CS264367B1 - Zapojení elektromagnetu betatronu - Google Patents

Abstract

obvod betatronu je tvořen elektroma^netem, který je přes první řízený spínací prvek připojen paralelně ke kondenzátoru. Ke kondenzátoru je dále přes druhý řízený spínací prvek připojena rekuperační tlumivka.

Description

Vynález se týká zapojení elektromagnetu urychlovače typu betatron, využívaného pro lékařské a průmyslové účely.

V betatronu bývá funkční magnetické pole vytvářeno elektromagnetem, tvořeným válcovým magnetickým jádrem, složeným z kruhových transformátorových plechů, přičemž k jádru jsou připevněny pólové nástavce. Mezi potovými nástavci je pak umístěna kruhová urychlovací komora. K vinutí elektromagnetu je připojen kondenzátor, s kterým elektro magnet tvoři paralelni nebo sériový rezonanční obvod. Ten je zpravidla napájený napětím o sítové frekvenci 50 Hz.

V elektromagnetu dochází k velkým tepelným ztrátám. Vzniklé teplo se odvádí systémem chlazeni, avšak kompaktnost konstrukce vedená snahou po malých rozměrech betatronu velmi ztěžuje odvod tepla^ zejména z prostoru pólových nástavců a středu jádra elektromagnetu. Zde teplota dosahuje vysokých hodnot, což snižuje životnost betatronu a nepřímo muže vést k výraznému prodlouženi celkové doby expozice. Tento nedostatek se výrazně projevuje zvláště u průmyslových betatronu, kde se pracuje zpravidla s dlouhými expozičními dobami.

U stávajících betatronů vzniká potřeba zlepšeni ekonomiky provozu zkrácením expoziční doby. K tomu vede zejména zvýšeni expoziční rychlosti zářeni. Její zvýšení klasickými způsoby, tj. zvětšováním rozměrů urychlovací komory, zvyšováním energie vstřiku elektronů a nebo zvyšováním opakovači frekvence funkčního cyklu betatronů, které vede ke zvýšeni střední hodnoty expoziční rychlosti zářeni, je obtížné a naráží na řadu technických problémů. Zvýšení opakovači frekvence funkčního cyklu betatronů prostým zvýřovan/ťn frekvence napájecího proudu elektromagnetu je obtížné zejména vzhledem ke vzrůstu tepelných ztrát v tomto obvodu.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojení elektromagnetu betatronů podle vynálezu, kde paralelně ke kondenzátoru je jednak přes první řízený spínací prvek připojen elektromagnet a jednak přes druhý řízený spínací prvek je připojena rekuperační tlumivka.

Výhodou zapojení podle vynálezu je výrazné sníženi tepelných ztrát v elektromagnetu, ve zvláštním případě až na polovinu původní hodnoty. Další výhodou je možnost až 80% zvýšeni expoziční rychlosti zářeni, přičemž tepelné ztráty nedosáhnou původní hodnoty.

Na připojeném výkresu je na obr. 1 uvedeno principielní zapojeni napájecího obvodu betatronů podle vynálezu a na obr. 2 jsou znázorněny průběhy proudů tekoucích jednotlivými větvemi obvodu.

Obvod betatronů je tvořen elektromagnetem J, který je přes první řízený spínací prvek 4 připojen paralelně ke kondenzátoru 2. Ke kondenzátoru 2 je dále přes druhý řízený spínací prvek 5 připojena rekuperační‘tlumivka 3.

Perioda T. opakovači frekvence funkčního cyklu beta* tronu je.dána součtem první půlperiody napájecího proudu I_fJ, protékajícího elektromagnetem 1 betatronů a druhé půlperiody T? proudu I_L, protékajícího rekuperační ·> z* r~r >O,tlumivkou 3. Časový interval Tj přitom představuje funkční cyklus betatronu.

Z periody je funkční pouze časový interval .

V původních zapojeních, kdy opakovači frekvence funkčního cyklu betatronu je shodná s frekvencí napájecí sítě, se zbývající část periody T pouze podílí na tepelných ztrátách v elektromagnetu ϊ· V řešeni podle vynálezu tepelné ztráty v průběhu druhé půlperiody T? nevznikají v elektromagnetu 1, nýbrž v rekuperační tlumivce 3. Současně je účelné tuto druhou půlperiodu udělat menší vzhledem k první půlperiodě T^, čímž se dosáhne vyšší opakovači frekvence funkčního cyklu betatronu.

Za předpokladu nabitého kondenzátoru 2, rozpojeného druhého řízeného spínacího prvku 5 a sepnutého prvního řízeného spínacího prvku 4, prochází kóndenzátorem 2 a elektromagnetem 1 po dobu první půlperiody napájecí proud I,

V okamžiku, kdy proud I„ klesne na nulu a na kondenzátoru 2 je plné napětí opačné polarity, uzavře se první řízený spínací prvek 4 a spíná druhý řízený spínací prvek 5. Nyní kondenzátorem 2 a rekuperační tlumivkou 3 prochází po dobu druhé půlperiody T? proud V okamžiku, kdy proud I_L klesne na nulu, rozpíná druhý řízený spínací prvek 5 a otevírá se první řízený spínací prvek 4. V tomto okamžiku je na kondenzátoru 2 plné napětí původní polarity a celý cyklus se opakuje. V časovém intervalu periody Tje nutné dodávat do obvodu energii pro kryti elektrických ztrát.

Za obecného předpokladu, když opakovači frekvence funkčního cyklu betatronu je vyšší než kmitočet sítě, musí být obvod betatronu napájen ze zvláštního, například stejnosměrného zdroje, přes řízený spínací prvek. Ve zvláštním případě, kdy se jedná o sníženi tepelných

264 36?

ztrát v elektromagnetu 1, to znamená, že opakovači * frekvence funkčního cyklu betatronu se rovná sítovému kmitočtu, může být obvod napájen přímo ze sítě. Zvýšeni střední hodnoty expoziční rychlosti zářeni je určeno poměrem T^/T^. Teoreticky se může bližit dvojnásobku původní hodnoty.

Claims (1)

1. Zapojeni elektromagnetu betatronu s kondenzátorem, vyznačené tim, že paralelně ke kondenzátoru /2/ je jednak přes první řízený spínací prvek /4/ připojen elektromagnet /1/ a jednak přes druhý řízený spínací prvek /5/ je připojena rekuperační tlumivka /3/.