RU69370U1 - Betatron Emitter - Google Patents
Betatron Emitter Download PDFInfo
- Publication number
- RU69370U1 RU69370U1 RU2007133897/22U RU2007133897U RU69370U1 RU 69370 U1 RU69370 U1 RU 69370U1 RU 2007133897/22 U RU2007133897/22 U RU 2007133897/22U RU 2007133897 U RU2007133897 U RU 2007133897U RU 69370 U1 RU69370 U1 RU 69370U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- emitter
- sections
- generators
- housing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Излучатель бетатрона относится к области ускорительной техники и может быть использован для неразрушающего контроля материалов и изделий. Цель предложенного решения - повышение мощности дозы генерируемого тормозного излучения, надежности его работы и производительности контроля. Излучатель содержит электромагнит, ускорительную камеру 13 с инжектором 15 и мишенью 16, высоковольтный блок 17, проходную ионизационную камеру 35 дозиметра, генераторы 41, 42, 43 импульсов инжекции, контрактора и смещения ускоренных электронов на мишень 16, вентиляторы 39, корпус, выполненный в виде двух половин 33, 34. Электромагнит содержит стойки 1, ярма 2, полюса 3, центральные вкладыши 4, намагничивающую катушку 5, выполненную в виде двух секций 5а и 5в. Каждый полюс 3 имеет центральную часть 6, профилированную поверхность 7а и 7в, корректирующий козырек 8 и выступ 9. Кольцевой участок 7а наклонен к средней плоскости 10 межполюсного зазора 11 под углом α1, а участок 7в под углом α2. Ускорительная камера 13 соединена с патрубком 20 блока 17 герметичным переходом 21, наполненным трансформаторным маслом и в процессе эксплуатации эти узлы неразборны. Катушка 5 выполнена в виде единого узла путем закрепления секций 5а и 5в с помощью стоек 22. Стойки 22 установлены по азимуту так, что позволяют снимать и устанавливать камеру 13. Катушку 5 центрируют двумя распорными кольцами 29, имеющими проточки 30. В проточке 30 одного кольца расположена обмотка 31, питающая генераторы 41, 42, 43, а в другой обмотка 32 обратной связи. Генераторы 41, 42, 43, камера 35 и вентиляторы 39 расположены в одной половине 34 корпуса излучателя. 2 ил.The betatron emitter belongs to the field of accelerator technology and can be used for non-destructive testing of materials and products. The purpose of the proposed solution is to increase the dose rate of generated bremsstrahlung, its reliability and control performance. The emitter contains an electromagnet, an accelerator chamber 13 with an injector 15 and a target 16, a high-voltage block 17, a dosimeter through-pass ionization chamber 35, generators 41, 42, 43 of injection pulses, a contractor, and accelerated electron displacement to the target 16, fans 39, a housing made in the form two halves 33, 34. The electromagnet contains posts 1, yoke 2, poles 3, central inserts 4, a magnetizing coil 5, made in the form of two sections 5A and 5B. Each pole 3 has a central part 6, a profiled surface 7a and 7b, a correction visor 8 and a protrusion 9. The annular portion 7a is inclined to the middle plane 10 of the interpolar gap 11 at an angle α 1 , and section 7b at an angle α 2 . The accelerator chamber 13 is connected to the pipe 20 of the block 17 with a sealed transition 21 filled with transformer oil, and during operation these nodes are inseparable. The coil 5 is made in the form of a single unit by securing the sections 5a and 5b using the racks 22. The racks 22 are installed in azimuth so that they allow you to remove and install the camera 13. The coil 5 is centered by two spacer rings 29 having grooves 30. In the groove 30 of one ring a winding 31 is located, supplying the generators 41, 42, 43, and in another feedback winding 32. Generators 41, 42, 43, chamber 35 and fans 39 are located in one half 34 of the emitter housing. 2 ill.
