DE1036418B - Elektromagnet mit veraenderlicher Induktion fuer Teilchenbeschleuniger, insbesondere fuer Synchrotrons - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Elektromagnet mit veränderlicher

Induktion für Teilchenbeschleuniger,

insbesondere für Synchrotrons

Die Erfindung betrifft Elektromagnete mit veränderlicher Induktion für Teilchenbeschleuniger, wie sie beispielsweise bei Synchrotons verwendet werden.

Sie bezweckt vor allem, diese Magnete so auszubilden, daß Verformungen des Feldes im Luftspalt, die auf Grund der magnetischen Sättigung bei hohen Induktionswerten eintreten, in einfacher und bequemer Weise selbsttätig korrigiert werden. Sie besteht darin, daß der an den Luftspalt angrenzende Teil wenigstens eines seiner Polstücke zur selbsttätigen, wenigstens teilweisen Korrektur der Feldverformungen im Luftspalt bei hohen Induktionswerten (d. h. entsprechend der magnetischen Sättigung im Luftspalt) eine Zone (Korrektionszone) aufweist, deren Permeabilität von derjenigen des Materials, das den restlichen Teil dieses Polstückes bildet, abweicht und vorzugsweise geringer ist, jedoch ausreicht, um durch die Korrektionszone keine wesentliche Beeinflussung der Form des Feldes bei weniger hohen Induktionswerten eintreten zu lassen.

Bekanntlich nimmt bei Geräten nach Art eines Synchro-

trons od. dgl. die Induktion im Luftspalt während des

ganzen Beschleunigungszyklus der Teilchen zu, und man «

ist im allgemeinen bestrebt, während dieses Zyklus an

allen Stellen der Nutzzone des Luftspaltes den Gradienten In dem Maße, in dem die Induktion im Verlauf eines 4| der Induktion in radialer Richtung möglichst konstant ²⁵ Arbeitszyklus der Maschine zunimmt, wird der magneti- ^ΑΤ? σο _scfa_e J₄J₆₁₅ gesattigt, und die vorstehend genannten Äqui

potentialflächen 6 und 7 stimmen nicht mehr mit den Flächen der Polstücke überein. Sie weisen diesen gegenüber eine gewisse Neigung auf, wie sie bei 8 und 9 dargestellt ist, wodurch das Feld im Luftspalt in unannehmbarer Weise geändert wird.

Die Kurven in Fig. 2 lassen diese Änderung in der Ausbildung des Feldes im Luftspalt des Magneten eines Synchrotrons genau erkennen. In dieser Fig. 2 sind auf

Anmelder:
Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter: Dr. phil. W. P. Radt, Patentanwalt,
Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 13. Juni 1956

Jacques Parain, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

zu halten.

Um die Darstellung zu verdeutlichen, soll in der Folge als "Index« des Magnetfeldes die Größe

R₀ dB "B_n ' IR

η = —

bezeichnet werden, wobei R₀ der Radius der Ausgleichsbahn der Teilchen (der bei einem gegebenen Gerät konstant ist) und B₀ die veränderliche Induktion längs dieser 35 der Ordinate die Werte für den Index η des Feldes an Ausgleichsbahn ist; dieser Index ist bei klassischen jedem Punkt des Luftspaltes und auf der Abszisse die Synchrotrons als etwa zwischen 0,5 und 0,75 liegend an- Lage des betrachteten Punktes gegenüber den Polstücken zusehen. aufgetragen. R₀ ist der Radius der Ausgleichsbahn,

Wenn sich die Induktion im Luftspalt laufend, bei- während die Radien von links nach rechts in Richtung spielsweise von 300 bis 15 000 Gauß, ändert, kann man 40 des Pfeiles R zunehmen.

nicht vermeiden, daß etwa von 10 000 Gauß an eine In Fig. 2 sind die Kurven 10, 11, 12, 13, 14 und 15 zu

Sättigung des magnetischen Kreises des Magneten (Joch und Polstücke) eintritt, durch die eine Beeinträchtigung des Feldverlaufs und eine beträchtliche Erhöhung des Indexes η hervorgerufen wird.

