БЕТАТРОН С ЖЕЛЕЗНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ Советский патент 1970 года по МПК H05H11/04 

В известных бетатронах инжекция электронов в ускорительную камеру осуществляется инжектором, расположенным с внешней стороны камеры бетатрона. Для ввода пучка электронов в камеру используются инфлекторы.

Предложенный бетатрон отличается от известных тем, что в нем электроды инжектора расположены в центральном зазоре в медианной плоскости бетатрона. Вылетающие из инжектора электроны изменяют направление своего движения в магнитном поле центрального зазора таким образом, что инжектируются в межполюсное пространство ускорителя под небольшими углами к касательным к окружности радиуса галет. Это повышает инжектируемый ток, уровень гамма-излучения и инжекцию без инфлектора.

На чертеже показано сечение описываемого бетатрона плоскостью, проходящей через ось симметрии ускорителя.

Бетатрон содержит магнитопровод 1 ускорителя, обмотку 2 электромагнита, центральное отверстие 3, центральный зазор 4, межполюсное пространство 5, катод 6 инжектора, анод 7 инжектора, высоковольтный изолятор 8 инжектора, изолятор 9 накальных выводов катода, поверхность 10 полюсов магнитопровода, стенку 11 ускорительной камеры и электронный пучок 12.

Траектории электронов практически во всем межполюсном пространстве (речь идет о медианной плоскости и близкой ее окрестности) непрерывно пересекают друг друга и между этими пересекающимися «пучками» идет непрерывное электростатическое и магнитное взаимодействие, которое в конечном счете приводит к выравниванию направлений движения электронов в сторону приближения их к направлениям касательных к соответствующим концентрическим окружностям с центром на оси ускорителя. Это «выравнивание» направлений движения электронов способствует созданию замкнутого циркулирующего потока электронов в междуэлектродном зазоре, наподобие потока Брюллюэна в магнетроне.

Новый метод инжекции позволяет работать в оба полупериода изменения магнитного поля, что обеспечивает удвоение средней интенсивности ускорителя (вследствие аксиальной симметрии электродов инжектора), инжектировать большие токи (десятки ампер) и обеспечить тем самым работу ускорителя на высокой частоте питания (до десятков кгц), а также обеспечивает высоковольтную инжекцию без инфлектора, что значительно упрощает настройку и эксплуатацию ускорителя.

Бетатрон с железным сердечником, отличающийся тем, что, с целью увеличения тока инжекции и повышения интенсивности потока ускоренных электронов, инжектор электронов расположен в центральном сердечнике магнита в медианной плоскости бетатрона и имеет выход пучка электронов в межполюсное пространство, причем электропитающие провода инжектора расположены внутри центрального сердечника.