Description
Полезная модель относится к области ускорительной техники и может быть использована при разработке бетатронов, предназначенных для неразрушающего контроля материалов и изделий радиационным методом.The utility model relates to the field of accelerator technology and can be used in the development of betatrons designed for non-destructive testing of materials and products by the radiation method.
Конструктивно бетатроны выполняются в виде нескольких блоков: излучатель, блок питания, пульт управления и кабели, соединяющие указанные блоки.Structurally, betatrons are made in the form of several blocks: a radiator, a power supply unit, a control panel and cables connecting these blocks.
Известен излучатель (радиационная головка) бетатрона, который имеет корпус, выполненный в виде двух половин. В корпусе размещается электромагнит бетатрона, в межполюсном зазоре которого устанавливают вакуумную ускорительную камеру. Электромагнит имеет ярма, стойки обратного магнитопровода, полюса, центральные вкладыши и намагничивающую обмотку. Ярма, стойки, полюса, центральные вкладыши набраны из отдельных изолированных пластин электротехнической стали. Намагничивающая катушка выполнена в виде двух идентичных секций. Каждая секция охватывает полюс [1, с.99].Known emitter (radiation head) of a betatron, which has a housing made in the form of two halves. A betatron electromagnet is placed in the casing, in the interpolar gap of which a vacuum accelerator chamber is installed. The electromagnet has yokes, racks of the reverse magnetic circuit, poles, central inserts and a magnetizing winding. The yokes, racks, poles, central liners are drawn from separate insulated plates of electrical steel. The magnetizing coil is made in the form of two identical sections. Each section covers the pole [1, p.99].
Чаще всего используются полюса с выступами [1, с.106] у которых диаметр торца полюса примыкающего к ярму, меньше диаметра полюса. Каждый полюс имеет центральную часть, профилированную поверхность и корректирующий козырек [1, с.74].Most often, poles with protrusions are used [1, p.106] in which the diameter of the end of the pole adjacent to the yoke is less than the diameter of the pole. Each pole has a central part, a profiled surface and a correcting visor [1, p. 74].
Ускорительная камера чаще всего имеет два патрубка. Через один из патрубков внутри камеры устанавливается инжектор, который имеет анодную коробочку и катод [1, с.164-189]. С помощью инжектора внутрь камеры вводится пучок электронов, часть из которых «захватывается» в режим ускорения. В конце цикла ускорения с помощью специальной схемы электроны смещаются на мишень. Мишень может располагаться на анодной коробочке, либо отдельно у внутренней стенки камеры. При взаимодействии ускоренных электронов с материалом мишени образуется тормозное The accelerator chamber most often has two nozzles. An injector is installed through one of the pipes inside the chamber, which has an anode box and a cathode [1, p.164-189]. Using an injector, an electron beam is introduced into the chamber, some of which are “captured” into the acceleration mode. At the end of the acceleration cycle, using a special scheme, the electrons are shifted to the target. The target can be located on the anode box, or separately at the inner wall of the chamber. In the interaction of accelerated electrons with the target material, an inhibitory
рентгеновское излучение, которое выводится через окно в корпусе для выхода излучения. В дальнейшем тормозное излучение используется для неразрушающего контроля. В другом патрубке камеры устанавливается газопоглотитель (геттер).X-ray radiation that is output through a window in the housing for radiation to exit. In the future, bremsstrahlung is used for non-destructive testing. In another branch pipe of the chamber, a getter (getter) is installed.
На инжектор подается высокое напряжение (порядка нескольких десятков киловольт), которое получают в высоковольтном блоке.A high voltage (of the order of several tens of kilovolts), which is obtained in the high-voltage unit, is supplied to the injector.
К излучателю бетатрона относятся блоки, без которых он не может генерировать излучение: генератор импульсов инжекции, генераторы импульсов тока контрактора и смещения ускоренных электронов на мишень. Конструктивно указанные генераторы располагаются чаще всего вне корпуса излучателя. Для охлаждения электромагнита и ускорительной камеры используются вентиляторы. Проходная ионизационная камера дозиметра предназначена для измерения мощности дозы излучения.The betatron emitter includes blocks without which it cannot generate radiation: an injection pulse generator, contractor current pulse generators and accelerated electron displacements to the target. Structurally, these generators are most often located outside the emitter housing. Fans are used to cool the electromagnet and accelerator chamber. The ionization pass-through chamber of the dosimeter is designed to measure the radiation dose rate.