An Hand von Fig. 1 bis 3 sollen kurz die Lösungen aufgezeigt werden, die in der einschlägigen Technik üblicherweise angewandt werden, um diesen Nachteil zu beseitigen.

Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt einen Magneten mit dem Joch 1, den aufsetzbaren und abnehmbaren Polstücken 2 und 3 und den Erregungskreisen 4 und 5.

Bei geringer Induktion sind die Flächen 6 und 7 der Polstücke 2 und 3 Äquipotentialflächen des Magnetfeldes.

sehen, die die Änderungen des Indexes des Feldes im Luftspalt in Abhängigkeit von der Lage gegenüber dem Polstück 3 für die nachstehenden Werte der Induktion B₀ darstellen:

B₀ zwischen 3000 und 7000 Gauß (Kurve 10)

B₀ =-- 10 000 Gauß (Kurve 11)

B₀ = 12 000 Gauß (Kurve 12)

B₀ = 13 000 Gauß (Kurve 13)

B₀ = 14 000 Gauß (Kurve 14)

B₀ = 15 000 Gauß (Kurve 15)

Diese Kurven zeigen, daß die Sättigung des magnetischen Kreises bei hohen Induktionswerten eine starke

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Steigerung des Feldindexes η bewirkt, der rechts von der die Möglichkeit, sich auf der einen Seite von den durch die

Ausgleichsbahn mit dem Radius R₀ bei dem beschriebenen Korrekturwicklungen hervorgerufenen Nachteile frei zu

Magneten von 0,55 auf 1,04 anwächst, wenn die Induktion machen und die Leistungsfähigkeit eines Magneten (bei-

von 3000 auf 15 000 Gauß ansteigt. spielsweise für ein Synchrotron oder einen Massesepara-

Dieses Ansteigen des Feldindexes tritt auf Grund der 5 tor), der mit veränderlicher Induktion arbeiten muß, zu

Tatsache ein, daß der Unterschied im Ampere-Windungs- steigern.

verbrauch im Joch längs zweier Induktionslinien völlig Die Fehler des Magneten auf Grund der magnetischen

unterschiedlicher Länge, wie der Linien 16 und 17 in Sättigung können so gemäß der Erfindung je nach ihrem

Fig. 1, sich bei hohen Induktionswerten stärker bemerk- Ursprung auf zwei verschiedene Arten korrigiert

bar macht. io werden:

Wenn man den Index η beispielsweise unter 0,75 halten a) Die Steigerung An des Indexes η des Feldes (auf

will, würde, wie die Kurven der Fig. 2 zeigen, bei dem Grund der Sättigung dds gesamten magnetischen Kreises)

beschriebenen Beispiel die Nutzgrenze des Magneten wird, wenn man von der Anfangsinduktion (B₀)/ (nicht

unterhalb 13 000 Gauß liegen. Da man ein Interesse gesättigter Kreis) zur Maximalinduktion (B_Q)_m übergeht,

daran hat, das Synchrotron mit möglichst hoher Induk- 15 kompensiert durch Korrektionszonen mit längs der PoI-

tion arbeiten zu lassen (die Energie der beschleunigten stücke veränderlicher Dicke.

Teilchen wächst merklich mit der Induktion selbst), ist b) Die Wirkung der Sättigung der Hörner der Polstücke

diese Induktionsbegrenzung praktisch unannehmbar. (die weniger wichtig als der vorhergehende Fehler ist)

Um diesen Mangel auszuschließen, hat man bereits eine wird durch Korrektionszonen konstanter Höhe in der

Korrektur des Feldverlaufs bei hohen Induktionswerten 20 Mitte der Polstücke kompensiert.

mit Hilfe von Korrekturwicklungen vorgenommen, deren An Hand von Fig. 4 bis 9 soll nun der Einfluß dieser

Leiter im Luftspalt parallel zu der Ausgleichsbahn der Korrektionszonen auf den Index η genauer beschrieben

