Электромагнит бататрона Советский патент 1981 года по МПК H05H11/00 

изменение показателя создания поля п по радиусу (пунктирная линия - характеристика известных бетатронов); на фиг, 5 - вид потенциальной функции (пунктирная линия - характеристика известных бетатронов); на фиг.6 вид фазовых траекторий I-I и II-II.

В бетатронах,электромагнит которых имеет полюса гребневого Типа, возмоАны варианты управляющего|4поля по радиусу благодаря тому, что на каждом гребне выполнены пазы 1, причем они должны быть расположены между равновесными орбитами rjj и ro2f oz ) т. д. Пазы I могут выполняться как на боковых гранях 2, так и на поверхностях 3, обращенных внутрь межполюсного зазора; могут выполняться как по всей высоте гребней 4, так и на определенном расстоянии от поверхностей 3. Форма.(овальная, трапециедалная, треугольная) и размеры I выбираются следующим образом. Для выполнения бетатронного соотношения необходим блок 5 центральных вкладышей.

Усредненная по азимуту напряженность управляющего поля ГН (г) (см. фиг. 3) в плоскости должна меняться по периодическому закону около уровня

н,{.)-f-, (1)

причем значение Н 7 (г) на орбитах выбирают из условия

(Го,)17,,(кЬ).7(1г,г5 -Значение показателя спадания п, усредненной по азимуту напряжённости поля на участках орбит г г у г ... выбирают по соотношению

o nCroi/t oa/oa (З)

но на участках между орбитами, т.е. непосредственно под пазами, значение п должно превышать единицу.

Роль равновесных орбит выполняют не все точки пересечения 2. уровнем Н(г) --- , а только те, в которых соблюдаются неравенства:

1 1с

при ,41 ь с

Р V .а F - центробежная сила(. - центростремительная сила Лоренца ( (

Ускоритель работает следующим образом. ..

В процессе инжекции частицы заполняют всю область, ограниченную наружными потенциальными барьерами (см, фиг. 5) силового поля, в котором совершаются радиальные колебания ускоряемых частиц, поэтому наружные барьеры необходимо выполнять по возможности большими, чем внутренние. При . этом в пучке частиц, захваченных в режим ускорения, имеются частицы, совершающие колебания внутри каждой малой потенциальной ямы (см. фиг. б, ограничивающая фазовая траектория I-I) и частицы, совершающие колебания в области, ограниченной наружными барьерами (см. фиг. б, траектория II-II).

В процессе ускорения вследствие адиабатического уменьшения амплитуды колебаний частицы внутренними барьерами делятся на отдельные пучки Дальнейшее ускорение пучков осуществляется по собственным равновесным орбитам, а колебания частиц огран чиваются фазовыми траекториями I-I,

В конце цикла ускорения частицы сбрасывают на мишень или выводят за пределы ускорителя, причем интервалы между импульсами излучения можно выполнять регулируемыми, что важно, например, при исследовании динамики быстропротекающих процессов.

Все это возможно для управляющего поля с азимутальной вариацией. Если в ускорителе, например бетатроне, применяется азимутально-однородное управляющее поле, то все изложенное справедливо и для таких полей. При этом осуществление вариации управляющего поля по радиусу возможно либо при выполнении пазов 1 на поверхностях 3, обращенных внутрь межполюсного зазора, либо при ступенчатом увеличении межполюсного зазора и изменении наклона поверхности 3 к плоскости Z 0. В электромагн11тах ускорителей вариация управляющего поля по радиусу может осуществляться также при соответствующем изменении плотности укладки винтов с током.

Предлагаемая конструкция электромагнита позволяет в несколько раз увеличить область действия фокусирующих сил при практически неизменном вертикальном размере межполю сного зазора и значительно снизить габариты, вес и потребляемую мощность, приходящиеся на единицу мощности дозы излучения.

Формула изобретения

Электромагнит бетатрона, например, гребневого типа, отличающийс я тем, что, с целью увеличения коэффициента захвата частиц и устранения неустойчивостей в процессе ускорения, предусмотрены средства для вариации управляющего поля по радиуСу, например, на каждом гребне выполнены пазы, причем показатель спада п магнитного поля под пазами . больше единицы, в промежутках между пазами 1, а величина напряженности управляквдего поля в этих промежутках удовлетворяет етатронному отношению.

.

///////У,

UKXVW XVVV

Нг

Г

фаг. б