В корпусе излучателя устанавливаются электрические разъемы, с помощью которых излучатель подключают к блоку питания и управления, а также разъемы, соединяющие электрические устройства, расположенные в разных половинах корпуса.Electrical connectors are installed in the emitter housing, with which the emitter is connected to the power and control unit, as well as connectors connecting electrical devices located in different halves of the housing.
Генератор импульсов инжекции имеет источник энергии (накопительную емкость) и устройство коммутации. В определенный момент времени от этого генератора на высоковольтный блок поступает импульс тока, который преобразуется в высоковольтный импульс, поступающий на инжектор.The injection pulse generator has an energy source (storage capacity) and a switching device. At a certain point in time, a current pulse is supplied from the generator to the high-voltage unit, which is converted into a high-voltage pulse supplied to the injector.
Генератор тока контрактора имеет свой источник энергии и устройство коммутации. В определенный момент времени импульс тока поступает в обмотку контрактора. Эта обмотка выполнена в виде двух витков. На профилированной поверхности каждого полюса располагают по одному витку, которые соединены последовательно и согласно.The current generator of the contractor has its own energy source and switching device. At a certain point in time, a current pulse enters the winding of the contractor. This winding is made in the form of two turns. On the profiled surface of each pole have one turn, which are connected in series and in accordance.
Генератор импульсов тока смещения так же имеет источник энергии, устройство коммутации. Нагрузкой этого генератора является обмотка смещения ускоренных электронов на мишень [1, с.226-234]. В известных The bias current pulse generator also has an energy source, a switching device. The load of this generator is the winding of the displacement of accelerated electrons to the target [1, p.226-234]. In famous
конструкциях обмотка смещения расположена в межполюсном зазоре у блока центральных вкладышей. Генераторы импульсов инжекции, контрактора и смещения питаются либо от дополнительного источника, расположенного вне излучателя, либо обмотку питания располагают на наружной поверхности одной секции намагничивающей катушки.designs, the bias winding is located in the interpolar gap at the block of central liners. The injection, contractor and bias pulse generators are either powered by an additional source located outside the emitter, or the power winding is located on the outer surface of one section of the magnetizing coil.
Проходная ионизационная камера выполнена по [2].The passage ionization chamber is made according to [2].
Излучатель работает в циклическом режиме: время работы ~ 30÷45 мин, пауза на охлаждение - 10÷15 мин. В некоторых случаях по технологическим причинам необходимо обеспечить непрерывную работу бетатрона.The emitter operates in a cyclic mode: operating time ~ 30 ÷ 45 min, pause for cooling - 10 ÷ 15 min. In some cases, for technological reasons, it is necessary to ensure continuous operation of the betatron.
Недостатки известной конструкции излучателя: относительно большие габариты и масса, относительно малое время непрерывной работы и, в большинстве случаев, малая мощность дозы излучения.The disadvantages of the known design of the emitter: a relatively large size and weight, a relatively short time of continuous operation and, in most cases, a low dose rate.
Из известных конструкций излучателей наиболее близким техническим решением является излучатель бетатрона на энергию 6 МэВ [3, с.102-204, 151]. Излучатель [3] - содержит электромагнит, включающий намагничивающую катушку, выполненную в виде двух одинаковых секций, стойки и ярма обратного магнитопровода, полюса с выступами, имеющие центральную часть, профилированную поверхность и корректирующий козырек, центральные вкладыши. Корпус излучателя имеет цилиндрическую форму и выполнен в виде двух половин. Для крепления проходной ионизационной камеры дозиметра на боковой цилиндрической поверхности корпуса выполняется окно. Ускорительная камера имеет инжектор, мишень, газопоглотитель.Of the known designs of emitters, the closest technical solution is a 6 MeV betatron emitter [3, pp. 102-204, 151]. The emitter [3] - contains an electromagnet including a magnetizing coil made in the form of two identical sections, a rack and a yoke of a reverse magnetic circuit, poles with protrusions having a central part, a profiled surface and a correction peak, central inserts. The emitter housing has a cylindrical shape and is made in the form of two halves. A window is provided for mounting the dosimeter’s ionization chamber through passage on a cylindrical lateral surface of the housing. The accelerator chamber has an injector, a target, and a getter.
