БЛОК ИНДУКТОРА ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ Советский патент 1997 года по МПК H05H5/06 

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц.

Цель изобретения повышение КПД использования энергии источника тока путем увеличения напряженности ведущего магнитного поля.

На фиг. 1 2 показан блок индукторов для линейного индукционного ускорителя (ЛИУ), вариант выполнения.

Блок из двух индукторов ЛИУ (см. фиг. 1), расположенный в заземленном кожухе 1 и разделенный электродом 2, содержит ускорительную трубку 3, состоящую из изолятора, внешней 4 и внутренней обмоток 4 и 5 и соленоида. Один конец внутренней обмотки 5 соленоида подключен через разрядник 6, например тригатрон, к внешнему источнику тока 7, например к конденсаторной батарее, соединенной с кожухом 1 и через вывод 8 с зарядным устройством. Один конец внешней обмотки 4 соленоида подключен через дополнительный коммутатор 9, например управляемый разрядник, к кожуху 1. 0вторые концы обмоток 4, 5 подключены к кожуху 1 непосредственно.

В блоке индукторов ЛИУ (см. фиг. 2) внешняя обмотка 4 соленоида дополнительно снабжена выводом 10, присоединенным через дополнительно введенный коммутатор 11 к электроду 2 между смежными индукторами, подключенному к кожуху. Число выводом 10 должно равняться числу электродов 2 между индукторами.

Блок индукторов ЛИУ (см. фиг. 1) работает следующим образом.

При срабатывании разрядника 6 конденсатор разряжается на внутреннюю обмотку соленоида 5, ток через который создает ведущее магнитное поле. Так как толщину стенки трубки внешней обмотки соленоида выбирают меньше, например в 10 раз, глубины скин-слоя на частоте (обычно сотни герц) тока разрядки конденсатора через внутреннюю обмотку 5 соленоида, что магнитное поле проникает через стенки обмотки 4 соленоида и между концами соленоида индуцируется ЭДС, близкая по величине падению напряжения на индуктивности внутренней обмотки соленоида. Эта ЭДС прикладывается между электродами коммутатора 9, который в зависимости от способа управления его включением настраивается на пробой в момент времени, близкий к моменту достижения максимальной напряженности ведущего магнитного поля или в момент включения индукторов блока. Если коммутатор управляемый, например тригатрон, то он имеет электропрочность выше, чем максимальная ЭДС и срабатывает при подаче напряжения запуска. В связи с тем, что цепь встречного тока через внешнюю обмотку соленоида разорвана незамкнутым коммутатором 9, он не уменьшает напряженность магнитного поля обмотки 5 соленоида в области ускорения блока внутри трубки 3. По достижении требуемой напряженности магнитного поля в области ускорения блока, обычно за 20 100 нс до амплитудной величины поля, включаются индукторы, генерирующие каждой ускоряющее напряжение с амплитудой 250 150 кВ, которое суммируется и прикладывается между концами соленоида. Если одновременно со срабатыванием индукторов синициировать пробой промежутка в коммутаторе 9, то через обмотку 4 соленоида начинает нарастать ток, встречный току в обмотке 5, а ведущее магнитное поле уменьшается. Скорость нарастания тока определяется постоянной времени L/R обмотки 4 (L - индуктивность обмотки 4, в которую входит также индуктивность кожуха 1 блока, обычно значительно меньшая индуктивности соленоида; R активное сопротивление цепи, образованной обмоткой 4 и кожухом 1). В практических конструкциях L/R имеет величину 10 100 мкс, что примерно в 10³ раз больше времени ускорения электрического пучка, т. е. после срабатывания коммутатора 9 магнитное поле в течение времени ускорения практически не успевает измениться по величине.

Блок индукторов ЛИУ (см. фиг. 2) работает аналогичным образом, как и блок, изображенный на фиг. 1, только в момент включения индукторов срабатывают оба синхронизованных коммутатора 9 и 11. При этом коммутатор 11 необходим для уменьшения импульсной разности потенциалов между обмоткой 4 и электродом 2 в случае неодновременного включения или несрабатывания некоторых индукторов.

1. Блок индуктора для линейного индукционного ускорителя, содержащий кожух с размещенными в нем индукторами, разделительными электродами, соленоидом, состоящим из внешней, выполненной в виде трубы, и внутренней, размещенной в трубе, обмоток, первые выводы которых подключены к кожуху, а второй вывод внутренней обмотки через коммутатор подключен к внешнему источнику тока, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования энергии источника тока, в него введен дополнительный коммутатор, один вывод которого подключен к кожуху, а другой - к второму выводу внешней обмотки соленоида.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что в него введены дополнительные коммутаторы, каждый из которых одним выводом подключен к одному из разделительных электродов, а другим выводом подключен к одному из дополнительных выводов, выполненных на внешней обмотке соленоида в количестве, равном числу разделительных электродов.

3. Блок по п. 1, отличающийся тем, что параллельно дополнительному коммутатору включен конденсатор.

1. Блок индуктора для линейного индукционного ускорителя, содержащий кожух с размещенными в нем индукторами, разделительными электродами, соленоидом, состоящим из внешней, выполненной в виде трубы, и внутренней, размещенной в трубе, обмоток, первые выводы которых подключены к кожуху, а второй вывод внутренней обмотки через коммутатор подключен к внешнему источнику тока, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования энергии источника тока, в него введен дополнительный коммутатор, один вывод которого подключен к кожуху, а другой к второму выводу внешней обмотки соленоида. 2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что в него введены дополнительные коммутаторы, каждый из которых одним выводом подключен к одному из разделительных электродов, а другим выводом подключен к одному из дополнительных выводов, выполненных на внешней обмотке соленоида в количестве, равном числу разделительных электродов. 3. Блок по п. 1, отличающийся тем, что параллельно дополнительному коммутатору включен конденсатор.