CS239494B1

CS239494B1 - Electromagnet for electron accelerator

Info

Publication number: CS239494B1
Application number: CS845538A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Vognar; Anatolij G Belov; Cestmir Simane; Vladimir Pokrovskij
Original assignee: Miroslav Vognar; Anatolij G Belov; Cestmir Simane; Vladimir Pokrovskij
Priority date: 1984-07-18
Filing date: 1984-07-18
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS553884A1

Abstract

Urychlovací vakuový prostor /1/ je vytvořen mezi dolní a horní částí jhe elektromagnetu, které jsou navzájem utésnény gumovým kroužkem /4/. Mezi dolní částí /2/ a horní částí /3/ jha elektromagnetu jsou v urychlovacím vakuovém prostoru /1/ uloženy cívky /7/ budicího vinutí, uzavřené v plášti /8/ z nemagnetického materiálu. Průchody /5, 6/ do vakuového urychlovacího prostoru /1/ jsou vytvořeny v dolní Sásti /2/ jhe elektromagnetu.The accelerating vacuum space /1/ is formed between the lower and upper parts of the yoke of the electromagnet, which are sealed with a rubber ring /4/. Between the lower part /2/ and the upper part /3/ of the yoke of the electromagnet, the coils /7/ of the excitation winding are placed in the accelerating vacuum space /1/, enclosed in a casing /8/ made of non-magnetic material. The passages /5, 6/ to the vacuum accelerating space /1/ are formed in the lower part /2/ of the yoke of the electromagnet.

Description

Vynález se týká elektromegnetu pro urychlovače elektronů, opatřeného vnitřním vakuovým urychlovacím prostorem pro aikrotronový systém a sestávající z dvoudílného železného jha a budicích vinuti.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electromegnet for electron accelerators provided with an internal vacuum acceleration space for an acrrotron system and consisting of a two-piece iron yoke and excitation windings.

Mikrotron je kruhový vysokofrekvenční urychlovač elektronů, v kterém jsou elektrony urychlovány ve vakuu v homogenním magnetickém poli v roviné kolmé na směr jeho siločar elektrickou složkou stojaté elektromagnetické vlny, vybuzené v dutinovém resonétoru, kterým opakované procházejí. V dosavadních konstrukcích mikrotronů je vakuum vytvořeno v urychlovacím prostoru, který je omezen prstencovou vakuovou komorou a póly elektromagnetu, mezi nimiž je komora uložena. Vakuové těsnění zajišťují gumové těsnící kroužky mezi komorou a čely elektromagnetu. Budící vinutí elektromagnetu je uloženo vně urychlovacího prostoru na vyčnělýoh pólových nástavcích elektromagnetu. Je tvořeno párem cívek, z nichž každá je nasazena na jednom pólovém nástavci a mezerou mezi nimi procházejí nástavce urychlovací komory, sloužící k jejímu vyčerpání, k přívodu vysokofrekvenční energie a k vývodu svazku. Tyto nástavce procházejí výřezy ve vnějším magnetickém obvodu elektromagnetu. Magnetický obvod je v rovině symetrie dělen na dvě poloviny, aby bylo možno uložit vakuovou komoru mezi oba pólové nástavce.A microtron is a circular high-frequency electron accelerator in which electrons are accelerated under vacuum in a homogeneous magnetic field in a plane perpendicular to the direction of its field lines by the electrical component of the standing electromagnetic wave excited in the cavity resonator through which they pass repeatedly. In the prior art microtron designs, the vacuum is created in an accelerating space which is limited by the annular vacuum chamber and the poles of the electromagnet, between which the chamber is mounted. The vacuum seals are secured by rubber sealing rings between the chamber and the solenoid faces. The electromagnet excitation coil is mounted outside the acceleration space on the protruding pole pieces of the electromagnet. It consists of a pair of coils, each of which is mounted on one pole piece and the gap between them extends the bosses of the acceleration chamber for its exhaustion, for the supply of high-frequency energy and for the output of the beam. These extensions extend through slits in the external magnetic circuit of the electromagnet. The magnetic circuit is divided into two halves in the plane of symmetry to accommodate the vacuum chamber between the two pole pieces.