Высоковольтный блок инжекции располагается вне корпуса в специальном поддоне и соединен с ускорительной камерой сложным переходом, что ограничивает значение напряжения инжекции и, соответственно, мощность дозы излучения.The high-voltage injection unit is located outside the housing in a special tray and is connected to the accelerator chamber by a complex transition, which limits the value of the injection voltage and, accordingly, the radiation dose rate.
Профилированная поверхность каждого полюса наклонена под определенным углом а к средней плоскости межполюсного зазора, The profiled surface of each pole is inclined at a certain angle a to the middle plane of the pole gap,
образованного полюсами. Угол α рассчитывается для каждого типа бетатронов или подбирается экспериментально.formed by the poles. The angle α is calculated for each type of betatron or is selected experimentally.
В излучателе-прототипе генераторы импульсов инжекции, контрактора и смещения установлены вне корпуса, в котором установлен электромагнит, в специальном поддоне. В этом же поддоне установлен один вентилятор, для охлаждения электромагнита. Данная конструкция успешно работала на частоте 50 Гц, но с повышением частоты следования импульсов излучения существенно снизилось время непрерывной работы излучателя, так как охлаждение электромагнита оказалось недостаточным.In the prototype emitter, injection, contractor and displacement pulse generators are installed outside the housing in which the electromagnet is installed in a special tray. One fan is installed in the same tray to cool the electromagnet. This design worked successfully at a frequency of 50 Hz, but with an increase in the repetition rate of the radiation pulses, the time of continuous operation of the emitter was significantly reduced, since the cooling of the electromagnet was insufficient.
В излучателе-прототипе относительно ненадежным элементом являются скользящие контакты разъема в цепи, соединяющей секции намагничивающей катушки, так как указанные секции должны быть соединены последовательно и согласно. Амплитуда тока, протекающего по виткам секций может достигать 250-300 А, что и является причиной нагрева и даже «подгорания» указанных контактов.In the prototype emitter, the sliding contacts of the connector in the circuit connecting the magnetizing coil sections are a relatively unreliable element, since these sections must be connected in series and in accordance. The amplitude of the current flowing through the turns of the sections can reach 250-300 A, which is the reason for heating and even "burning" of these contacts.
Обмотка, питающая указанные выше генераторы напряжения инжекции и тока контрактора и смещения размещена на наружной боковой поверхности одной из секций намагничивающей катушки.The winding supplying the above-mentioned injection voltage and contractor current and bias generators is located on the outer side surface of one of the sections of the magnetizing coil.
Недостаток данной конструкции излучателя бетатрона заключается в малой мощности дозы генерируемого тормозного излучения, недостаточного охлаждения, прежде всего секций намагничивающей катушки. Малая мощность генерируемого тормозного излучения объясняется низкой частотой следования импульсов излучения. На мощность дозы оказывает так же определенное влияние значение напряжения инжекции, подаваемого на инжектор, закон изменения профилированной поверхности полюсов по радиусу, точность изготовления и установки полюсов и секций намагничивающей катушки, точность осуществления момента инжекции электронов в камеру, точность момента сброса ускоренных электронов и т.д.The disadvantage of this design of the betatron emitter is the low dose rate of the generated bremsstrahlung, insufficient cooling, especially of the magnetizing coil sections. The low power of the generated bremsstrahlung is explained by the low pulse repetition rate. The dose rate is also influenced by the value of the injection voltage supplied to the injector, the law of variation of the profiled surface of the poles along the radius, the accuracy of the manufacture and installation of poles and sections of the magnetizing coil, the accuracy of the moment of injection of electrons into the chamber, the accuracy of the moment of discharge of accelerated electrons, etc. d.
