Электромагнит бетатрона Советский патент 1987 года по МПК H05H11/04 

0 УуЧ Х С ХЧХх;уХ ХчХ - ФСх -

УУхЖ У ХХХЧХХ

N3

со .с:

СП

о: 1 29 Изобретение относится к области ускорителей заряженных частиц и может использоваться при .разработке бетатрона. Известен электромагнит бетатрона, содержащий ферромагнитный магнитопровод Ш-образного типа и намагничивающую обмотку, расположенную на стойках и ярмах магнитопровода. Цель изобретения - увеличение магнитного потока бетатрона при неизменном поперечном сечении электромагнита. Для этого полюс электромагнита вы полнен в виде двух полукругов, разде ленных воздушным промежутком, часть которого по ширине центральных вкладышей заполнена ферромагнитным материалом.. В настоящее время для каротажа скважин.широко применяют в качестве источников жесткого -излучения ра-. диоактивные изотопы. Использование ускорителей электронов как источников тормозного излучения с максимальной энергией 4-7 МэВ позволит значительно повысить глубинность и точность каротажа. Однако габариты существующих ускорителей с максимальной энергией 4-7 МэВ не позволяют располагать и5 в скважине, диаметр- которой не превышает 100 мм. Из всех известных ускорителей электронов на такую энергию индукционный ускоритель типа бе татрон имеет наименьшие габариты. Все основные узлы бетатронной установки за исключением магнитной системы можно расположить в герметизированном корпусе цилиндри ческой формы. Расположение электромагнита вызывает существенные затруд нения. В известном ускорителе электромагнит бетатрона располагают так, что ось симметрии полюса перпендикулярна оси симметрии .скважины. Но и при таком расположении электромагнита энергия ускоренных электронов будет ограничена, так как связь между энергией ускоренных электронов и радиусов равновесной орбиты определяет ся по выражению Е « 300 г-В . - 0,51 где Е - энергия, МэВ; Вд - поле на равновесной .орбите. Максимальная величина энергии ускоренных электронов будет определять ся выражением (1 ) при выбранном г. и Ъ на орбите. С другой стороны величина Е определяется величиной ЭДС индукции, определяемой по выражению Е ± dt где -магнитный поток, охватываемьй орбитой; Следовательно, для получения необходимого приращения энергии необходимо выполнение следующего выражения - Е - (лФ) . . Из выражения (3) следует, что чем больше приращение энергии Е, тем большим должно быть изменение магнитного потока лф , охватываемого орбитой. Увеличение 3 Ф при неизменном радиусе равновесной орбиты г требу ет увеличения В, на орбите. Увеличение поля на орбите приводит к еще более сильному увеличению поля центрального сердечника, так как должно быть выполнено бетатронное соотношение, равное, в случае азимутальносимметрического поля, 2:1. УвелиЧе,ние поля центрального сердечника приводит к его насыщению, в резуль.тате нарушается бетатронное соотношение. Поэтому в существующих бетатронах поле на орбите составляет 3000 - 5000 Гс. . Из выражения (2) видно, что напряжение индукции в некоторой точке орбиты определяется не изменением ПОЛЯ, сзпдествующего на орбите, а изменением общего магнитного потока, пронизывающего площадь орбиты. Следовательно, необходимо так деформировать орбиту, чтобы внутри орбиты пропустить достаточно большой магнитный поток, который требуется для ускорения частиц до заданной энергии, При этом наружный радиус полюса r не должен быть больше чем г скв Для этого полюс бетатрона необходимо выполнить из 2-х полукругов, отстоящих друг от друга на расстоянии 1, а центральную часть промежутка по ширине центральных вкладьш1ей (галет) заполнить ферромагнитньш материалом. Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором приведена конструкция полюса.

ЭЛЕКТРОМАГНИТ БЕТАТРОНА,содержащий ферромагнитный магнитопро-вод Ш-образного типа и намагничивающую обмотку, расположенную на стойках и ярмах магнитопровода, о т " личающийся тем, что, с целью увеличения рабочего магнитного потока бетатрона при неизменном поперечном сечении электромагнита, полюс электромагнита выполнен в виде двух полукругов, разделенных воздушным промежутком, часть которого по ширине центральных вкладышей заполнена ферромагнитным материалом.