Partikel angeordnet sind. Diese Lösung hat man bei- werden,

spielsweise bei dem Cosmotron in Brookhaven angewandt. Fig. 4 und 5 zeigen schematisch im Schnitt gemäß der

Fig. 3 zeigt somit die Korrekturwicklungen 18 und 19, 25 Erfindung ausgebildete Polstücke zur Korrektion des die von einem solchen Strom durchflossen werden, daß einen bzw. des anderen dieser obengenannten Fehler, das auf diese Weise erzeugte Hilfsfeld die ursprüngliche Fig. 6 und 7 einerseits und 8 und 9 andererseits zeigen Form des Feldes im Luftspalt vor der Sättigung wieder- mit Hilfe graphischer Darstellungen den Einfluß der Ausherstellt: es gelingt so, anders ausgedrückt, den Index η bildung der Polstücke nach Fig. 4 bzw. Fig. 5 auf die des Feldes an allen Punkten des Luftspaltes während des 30 Induktion B und den Index n.

ganzen Beschleunigungszyklus der Teilchen nahezu kon- I_n Fig. 4 sind die Korrektionszonen 20 und 21 mit ver-

stant zu halten. änderlicher Dicke zu sehen, die zur Kompensation der

Derartige Korrekturwicklungen können jedoch in ge- Feldindexerhöhung auf Grund der Sättigung des gewissen Anwendungsfällen Nachteile aufweisen. Die Erfin- samten magnetischen Kreises vorgesehen sind, und in dung schlägt für das soeben dargelegte Problem eine 35 Fig. 5 die Korrektionszonen 26 und 27 mit konstanter besonders einfache Lösung vor, durch die sämtliche oben Dicke, die zur Kompensation der Wirkung der Sättigung aufgeführte Mängel vermieden werden. der Polhörner 22, 23, 24 und 25 vorgesehen sind.

Zu diesem Zweck schafft man in dem an den Luftspalt In Wirklichkeit treten die beiden genannten Fehler bei angrenzenden Teil wenigstens eines der Polstücke des einem Magneten gleichzeitig auf, und die wirklich ausMagneten eine Korrektionszone mit einer Permeabilität, 4° geführte Korrektionszone besteht entweder aus einer die geringer ist als diejenige des Materials, das den rest- Kombination der Anordnungen nach Fig. 4 und 5 oder liehen Teil des Polstückes bildet. entspricht allenfalls einer der Anordnungen nach diesen

Bei einer mittleren Induktion bleibt noch die Permeabi- Figuren.

lität in der Korrektionszone von Einfluß, und die Form Fig. 6 zeigt für die Korrektionszone nach Fig. 4 in

des Feldes ist durch die Oberfläche der Polstücke selbst 45 Richtung der Ordinate die Induktion im Luftspalt in

bestimmt. Bei einer hohen Induktion jedoch kann man Abhängigkeit von dem auf der Abszisse aufgetragenen

durch die Sättigung dieser Korrektionszone eine fiktive Radius, und Fig. 7 zeigt auf der Ordinate den Index des

Änderung des Profils des Polstückes in Abhängigkeit von Feldes im Luftspalt gleichfalls in Abhängkeit des auf

der Induktion im Luftspalt und somit eine Kompensation der Abszisse aufgetragenen Radius,

der in Fig. 1 beschriebenen Verlagerung der Äquipoten- 50 In Fig. 6 zeigt die Kurve 28 die Anfangsinduktion (ß_o)_i

tialflächen 6 und 7 erzielen. (nicht gesättigter magnetischer Kreis) und die Kurve 29

Die Form der Korrektionszone und die Permeabilität die Maximalinduktion (B₀) _m (gesättigter magnetischer

dieser Zone werden in Abhängigkeit vom gewünschten Kreis). Die Induktionswerte sind in reduzierten Koordi-