Toto konstrukční řešení má řadu nevýhod. Urychlovací komora ve tvaru prstence z auste nitické nemagnetické oceli, je opatřena řadou přivařených nástavců’a představuje výrobně velmi složitou součást mikrotenu. Gumová těsnění, která z konstrukčních důvodů nelze nahradit kovovými, zejména vzhledem k jejich velkému obvodu, podléhají radiačnímu poškození a musí být měněna. Výměna spodního těsnění je velmi náročnou operací, při které musí být rozebrány prakticky věechny vakuové spoje na jejich nástavcích. Průměr prstence urychlovací komory může být maximálně roven průměru pólových nástavců a veškeré systémy umístěné v urychlovacím prostoru musí se jeho rozměru přizpůsobit, což vede k řešením, které jsou konstrukčně složitá a provozně náročná. Vakuové spoje mezi komorou a pólovými nástavci, jakož i věechny svary mezi komorou a jejími nástavci, jsou při smontovaném mikrotronů pro kontrolu na těsnost nepřístupné, což ztěžuje hledání e odstraňování vakuových netěsností.This design has a number of disadvantages. Auste nitric non-magnetic steel ring acceleration chamber, equipped with a series of welded inserts, is a very complex part of the microtene. Rubber seals which cannot be replaced by metal seals for construction reasons, especially because of their large circumference, are subject to radiation damage and must be replaced. Replacing the bottom seal is a very demanding operation in which virtually all vacuum connections on their extensions must be dismantled. The diameter of the ring of the acceleration chamber can be at most equal to the diameter of the pole pieces, and all systems located in the acceleration chamber must adapt to its size, resulting in solutions that are structurally complex and operationally demanding. Vacuum connections between the chamber and the pole pieces, as well as all welds between the chamber and its pieces, are inaccessible when the microtron is assembled for leak testing, making it difficult to find and remove vacuum leaks.

Uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu elektroaagnet pro urychlovač elektronů, opatřený vnitřním vakuovým urychlovacím prostorem pro mikrotron a sestávající z dvoudílného železného jha a budicích vinutí. Jeho podstata spočívá v tom, že urychlovací vakuový prostor je vytvořen mezi dolní částí jhe elektromagnetu a horní částí jha elektromagnetu, navzájem utěsněnými gumovým kroužkem, mezi nimiž jsou v urychlovacím vakuovém prostoru uloženy cívky budicích vinutí, uzavřené v plášti z nemagnetiekého materiálu, nebo jsou vytvořeny jako samonosné, přičemž průchody do vakuového urychlovacího prostoru jsou vytvořeny v dolní části jha elektromagnetu.According to the invention, the above mentioned drawbacks are eliminated by an electromagnet for an electron accelerator provided with an internal vacuum acceleration space for a microtron and consisting of a two-piece iron yoke and excitation windings. It is based on the fact that the acceleration vacuum space is formed between the lower part of the electromagnet and the upper part of the electromagnet, sealed together by a rubber ring, between which the coil of excitation coils enclosed in a non-magnetic material housing are arranged The passages to the vacuum acceleration space are formed in the lower part of the yoke of the electromagnet.

Základní výhoda elektromagnetu podle vynálezu spočívá v jednoduchosti jeho konstrukce umožňující snadnou demontovatelnost, zvětšení vnitřního vakuového prostoru a zejména snížení výrobní pracnosti a tím i výrobní ceny.The basic advantage of the electromagnet according to the invention lies in the simplicity of its construction allowing easy dismantling, increasing of the inner vacuum space and in particular the reduction of manufacturing effort and hence the production cost.

Vynález je dále blíže popsán na příkladu provedení podle připojeného výkresu, na němž obr. 1 značí schematický řez nárysem elektromagnetu a obr. 2 půdorys podle obr. 1.The invention will now be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of an electromagnet and Fig. 2 is a plan view of Fig. 1.

