Ускорительная камера циклотрона Советский патент 1981 года по МПК H05H13/00 H05H7/00 

(54) УСКОРИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА ЦИКЛОТРОНА

1. Изобретение относится к ускорительной технике и может быть Р:СПОЛЬзовано при разработке циклотрона. Ускорительная камера является одним из основных узлов циклотрона и пред назначена для обеспечения рабочего давления (Р 1. мм pt.cT.) в ее объеме и размещения в ней оборудования, необходимого для ускорения, диагностики и вывода пучков ускоренных частиц. Известен циклотрон, в котором ускорительная камера содержит корпус и две идентичные верхнюю и нижнюю крышки. Корпус камеры выполнен из магнитопроводйщей стали в виде квадрата с концентрическим отверстием. Кроме основной функции корпус несет функцию стоек магнита (магнитопровода). В местах, где стенки корпуса камеры имеют минимальную толщину (по осям квадрата) .предусмотрены отверстия для подсоединения резонансных систем и другогоОборудования. Крышка ми камеры служат полюса электромагни та, выполненные как одно целое с ; верхней и нижней балками, соо.тветственно, причем катушки электромагни.та размещены в пазах балок и закрыты герметичными -заглушками из немагнитного материала, обращенными внутрь вакуумного объема камеры. Герметичное соединение кр1Б1шек (балок магнита) с корпусом камеры достигается с помощью уплотнительных прокладок 1. Недостатками камеры этого циклотрона являются невозможность устранения вакуумных течей в соединениях заглушек,, закрывающих электрические катушки, без разборки циклотрона; сложность получения герметичного соединения катушек с корпусом камеры при одновременном обеспечении рабочего зазора по железу электромагнита, так как отклонение отноминальных размеров ли,бо корпуса, либо сечения уплотнительной прокладки может привести к негерметичности соединения или к нарушению зазора по железу; сложность размещения оборудования, обусловленная внешней, конфигурацией корпуса; повышенное сопротивление . магнитному потоку, вызываемое неравнотолщинностью ма -нитопррвода (корпуса камеры)-; низкая надежность работы герметичного соединения, размещенного вблизи от источников ионизирующих излучений. Известен также циклотрон, в. котором ускорительная камерасоставлена

з корпуса, выполненного из немагнитого металла, а крышками являются олюсные наконечники электромагнита. орпус камеры размещен внутрицилиндического магнитопровода. К корпусу ерметично подсоединены патрубки для вода в объем каМеры различного обоудования. В магнитопроводе выполнены Отверстия для размещения этих парубков. Крышки камеры соединяются герметично с корпусом при помощи уплотнительных прокладок. В этой конструкции равнотолщинный магнитопровед охватывает вакуумную камеру и служит защитой от ионизирующих излучений , возникающих внутри камеры t lНедостатками такого циклотрона являются сложность конструкции ускорительной камеры (н аличие патрубков для ввода оборудования, проходящих через магнитопровод); недостаточная надежность работы из-за того, что уплотнительные соединения расположены в непосредственной близости (по периметру полюсного наконечника) от источников ионизирующих излучений; трудность поиска и ликвидации течей в местго соединений крышек и патрубков с корпусом камеры, так как они расположены внутри магнитопровода.

Известна ускорительная камера циклотрона, содержащая корпус из немагнитной стали и крышки, составленные из полюсных наконечников, уплотнительных Фланцев и вварэнных между ними демпфирующих пластин из немагнитной стали. Герметичное соединение нижней крышки обеспечено при помощи , уплотнительной прокладки и болтового соединения, а верхней с помощью уплотнительной прокладки, за сче,т усилия, создаваемого весом верхней балки и полюса магнита, к которому прикреплена крышка. Демпфирующая пластина крышки камеры, прогибаясь на величину, обеспечивающую плотное пр йлёгание балок магнита к стойкам, передает необходимое усилие на уп,лотнительную прокладку З.

Недостатками этой конструкции циклотрона являются сложность размещения оборудования в камере, обусловленная наличием стоек магнита, закрывающих около 50% корпуса камеры и необходимость создания внешней защиты от ионизирующих излучений, возникающих внутриКс1меры.

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности работы и повышение эксплуатационных качеств {обеспечение свободного доступа к терметич.ным соединениям для поиска и ликвидации вакуумных течей, обеспечение защиты от ионизирующих излучений, возникающих внутри камеры и т . д .),

Цель достигается тем, что корпус ускорительной камеры вьтолнен из магнитопроводящего вакуумноплотного

материала в виде толстостенного полго цилиндра.

На чертеже схематично показана ускорительная камера в разрезе.

Ускорительная камера содержит корпус 1, крышки, составленные из полюсных наконечников 2, уплотнительных флани,ев 3 и вваренной между ними демпфирующей пластины 4, присоединенные к нижней и верхней ци-. линдрическим балкам магнита 5, уплотнительные-прокладки 6.

.Корпус 1 камеры выполнен из магнитопроводящего вакуумноплотного материала в виде полого цилиндра и размещен между верхней и нижней балками магнита. В стенке корпуса камеры предусмотрены отверстия для подсоединения резонансной системы и другого оборудования. Все уплотняемые соединения максимально возможно удалены от источников ионизирующих излучений. Герметичное соединение верхней крышки с корпусом камеры обеспечивается при помощи уплотнительной прокладки б, за счет усилия, создаваемого массой верхней балки и магнита полюса и передаваемого демпфирующей пластиной, которая прогибаясь, обеспечивает плотное прилегание балки магнита к корпусу камеры - магнитопроводу.

Нижняя крышка камеры присоединяется к корпусу герметично при помощи уплотнительной прокладки и болтового соединения.

В предлагаемом варианте корпус ускорительнбй камеры одновременно представляет собой равнотолщинный магнитопровод (в виде полого цилиндра.) и защиту от ионизирующих излучений, возникающих, внутри камеры. Такая конструкция камеры обеспечивает широкую возможность размещения оборудования внутри ее и свободу доступа к местам уплотнений. Размещение герметизирующих соединений в местах, удаленных от источников излучений, в несколько раз повыиает надежность их работы, так как известно, что уровень активности (разрушающее действие) снижается пропорционально квадрату расстояния.

Таким образом, предлагаемая ускорительная камера циклотрона проста конструктивно, надежна и удобна в эксплуатации и позволяет существенно (в несколько раз) сократить время простоя циклотрона, связанное с.наЛсщкой и ревизией камеры.

Формула изобретения

Ускорительная камера циклотрона, содержащая корпус и крышки, составленные из полюсных наконечников, уплотнительных фланцев и вваренных между ними демпфирующих пластин, о т л и ч а ющ а я с я тем,, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности работы и повышения эксплуатационных качеств, корпус ускорительной камерл выполнен из магнитопроводящего.вакуумноплотного материала в виде толстостенного полого цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

- 2. BA:Y. CYCLOTRON for production

of shortlived radioactiv isotopes. ISW Technical news, Sept. 1976,

/ Резонансная I систена

OS/iOmna эпектронагиита