Feldverlauf bestimmt. naten gerechnet, wobei B₀ die Einheit ist. Bei 30 ist die

Einer der Hauptvorteile einer solchen Ausführungs- 55 nach der Korrektion erhaltene Kurve dargestellt, die form gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Korrek- dann für alle Werte der Induktion B₀ genau die gleiche ist. tion des Indexes η auf diese Weise selbsttätig vor sich geht Die schraffierte Fläche läßt klar die Wirkung der Korund daß nicht, wie im Falle von Korrekturwicklungen, rektionszone mit veränderlicher Höhe erkennen,
ein Gerät notwendig ist, um die Korrektion in Abhängig- Aus Fig. 6 ist gleichfalls zu ersehen, daß in der Mitte keit von der Induktion zu steuern. Darüber hinaus ist die 60 des Polstückes, wo die Kurven 28 und 30 genau geradfiktive Vergrößerung des Luftspaltes bei hoher Induktion linig sind, ihre Neigung die gleiche ist, was bedeutet, daß auf Grund der Sättigung der Korrektionszone wesentlich der Index η gemäß der Erfindung in dem ganzen Intervall geringer als der für die Unterbringung der Korrektur- der Induktionsänderung, d. h. von (B₀) ₍ bis (B₀) _m, wicklungen notwendige Raum, wenn man solche tatsäch- praktisch konstant gehalten worden ist.
lieh verwenden würde. Man erzielt somit auf Grund der 65 Fig. 7 zeigt die Geraden 31 und 32, die die Werte des Erfindung eine merkliche Einsparung an Ampere-Win- Indexes bei den Induktionen (B_o)_{ bzw. (B₀) _m ohne düngen für die Erregung des Magneten. Korrektionszone darstellen. Diese beiden Werte für den

Dadurch, daß man die Korrektion der Fehler des Feld- Index unterscheiden sich genau um die oben definierte

indexes bei hoher Induktion durch Schaffung einer Kor- Größe Δη. Durch das Vorhandensein der Korrektionszone

rektionszone in dem Polstück vornimmt, erhält man also 70 gemäß der Erfindung wird der Index η des Feldes auf

den Anfangswert (Kurve 31) zurückgeführt, und zwar für alle Werte der Induktion, selbst für [B₀) _m.

Für die Ausbildung der Korrektionszone nach Fig. 5 zeigt Fig. 8 auf der Ordinate die Induktion im Luftspalt in Abhängigkeit von dem auf der Abszisse aufgetragenen Radius, und Fig. 9 zeigt auf der Ordinate den Index des Feldes im Luftspalt gleichfalls in Abhängigkeit des auf der Abszisse aufgetragenen Radius.

In Fig. 8 sieht man bei 33 die Kurve für die Induktion (B₀) ι (nicht gesättigte Polhörner) und bei 34 die Kurve für die Maximalinduktion (B₀),,, (gesättigte Polhörner). Die Werte sind, wie zuvor, in reduzierten Koordinaten gerechnet. Ferner hat man in diesem Falle, insbesondere der besseren Klarheit wegen, den Fall eines Magneten mit parallelen Polstücken (n — 0) gewählt. Bei 35 ist die nach der Korrektion erhaltene Kurve gezeigt, die dann für alle Werte der Induktion B₀ genau die gleiche ist. Die schraffierte Fläche läßt die Wirkung der Korrektionszone mit konstanter Dicke klar erkennen.

Die Kurve 34 ist genau eine Parabel, und infolgedessen ist die Kurve 36 (Fig. 9), die die Änderungen des Indexes« in Abhängigkeit des Radius R für die Induktion (B₀)_m zeigt, praktisch eine Gerade. Mit An' ist im folgenden Text die Änderung des Indexes η des Feldes lediglich auf Grund der Sättigung der Polhörner (Fig. 9), gemessen an der Grenze der Nutzzone mit der halben Breite r, bezeichnet.