Целью предлагаемого решения является повышение мощности дозы генерируемого тормозного излучения, повышение надежности работы The aim of the proposed solution is to increase the dose rate of the generated bremsstrahlung, increase the reliability
излучателя, увеличение времени непрерывной работы, и вследствие этого повышение производительности контроля.emitter, an increase in the time of continuous operation, and as a result, an increase in the control performance.
Поставленная цель достигается тем, что в излучателе бетатрона, содержащем электромагнит, включающий намагничивающую катушку, выполненную в виде двух одинаковых секций, стойки и ярма обратного магнитопровода, полюса с выступами, имеющие центральную часть, профилированную поверхность и корректирующий козырек, центральные вкладыши, корпус излучателя, выполненный в виде двух половин, ускорительную камеру с инжектором, мишенью и газопоглотителем, высоковольтный блок, генераторы импульсов инжекции, контрактора и смещения ускоренных электронов на мишень, проходную ионизационную камеру дозиметра, вентиляторы, намагничивающая катушка выполнена неразборной путем закрепления между секциями радиально расположенных и изготовленных из диэлектрического материала стоек, выступающие части которых расположены между слоями обмотки каждой секции, образуя вентиляционные каналы, и которые размещены по азимуту с возможностью установки между секциями ускорительной камеры, которая соединена с высоковольтным блоком герметичным масляно наполненным переходом, на выступе каждого полюса установлено изготовленное из диэлектрического материала кольцо для центрирования указанной катушки относительно полюсов, профилированная поверхность которых выполнена в виде двух кольцевых участков с разными углами наклона к средней плоскости межполюсного зазора, а в каждом кольце по наружной боковой поверхности выполнена проточка для размещения в одном обмотки питания генератора, в другом обмотки обратной связи, причем в одной половине корпуса установлены устройство для крепления высоковольтного блока ко дну корпуса с возможностью поворота ускорительной камеры относительно оси электромагнита, указанные генераторы на отдельных платах, проходная ионизационная камера дозиметра в специальном гнезде, вентиляторы на торцевых поверхностях, а в другой половине корпуса выполнены пазы, This goal is achieved by the fact that in a betatron emitter containing an electromagnet including a magnetizing coil made in the form of two identical sections, a rack and a yoke of a reverse magnetic circuit, poles with protrusions having a central part, a profiled surface and a correction peak, central liners, a radiator housing, made in the form of two halves, an accelerator chamber with an injector, a target and a getter, a high-voltage unit, injection pulse generators, a contractor, and accelerated electron bias it is on the target, the ionization chamber of the dosimeter through passage, the fans, the magnetizing coil are non-separable by fixing between the sections of the radially arranged and made of dielectric material racks, the protruding parts of which are located between the winding layers of each section, forming ventilation channels, and which are placed in azimuth with the possibility of installation between sections of the accelerating chamber, which is connected to the high-voltage block by a sealed oil-filled transition, on the protrusion of each pole and a ring is made of dielectric material for centering the specified coil relative to the poles, the profiled surface of which is made in the form of two annular sections with different angles of inclination to the middle plane of the pole gap, and in each ring a groove is made on the outer side surface to accommodate the generator power winding in one winding , in another feedback winding, moreover, in one half of the housing there is a device for attaching a high-voltage block to the bottom of the housing with the possibility of the rotation of the accelerating chamber relative to the axis of the electromagnet, the indicated generators on separate boards, the ionization chamber of the dosimeter in a special slot, fans on the end surfaces, and grooves are made in the other half of the case,
конфигурации и местоположение которых позволяют при сборке разместить выступающие части вентиляторов и ионизационной камеры.configurations and location of which allow assembling protruding parts of fans and ionization chamber during assembly.
