SU1117910A1 - Магнитна фокусирующа система - Google Patents

Abstract

МАГНИТНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА , содержаща  четырехполюсную линзу, вьшолненную в виде двух С-образных магнитопроводов с межполюсными окнами, в которых размещены катуш ки возбуждени , профилированными полюсньти наконечниками которых образован рабочий канал с магнитным полем квадрупольной конфигурации, отличающа с  тем, что, сцелью повьшени  предельного тока частиц и расширени  функциональных возможностей , она снабжена дополнительной четырехполюсной линзой, идентичной первой линзе, при этом обе линзы разнесены в поперечном направлении к медианной плоскости, а С - образные магнитопроводы обеих линз, наход щиес  по одну сторону общей медианной плоскости ,, объединены в две пары с nor мощью двух катушек возбуждени , размещенных в межполюсных окнах соответствующих пар.

Description

1и

Изобретение относитс  к ускорительной технике и прежде всего к фокусировке параллельных пучков зар женных частиц, расположенных в одной плоскости.

Фокусировка пучков зар женных частиц высокой энергии, как цравило, осуществл етс  четьфехполюсными магнитами (линзами), в которых применен принцип жесткой фокусировки. Конструктивно линза выполнена из магнитол провод щего  рма, жестко св зывающего все полюса, которые расположены симметрично относительно взаимно перпендикул рных плоскостей, проход щих через оптическую ось линзы. В рабочем зазоре между профилированными полюсными наконечниками формируетс  магнитное поле квадрупольной конфигурации , созданное магнитным потоком четырех катушек возбуждени , расположенных на полюсах.

Обеспечива  высокие магнито-фокусирующие характеристики, линзы типа аналога имеют поперечные размеры, значительно превьшающие величину их рабочего зазора, что обусловлено конструкцией  рма. Это  вл етс  существенным недостатком.

Наиболее близким техническим рещением  вл етс  устройство, в котором , по сравнению с аналогом, сокращен один из поперечных размеров. Оно представл ет из себ  электромагнит, состо щий из магнитопроводов С-образной формы, в каждом из которых оба полюса соединены между собой ферромагнитной перемычкой. Магнитопроводы установлены в пространстве таким образом , чтобы между их полюсами формировалось квадрупольное магнитное поле, создаваемое двум  катущками во буждени , кажда  из которых расположена в соседних межполюсных окнах. Дл  обеспечени  посто нства заданного пространственного положени  полюсов , а следовательно, и рабочего зазора , Магнитопроводы соединены между собой тонкими конструктивными элементами , практически не увеличивающими поперечш 1х размеров электромагнита . Таким образом, в прототипе один . из поперечных размеров уменьшаетс  на величину двух толщин межполюсньпс ферромагн итны перемычек.

Недостатки прототипа вы вл ютс  при его применении в двухканальной магнитной фокусирующей системе.

79102

Устройство обладает низким предельным током частиц и в нем не обеспечиваютс  :

упрощение конструкции катушек;

снижени  энергопотреблени ;

снижени  расхода токопровод щих и изол ционных материалов;

снижени  расхода теплоотвод щей воды.

Целью насто щего изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей системы и повыщение предельного токи частиц.

Поставленна  цель достигаетс  тем,

что магнитна  фокусирующа  система, содержаща  четырехполюсную линзу, выполненную в виде двух С-образных магнитопроводов с межполюсными окнами, в которых расположены катушки воз0 буждени , профилированными полюсными наконечниками которых образован рабочий канал с магнитным полем квадрупольной конфигурации, снабжена дополнительной четырехполюсной линзой, идентичной первой линзе, при этом обе линзы разнесены в поперечном направлении к медианной плоскости , а С - образные Магнитопроводы обеих линз, наход щиес  по одну сторону общей медианной плоскости, объединены в две пары с помощью двух катушек возбуждени , размещенных в . межполюсных окнах соответствующих пар.

5 Попарное объединение магнитопроводов общей (единой) катушкой возбуждени  позвол ет получить в обоих зазорах сдвоенных линз требуемое поле

Q при длине токовых витков, практически вдвое меньшей, чем у прототипа. Это обусловлено тем, что магнитное поле рабочих зазоров за вл емого устройства создаетс  потоками, воз5 никающими вокруг каждой из продольных сторон катушек возбуждени , зеркально установленных относительно медианной плоскости в межполюсных окнах . Пропорционально уменьшению дпи0 ны витков, а следовательно и расходу токопровод щих и изол ционных материалов , уменьшаетс  их сопротивление, т.е. энергопотребление магнитной фокусирующей системой. Это, в свою оче5 редь, снижает расход теплоотвод щей воды.