Unter diesen Bedingungen zeigt die mathematische Untersuchung des Problems, daß, wenn μ' die Permeabilität der Korrektionszone, die bei beiden Korrektionszonen als aus dem gleichen Material bestehend angenommen wird und geringer als die Permeabilität μ des Polstückes ist, der Öffnungswinkel Aß der Korrektionszonen 20 und 21 nach Fig. 4 gegeben ist durch die Formel Ae =

Ab

(III)

In dieser Formel ist Ab der Induktionsabfall, der rechts vom Radius R₀ (Fig. 8) erzeugt werden muß.

In dem besonderen Fall, in dem man sich mit einer linearen Annäherung zufriedengibt (Fall der Fig. 9), nimmt die Formel (III) die Form (IV) an:

μ,

(IV)

in der r bereits vorher definiert wurde.

Die halbe Breite d dieser Korrektionszonen mit konstanter Höhe 26 und 27 (Fig. 5) wird derart gewählt, daß die erzielte Korrektions den Fehler radial kompensiert.

Der zur Erzielung dieser Korrektionen notwendige Aufwand an Ampere-Windungen für die Erregung des Magneten ist gering.

Wenn Ah die der Luft äquivalente, auf die Ausgleichsbahn mit dem Radius R₀ bezogene Höhe der gesamten Korrektionszonen ist, hat man

= - A η ■

in der E die Höhe des Luftspaltes ist.

Der Winkel Aß muß offensichtlich eine solche Richtung besitzen, daß er eine Korrektion mit dem Fehler des zu korrigierenden Index entgegengesetzter Richtung erzeugt.

Da dieser Winkel Aß bei einem bestimmten Polstück

konstant ist, ebenso wie die Größe

2i?_r

-, folgt, daß für

alle Werte der Induktion B₀ eine Beziehung der Form

A η ■ μ' = A

(Π)

besteht, in der A bei einem gegebenen Winkel Aß eine Konstante ist.

Diese Beziehung (II) ist sehr wichtig, denn, da die Kurven der Fig. 2 den Wert von An in Abhängigkeit von der Induktion B₀ angeben, kennt man somit das Gesetz für die Änderung von μ' in Abhängigkeit von dieser gleichen Induktion B₀, wodurch praktisch die Wahl des Materials, das die Korrektionszone bildet, vorgeschrieben wird.

Bei dem Entwurf eines Magneten kann man offenbar die Kurven der Fig. 2 experimentell nicht aufnehmen. Man benutzt dann, um das Gesetz für die Änderung von μ' in Abhängigkeit von B₀ zu finden, die bekannte Beziehung

An- \x_e = D,

in der μ,, der Wert der Permeabilität im Joch und D bei einem gegebenen Magneten eine Konstante sind.

Die Korrektionszonen 26 und 27 mit konstanter Höhe sind gekennzeichnet durch ihre Dicke Ae (Fig. 5), für die •die Formel (III) den Wert angibt:

R_n

An ■ c + — An' ■ r

wobei r (Fig. 5) die halbe Breite der Nutzzone und c (Fig. 4) die halbe Breite der Korrektionszone mit veränderlicher Dicke ist. Diese Formel (V) führt immer zu sehr geringen Dicken Ah.

An Hand der Fig. 10 bis 15 werden nachstehend verschiedene Ausführungsbeispiele für die Durchführung von Verbesserungen bei Magneten mit veränderlicher Induktion, wie sie bei Synchrotrons verwendet werden, beschrieben.

Fig. 10 zeigt in perspektivischer Teilansicht die Oberfläche eines Polstückes, das in beispielhafter Ausführung der Erfindung mit Nuten versehen ist.

Fig. 11 bis 13*sind graphische Darstellungen und zeigen die mittlere Permeabilität μ' der Korrektionszone in Abhängigkeit von der Induktion B₀ und den Abmessungen dieser Nuten,

die Änderung An in Abhängigkeit von den gleichen Parametern und den Index η in Abhängigkeit vom Radius R über die Ausdehnung des Luftspaltes.

Die Fig. 14 und 15 schließlich zeigen schematisch abgewandelte Ausführungsformen der Korrektionszonen gemäß der Erfindung.