Схема предлагаемого излучателя приведена на фиг.1, 2.A diagram of the proposed emitter is shown in figure 1, 2.
На фиг 1 приведено поперечное сечение излучателя (сечение по ВОВ).In Fig 1 shows the cross section of the emitter (section on the Second World War).
На фиг 2 - вид излучателя в плане со снятой верхней половиной корпуса.In Fig. 2 is a plan view of a radiator with the upper half of the housing removed.
Излучатель бетатрона содержит стойки 1, ярма 2 обратного магнитопровода, полюса 3, центральные вкладыши 4. Намагничивающая катушка 5 выполнена в виде двух секций 5а и 5в. Каждый полюс 3 имеет центральную часть 6, профилированную поверхность 7а и 7в, корректирующий козырек 8 на краю полюса. Кроме того, каждый полюс 3 имеет выступ 9. Кольцевой участок профилированной поверхности 7а наклонен к средней плоскости 10 межполюсного зазора 11 под углом α1, а кольцевой участок 7в под углом α2. Эти углы рассчитываются, а затем экспериментально подбираются по максимуму мощности дозы тормозного излучения. Значения α1 и α2 подбираются так, чтобы область устойчивого движения ускоряемых частиц возможно полнее «заполняла» пространство 12, ограниченное ускорительной камерой 13. Ускорительная камера 13 имеет патрубок 14, через который внутри камеры 13 устанавливается инжектор 15 с мишенью 16. Напряжение инжекции (несколько десятков кВ) генерируется с помощью высоковольтного блока 17.The betatron emitter contains racks 1, yoke 2 of the reverse magnetic circuit, poles 3, central inserts 4. The magnetizing coil 5 is made in the form of two sections 5a and 5c. Each pole 3 has a central part 6, a profiled surface 7a and 7b, a correction visor 8 at the edge of the pole. In addition, each pole 3 has a protrusion 9. The annular portion of the profiled surface 7a is inclined to the middle plane 10 of the interpolar gap 11 at an angle α 1 , and the annular portion 7b at an angle α 2 . These angles are calculated, and then experimentally selected to the maximum dose rate of bremsstrahlung. The values of α 1 and α 2 are selected so that the region of stable motion of accelerated particles “fills” the space 12 limited by the accelerator chamber 13 as much as possible. The accelerator chamber 13 has a nozzle 14 through which an injector 15 with a target 16 is installed inside the chamber 13 (injection voltage ( several tens of kV) is generated using the high-voltage unit 17.
Во втором патрубке 18 устанавливается газопоглотитель 19. Патрубок 14 ускорительной камеры соединен с патрубком 20 корпуса высоковольтного блока 17 герметичным переходом 21, наполненным трансформаторным маслом. Таким образом, ускорительная камера 13 и высоковольтный блок 17 выполнены в виде элемента, неразборного в процессе эксплуатации. Такое соединение позволяет примерно на 25÷30% поднять значение напряжения инжекции, которое поступает на инжектор. Соответственно, повышается и мощность дозы тормозного излучения. Обмотки контрактора и смещения In the second pipe 18, a getter 19 is installed. The pipe 14 of the accelerator chamber is connected to the pipe 20 of the housing of the high-voltage unit 17 with a sealed transition 21 filled with transformer oil. Thus, the accelerator chamber 13 and the high-voltage block 17 are made in the form of an element, not separable during operation. This connection allows you to approximately 25 ÷ 30% increase the value of the injection voltage, which is supplied to the injector. Accordingly, the power of the dose of bremsstrahlung also increases. Contractor Windings and Offsets
располагаются на профилированной поверхности каждого полюса так же, как и в известных конструкциях (обмотки на фиг. не показаны).located on the profiled surface of each pole in the same way as in known designs (windings in Fig. not shown).