Urychlovací vakuový prostor X je vytvořen hermeticky provedeným jhem elektromagnetu, sestávajícího z dolní části 2 j^hB elektromagnetu a horní části X jha elektromagnetu, mezi kterými je vložen gumový těsnící kroužek χ. Průchody X, X do vakuového urychlovacího prostoru χ jsou vytvořeny v dolní části 2 J¹¹® elektromagnetu, jejíž vnější válcový povrch je v místě otvorů upraven pro těsnění kovovými těsnícími kroužky. V místě vývodu svazku má výstupní průchod X obdélníkový průřez a je tvořen nástavcem, zavařeným do dolní části 2 jho elektromagnetu. Celo tohoto nástavce je rovněž upraveno pro vakuové těsnění. Obě cívky X budícího vinutí elektromagnetu jsou zhotoveny z dutých měděných vodičů, chlazených vodou a jsou uloženy ve vakuu. Mohou být buá zalité epoxydovou pryskyřicí v hermetických důra3 luminiových pláštích Ě, jejichž vnitřní prostor je případně odčerpáván na předvakuum. Alternativně mohou být cívky X provedeny samonosné a uloženy ne keramických formerech a od plynovány vyhřátím na potřebnou teplotu elektrickým proudem.The accelerating vacuum space X is formed by a hermetically formed electromagnet solenoid consisting of a lower part 2 ^{hB of the} solenoid and an upper solenoid part X of the solenoid, between which a rubber sealing ring χ is inserted. The passages X, X into the vacuum acceleration chamber χ are formed in the lower part of the 2 J ¹¹ ® electromagnet, the outer cylindrical surface of which is adapted to be sealed by metal gaskets at the apertures. At the beam outlet, the outlet passage X has a rectangular cross section and is formed by an extension welded into the lower part 2 of the electromagnet yoke. The entire extension is also adapted for vacuum sealing. The two coils of the excitation coil of the electromagnet are made of water-cooled hollow copper conductors and are placed in a vacuum. They may be encapsulated by an epoxy resin in a hermetic lining of the luminaire sheaths, the internal space of which is possibly pumped to a pre-vacuum. Alternatively, the coils X may be self-supporting and placed on ceramic formers and gassed by heating to the required temperature by electric current.

Tímto řešením se odstraní nevýhoda těžko vyměnitelného spodního vakuového těsnění komory, zpřístupní se všechna místa pro kontrolu vakuových spojů na jejich těsnost, zvětší se vakuový prostor, do něhož lze umístit systémy, které nelze do vakuové komory v klasickém provedení umístit, zvětší se průřezy pro čerpání na vysoké vakuum a odstraněním vakuové prstencové komory z nemagnetické austenitické oceli s nástavci se podstatná sníží prac nost výroby mikrotronu a jeho výrobní cena.This solution eliminates the disadvantage of the hardly replaceable lower vacuum seal of the chamber, makes all the places for checking the vacuum connections for leaks accessible, increases the vacuum space, which can accommodate systems that cannot be placed in the vacuum chamber in the classical design, High vacuum and the removal of the vacuum annular chamber of non-magnetic austenitic steel with attachments will greatly reduce the labor and manufacturing cost of the microtron.

Gumový těsnící kroužek 4 mezi oběma díly jha elektromagnetu je uložen v místě, kde intenzita záření gamma je podstatně nižší než na obvodě pólových nástavců a vydrží déle než u klasického provedení mikrotronu s urychlovací komorou. Zvětšení povrchu čerpaného objemu je kompensováno snížením tlakových ztrát oproti těm, ke kterým dochází v čerpacích nástavcích urychlovací komory klasického provedení, případně přidáním dalšího čerpacího agregátu.The rubber sealing ring 4 between the two parts of the electromagnet yoke is located at a location where the gamma radiation intensity is substantially lower than at the periphery of the pole pieces and lasts longer than in the conventional microtron with acceleration chamber. The increase in the surface of the pumped volume is compensated by the reduction of pressure losses in comparison with those occurring in the pumping extensions of the acceleration chamber of the classical design or by the addition of another pumping set.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An electromagnet for an electron accelerator with an internal vacuum acceleration space for a microtron system and consisting of a two-piece iron yoke and excitation windings, characterized in that a sealing rubber ring (4) is arranged between the lower part (2) and the upper part (3) of the electromagnet. both parts (2, 3) define an internal acceleration vacuum space (1) in which the coil (7) of the excitation winding, enclosed in a casing (8) of non-magnetic material, or are formed as self-supporting, As the electromagnet is formed, passages (5, 6) are formed into the vacuum acceleration chamber (1).