Bei einer bevorzugten, in Fig. 10 veranschaulichten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird die Korrektionszone aus abwechselnden Schichten aus Eisen und Luft derart gebildet, daß die mittlere Permeabilität eines geschichteten Volumenelements der Korrektionszone die Bedingung (II) erfüllt. Zu diesem Zweck sind in dem Polstück 37 Nuten angebracht, indem abwechselnd Bleche mit unterschiedlichem Profil verwendet werden, wobei das Profil 38 das Ausgangsprofil des Polstückes bildet. Bei rechtwinkligen Nuten kann man die mittlere Permeabilität μ' der Korrektionszone, wenn man die Permeabilität \j,_f des verwendeten Eisens kennt, nach den nachstehenden Formeln (VI) und (VII) berechnen:

ir k I R

^μ' * ⁺^^ ^{(VI) 5 = μ}'·^' ^{VIII)

in denen k ein Koeffizient ist, der die geometrischen Größen kennzeichnet,

k =

(Fig. 10) (wobei α die Breite jeder Nut und f

der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nuten ist),

Bf die Induktion in den Zähnen, wie 39, 40, 41 und 42 (Fig. 10),

Claims (6)

μ/ die Permeabilität des Eisens entsprechend B1 und B die Induktion in dem Polstück des Magneten (BjB0). Es ist dann möglich, Punkt für Punkt die Kurven für μ' in Abhängigkeit von B0 für verschiedene Werte von k (Fig. 11) aufzuzeichnen. Zu diesem Zweck wählt man für einen gegebenen Wert von k willkürlich B1, wovon man, wenn man die Kurve μ, = F (B» für das verwendete Eisen kennt, \Lf und dann durch die Formel (VI) μ' ableitet. Die Formel (VII) liefert dann B, das einen Punkt einer der Kurven nach Fig. 11 liefert. Die Bestimmung von Aß, Ae und k ermöglicht dann die Ausführung einer Korrektionszone in dem Polstück. Der Einfluß von k ist durch die Kurven der Fig. 12 veranschaulicht, in der die gestrichelte Kurve 43 in Abhängigkeit von der Induktion S0 die Änderungen von An auf der Ausgleichsbahn ohne jegliche Korrektion zeigt und in der die ausgezogenen Kurven 44 und 45 die Änderungen von An auf Grund von Korrektionszonen gemäß der Erfindung bei zwei verschiedenen Werten von k (k = 1,4 und k = 2) zeigen. Der Wert von Aß ist in jedem der beiden Fälle derart gewählt worden, daß die Änderung An des Indexes η bei 14 000 Gauß genau kompensiert wird. Man sieht, daß der Wert k = 1,4 eine Korrektion erzeugt, die bei Induktionswerten oberhalb 14 000 Gauß zu stark ist (Kurve 44, Fig. 12), und daß der Wert k = 2 nicht zu einer ausreichenden Korrektion bei Induktionswerten oberhalb 14 000 Gauß führt (Kurve 45, Fig. 12). Durch punktweise Aufzeichnung der Korrektionskurven für verschiedene Werte von k findet man, daß bei k = 1,72 eine zufriedenstellende Korrektion des Indexes des Feldes für den ganzen Zyklus erreicht wird (Kurve 46, Fig. 12). Unter diesen Bedingungen ist bei 15 000 Gauß μ =5,2 (ein Wert, der der Kurve 47 der Fig. 11 entnommen ist). In dem beschriebenen Beispiel ist An = 1,04 - 0,55 = 0,49 — = 2,06-10 2 r = 180 mm c — d — 150 mm An' = 0,66 bei r = 180 mm (Kurve 36, Fig. 9), daraus 40 45 Aß = 0,490 · 1,03 · 102 · 5,2 = 26 · 10 3 Radiant (Formel I) und 0 660 Ae = —— · 1,03 · ΙΟ"2 -180 · 5,2 = 3,2 mm 2 (Formel IV) Die Steigerung des Verbrauchs an Ampere-Windungen für die Erregung des Magneten entspricht einer LufthöhezlA: Ah = 2,06·ΙΟ"2·ίθ.490-250 + = 3,8mm (Formel V), wogegen bei dem gleichen Magneten die Korrekturwicklungen 16 mm des Luftspaltes einnehmen würden ; der Korrektionszonenverbrauch beträgt somit nur etwa 20I0 des Gesamtverbrauchs der Maschine. Mit der Korrektionsvorrichtung gemäß der Erfindung kann man den beschriebenen Magneten unter einer Induktion von 15 000 Gauß arbeiten lassen, ohne daß eine Begrenzung der Korrektion eintritt. Die Kurven 48, 49, 50, 51, 52 und 53 in Fig. 13 veranschaulichen bei einem gemäß der Erfindung vervollkommneten Magneten die Änderungen des Indexes η in Abhängigkeit vom Radius bei den gleichen Werten für die Induktion wie in Fig. 2 (d. h. von 3000 bis 7000 Gauß, 10 000, 12 000, 13 000, 000 und 15 000 Gauß) und zeigen beim Vergleich mit dieser Fig. 2 die Wirksamkeit der so erzielten Korrektion. Bei einem anderen Beispiel für die Durchführung der Verbesserung gemäß der Erfindung, das in Fig. 14 veranschaulicht ist, wird eine genauere Korrektion dadurch erzielt, daß man den Winkel Aß sich in radialer Richtung ändern läßt, wobei jeder Wert von Aß (Aßv Aß2, Δβ3) die entsprechenden Fehler ZIm1, An2, An3 korrigieren muß. Zu diesem Zweck hat man die Polstücke 54 in drei Teilbereiche 55, 56 und 57 unterteilt und für jeden davon die Änderung des Indexes An und den entsprechenden Winkel Aß nach der oben angegebenen Formel (I) berechnet. Die Erfindung ist schließlich zahlreicher Abwandlungen fähig und keineswegs auf die beschriebenen Ausführungsarten begrenzt; so kann beispielsweise die im vorstehenden durch radiale Nuten erzielte Korrektion ebensogut durch Anordnungen mit anderen geometrischen Abmessungen (Löcher, Querfurchen im Polstück) oder durch Verwendung eines homogenen Materials vorgenommen werden, beispielsweise einer Schmelzlegierung, so daß die Korrektionszone das Aussehen einer auf das Polstück aufgesetzten Korrektionsplatte 58 (Fig. 15) annähme. Bei niedriger Induktion kann auch durch eine Korrektionszone gemäß der Erfindung der Fehler von η auf Grund des remanenten Feldes korrigiert werden. P A T E N T Λ N' S P P. Ü CIIE:

