилированные формирователи поля 8 ц 4 — две медные тонкостенные бочкообразные оболочки, кривизна которых выбрана, с точностью до краевых эффектов, из соотношс320957
Составитель Е. Громов
Те. род Л. БОГданова
Корректор T. Бабакина
Pc;,àttTîð Т. Орловская
Заказ 3940/17 Изд. ЛЪ 1580 Тираж 473 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Л!ипистров СССР
1!!осква, 7К-35, Ра ннская иаб., д. 4,5
Типография, ир. Сапунова, 2 ния кЯ=п, где к — кривизна оболочки, ее радиус, п — требуемый показатель спада магнитного поля (0(n(1). При выполнении этого соотношения спад магнитного поля в области между формирователями обеспечивает орбитальную устойчивость циклического движения заряженных частиц. Геометрия и площади сечения профилированных формирователей выбраны с учетом распределения поля от запитывающих катушек, исходя из тре- 10 бования существования равновесной орбиты, на которой напряженность магнитного поля в два раза меньше средней.
Оба формирователя имеют разрез по образующей. Для уменьшения возмущения маг- 15 нитного поля в районе разреза последний экранируется со стороны области устойчивости медными изолированными от стенок экранами, имеющими кривизну, одинаковую с кривизной профиля формирователей. Зазор 20 между экраном и формирователем выполняет роль магнитного лабиринта с большим сопротивлением магнитному потоку, препятствуя в то же время образованию замкнутых кольцевых токов в стенках формирователей. 25
Вакуумный объем 5 образуется формирователями и крышками 6 и 7 с резиновыми уплотнениями. Инжектор 8 установлен в одной из крышек и при нас1ройке может перемещаться в аксиальном направлении. В ускори- 30 теле установлены две мишени 9 и 10 на внутреннем и внешнем формирователях в медианной плоскости со стороны области устойчивости. Сброс ускоренного пучка на мишень производится либо локальным возмущением поля на орбите, либо динамическим смещением равновесной орбиты, для чего в ускорителе имеются специальные обмотки — в простейшем случае соленоид П на поверхности внешнего формирователя.
Предмет изобретения
1. Импульсный безжелезный бетатрон, содержащий электромагнитную систему, инжектор, вакуумную камеру, устройство сброса пучка па мишень, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения эффективности и надежности ускорителя, электромагнитная система выполнена в виде двух одинаковых соосных малоиндуктив ых катушек, между которыми и соосно с ними расположены две тонкостенные бочкообразные азимутально незамкну! ые оболочки из материала с высокой проводимостью, например меди.
2. Бетатрон по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий орбитальной устойчивости циклического движения заряженных частиц, кривизна профилированных оболочек равна отношению показателя спада магнитного поля к радиусу равновесной орбиты.
3. Бетатрон IIQ п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения азимутальной симметрии магнитного поля, зазор в оболочках выполнен в виде лабиринта — узкой протя;кепной щели с большим сопротивлением магнитному потоку.
