Электромагнит безжелезного бетатрона Советский патент 1982 года по МПК H05H11/02 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТ БЕЗЖЕЛЕЗНОГО БЕТАТРОНА

1

Изобретенпе относится к ускорительной технике, в частности к безжелезны.м электромагнитам ускорителей с аксиальной симметрней магнитного поля, и может быть использовано в медицинских и де.фектоскопических бетатронных установках.

Известен электромагнит безжелезного бетатрона, содержащий две конические системы круговых витков, соединенных последовательно межвитковыми переходами 1. Коническое расположение витков увеличивает высоту электромагнита и снижает его экономичность.

Наиболее близким техническим реидением к предлагаемому является э ;ектромагннт безжелезного бетатрона, обмотка которого содержит первую и вторую плоскопараллельные системы концентричных круговых внтков, соединенных последовательно межвитковыми переходами, лежащими в одной плоскости, проходящей через радиус системы, центральный соленоид, выводы которого подключены к внутренним виткам плоскопараллельных систем концентричных круговых витков, и два внешних вывода 2.

Недостатком известного устройства является наличие азимутальной неоднородности магнитного поля и большие габариты устройства.

Цель изобретения - снижение азимутальной неоднородности магнитного поля

5 в рабочей области и уменьшение габаритов электромагнита.

Цель достигается тем, что в электромагните бези елезного бетатрона, содержан ем первую и вторую плоскопараллель20 ные системы концеитричных крзговых витков, соединенных последовательно межзитковыми переходами, лежащими в одной плоскости, проходяидей через радиус системы, центральный соленоид, выводы ко15торого подключены к внутренним виткам плоскопараллельных систем конгцентричных круговых витков, и два внешних вывода, в каждую систему круговых концентричных витков введен компенсационный токопровод, Размещенный параллельно плоскости межвитковых переходов и иодключенный одним концом к внешнему витку. Цо оси соленоида размещен прямолинейный проводник, одним концом подключенный к свободному концу компенсационного токопровода первой системы концентричных круговых витков, а вторым - к первому выводу электромагнита, второй вывод которого соединен со

30 свободным концом второго компенсационного токопровода, причем оба вывода злсктромаппта размещены с внешней стороны второй системы концентричных круговых витков.

На чертеже изображен общий вид электромагиита.

Обмотка электромагнита содержит две плоскопараллельные системы концентричных круговых витков 1 с мел витковымн переходами 2 и центральный соленоид 3, через который системы круговых витков соединяются носледовательно.

Параллельно плоскости межвитковых переходов 2 расположены компенсационные токонроводы 4 и 5. Компенсационный токонровод 4 одним кондом соединен с нроводяиком 6, размещенным по оси центрального соленоида 3 и соединенным с первым выводом 7 обмотки электромагнита, а токонровод 5 соединен с вторым выводом 8.

Электромагнит р аботает следующим образом.

От источника питания подается импульс тока, проходящий через системы круговых витков 1 и централыплй соленоид 3, и п области между илоскнм системами круговых витков возбуждается имнульеное электромагнитное ноле бетатронного типа. Ток, протекающий но межвитковым переходам I выводам oб тoтки электромагнита, возбул-сдает электромагнитные поля, которые, складываясь с полем круговых витков и центрального соленоида 3, приводят к ноявлению азимутальной неоднородности результирующего поля. Поля, возбуждаемые током в токопроводах 4 и 5, по величине и ориентации таковы, что уменьщают напряженность магнитного поля, возбуждаемого межвитковыми переходами в области между плоскими снстемами витков (в рабочей области электромагнита). Кроме того, магнитные диполи, образоваииые токопроводами 4, 5 и соответствующими межвитковыми переходами, ориентированы так, что получается полная комиенсацня возникающих полей в медианной плоскости электромагнита, на азимуте межвитковых переходов. Ток а центральном соленоиде возбуждает в рабачей области электромагнита азимутальную компоненту магнитного поля по величине равную полю, возбуждаемому равным , током, нротек1ающим по оси центрального соленоида 3, поэтому ток, протекающий по токопроводу б, комненснрует в рабочей области электромагнита азимутальную компоненту поля, возбуждаемого током в центральном соленоиде. Так как наличие азимутальной неоднородности магнитного поля бетатрона ириводит к возникновению вынужденных колебаний

ускоряемых частиц и их потерям, снижение азимутальной иеоднородности поля электромагнита приводит к повышению эффективности работы ускорителя.

Испытания опытного образца предложенного электромагнита в бетатронной установке иоказали сиижение азимутальной неоднородности не менее чем в три раза, а число зскоряемых в одном цикле частиц увеличилось более чем в два раза ;io сравнению с бетатроном, использующим электромагиит-нрототип.

Таким образом, предложенный электромагнит безжелезного бетатрона имеет меньщую По сравнению с прототипом азимутальную неоднородность магнитного ноля, что приводит к новыщенню эффективности работы бетатронной установки и снижает ее габариты.

Форм у л а и 3 о б р е т е и и я

Электромагиит безжелезного бетатрона, содержаний первую и вторую плоскопараллельные системы концентричных круговых витков, соединенных иослеловательио межвитковыми переходами, лежащими в одной плоскости, проходящей через радиус системы, центральный солс-ноид, выводы которого подключены К виутренним виткам илоскоиараллсльных систем концентричных круговых витков и два виещних вывода, отличающийся тем, что, с целью сиижения азимутальной неоднородности магнитного поля в рабочей области и уменьшения габаритов электромагнита, в каждую систему круговых концентричных внтков введен компенсационный токопровод, размещенный параллельно плоскости межвитковых переходов и подключенный одним концом к внешнему витку, при этом по оси соленоида размещен прямолинейный проводник, одним коицом нодключенный к свободному концу комценсационного токопровода первой системы концентричных круговых внтков, а вторым к первому выводу электромагнита, второй вывод которого соединен со свободным концом второго комненсационного токопровода, причем оба вывода электромагнита размещены с внешней стороны второй системы концентричных круговых внтков.

Псточннки информации, иринятые во внимание нри эксиертизе:

1.Линхарт И. и др. Наконление частиц. М., Госатомиздат, 1963, с. 222-228.

2.Павловский А. И. и др. Сильнотачные безжелезные бетатроны. ДАН СССР, 1965, т. 160, ЛЬ 1, с. 68-70 (нрототин).