1. Elektromagnet mit veränderlicher Induktion für Teilchenbeschleuniger, insbesondere für Synchrotrons, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Luftspalt angrenzende Teil zumindest eines seiner Polstücke zur selbsttätigen, zumindest teilweisen Korrektur der Feldverformungen im Luftspalt bei hoher Induktion (d. h. entsprechend der magnetischen Sättigung im Luftspalt) eine Zone (Korrektionszone) aufweist, deren Permeabilität von derjenigen des Materials, das den restlichen Teil dieses Polstückes bildet, abweicht und vorzugsweise geringer ist, jedoch ausreicht, um durch die Korrektionszone keine nennenswerte Beeinflussung der Feldform bei weniger hohen Werten für die Induktion entstehen zu lassen.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zone parallel zu den Induktionslinien im Luftspalt unterschiedliche Ausdehnung hat.

3. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zone durch in dem Polstück angebrachte Aussparungen bzw. Ausnehmungen erzielt ist.

4. Elektromagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen bzw. Ausnehmungen aus Nuten bestehen.

5. Elektromagnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten durch abwechselnd nebeneinander angeordnete Bleche mit unterschiedlichem Profil gebildet sind.

6. Elektromagnet nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige dieser Nuten eine unterschiedliche Tiefe mit linearem oder nichtlinearem Änderungsgrad besitzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

< 809 597/467 8.58