Значительно упрощаетс  конструкци  катушек возбуждени  - их намотка производитс  .вводной плоскости. Катушки возбуждени  за вл емого устройства расположены только в межполюсных окнах магнитопроводов. Это вызывает незначительную асимметрию магнитного пол  в рабочем зазоре. Она устран етс  за счет того, что внешние боковые поверхности полюсоь имеют скосы, угол которьгх зависит от размеров зазора и допустимых в нем отклонений распределени  магнитного пол  от линейного закона. Величина угла скоса устанавливаетс  либо математическим моделированием, путем решени  двухмерной задачи распределени  магнитного пол  в рабочем зазоре , либо экспериментальным путем. С целью обеспечени  жесткой фиксации друг относительно друга четырех магнитопроводов, образующих в со вокзшности две квадрупольные линзы, применены металлические листы из немагнитного материала. Их конфигураци  повтор ет внешний вид контура сдвоен ной линзы с апертурными отверсти ми. Эти листы устанавливаютс  как с торцов , так и, при необходимости, по длине устройства. Ввиду того, что их толпшна значительно меньше дпины активного железа, вызываемое ими искажение продольного магнитного пол  бу дет несущественным. На фиг.1 изображен поперечный раз рез двухканальной магнитной фокусирующей системы; на фиг.2 - продольный разрез. Система содержит две квадрупольные линзы, кажда  из которых образована двум  С-образными магнитопроводами 1, зеркально расположенными относительно медианной плоскости 2. Профилированными полюсными наконечниками 3 в рабочих каналах 4 сформировано требуемое квадрупольное фокусирующее магнитное поле, которое соз104 даетс  магнитными потоками 5, возбуждаемыми катушками 6 возбуждени , размещенными в межполюсных окнах 7. Дл  обеспечени  однородности магнитного пол  рабочего зазора внешние стороны полюсов имеют скосы 8. Фиксаци  друг относительно друга четырех магнитопроводов осуществл етс  металлическими листами 9 из немагнитного материала. За вл емое устройство работает следующим образом. Магнитные потоки 5, возбуждаемые катушками 6 возбуждени , замыкаютс  через зеркально расположенные относительно медианной плоскости 2 магнитопроводы 1-. В рабочих каналах 4 профилированными полюсными наконечниками 3 формируетс  магнитное поле квадрупольной конфигурации с требуе ыми фокусирующими характеристиками. Увеличение числа каналов в.2 раза позвол ет повысить в 2 раза предельный ток частиц, а также пропускать различные частищд в этих каналах, в сравнении с двум  идентичными каналами по прототипу дает следующие технико-экономические преимущества: 1.Сокращаютс  поперечные размеры линз. Это позвол ет осуществл ть проводку двух параллельных пучков зар женных частиц при меньших поперечных габаритах трассы, что снижает капитальные затраты. 2.Существенно упрощаетс  конструкци  катушек возбуждени . Они стали менее трудоемкими. 3.Сокращаетс  расход дорогосто щих токопровод щих и изол ционных 1 материалов. 4.Снижаетс  энергопотребление. 5.Снижаетс  расход теплоотвод щей воды.

J9

/

///////.

/////

ф(/г.2

Claims (1)

1. МАГНИТНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА, содержащая четырехполюсную линзу, выполненную в виде двух С-образных магнитопроводов с межполюсными окнами, в которых размещены катуш- ки возбуждения, профилированными полюсными наконечниками которых образован рабочий канал с магнитным полем квадрупольной конфигурации, отличающаяся тем, что, с целью повышения предельного тока частиц и расширения функциональных возможностей, она снабжена дополнительной четырехполюсной линзой, идентичной первой линзе, при этом обе линзы,разнесены в поперечном направлении к медианной плоскости, а С - образные магнитопроводы обеих линз, находящиеся по одну сторону общей медианной плоскости, объединены в две пары с помощью двух катушек возбуждения, размещенных в межполюсных окнах соответствующих пар.

   4»/

   1117910 2