Намагничивающая катушка 5 выполнена неразборной, т.е. в виде одного элемента. Это достигается тем, что секции 5а и 5в скрепляются между собой с помощью стоек 22, расположенных радиально в пространстве между торцевыми поверхностями 23 и 24 секций. Стойки 22 изготавливают из диэлектрического материала, например текстолита. Каждая стойка 22 имеет две выступающих части 25 и 26.The magnetizing coil 5 is made non-separable, i.e. as a single item. This is achieved by the fact that the sections 5A and 5B are fastened together using racks 22 located radially in the space between the end surfaces of the 23 and 24 sections. Racks 22 are made of a dielectric material, for example textolite. Each rack 22 has two protruding parts 25 and 26.
Между ярмами 2 и ближайшими торцевыми поверхностями секций 5а и 5в установлены диэлектрические прокладки 27. Так как наружный диаметр камеры 13 больше чем диаметр полюса, то на стойках 22 выполняют сегментообразные выемки 28. Стойки 22 устанавливают в процессе изготовления по азимуту с определенным шагом, например, через 10, 15 или 20°. Периодичность установки стоек 22 нарушается вблизи патрубков 14 и 18. В окрестности расположения патрубка 14 стойки 22 установлены по азимуту так, что позволяют снимать и устанавливать в межполюсном пространстве 11 ускорительную камеру 13. На этих азимутах стойки 22 заменяются прокладками, размеры которых аналогичны выступающим частям 25 и 26 стоек 22. Витки в обеих секциях намотаны так, что конец последнего витка одной секции является началом первого витка второй секции. «Переход» провода из одной секции в другую располагают в пространстве между двумя соседними стойками 22. Такое решение позволяет убрать разъем, соединяющий провода первой и второй секций, и, тем самым, убрать ненадежный элемент в схеме питания электромагнита.Between the yokes 2 and the nearest end surfaces of the sections 5a and 5b, dielectric gaskets 27 are installed. Since the outer diameter of the chamber 13 is larger than the diameter of the pole, segment-shaped recesses 28 are made on the posts 22. The posts 22 are installed in the azimuth manufacturing process with a certain step, for example, after 10, 15 or 20 °. The frequency of installation of the uprights 22 is violated near the nozzles 14 and 18. In the vicinity of the nozzle 14, the uprights 22 are installed in azimuth so as to allow the accelerator chamber 13 to be removed and installed in the interpolar space 11. and 26 racks 22. The turns in both sections are wound so that the end of the last turn of one section is the beginning of the first turn of the second section. The "transition" of the wire from one section to another is located in the space between two adjacent racks 22. This solution allows you to remove the connector connecting the wires of the first and second sections, and thereby remove the unreliable element in the power supply circuit of the electromagnet.
Точность центрирования намагничивающей катушки относительно полюсов обеспечивается установкой на выступ 9 каждого полюса распорного кольца 29, изготовленного из диэлектрического материала, например, текстолита. На наружной боковой поверхности каждого кольца выполнена проточка 30. В проточке одного кольца расположена обмотка 31, питающая генераторы импульсов инжекции, контрактора и смещения The accuracy of centering of the magnetizing coil relative to the poles is ensured by installing on the protrusion 9 of each pole of the spacer ring 29 made of a dielectric material, for example, textolite. A groove 30 is made on the outer side surface of each ring. A winding 31 is located in the groove of one ring, supplying injection, contractor, and displacement pulse generators
ускоренных электронов на мишень. В проточке второго кольца расположена обмотка обратной связи 32. Корпус излучателя изготовлен в виде двух половин 33 и 34 из легких сплавов, обычно на основе алюминия. В каждой половине изготовлены гнезда, в которые впрессованы ярма и стойки обратного магнитопровода, изготовленные в виде Г-образных элементов. Разъем корпуса и электромагнита осуществляется по средней плоскости 10 межполюсного зазора 11. В каждой половине расположены устройства фиксации и крепления. В процессе наладки бетатронной установки одна половина корпуса 33 может сниматься, поэтому в этой половине 33 устанавливается только часть обратного магнитопровода и полюс с распорным кольцом 29. В предложенной конструкции в «нижней» половине корпуса 34 кроме половины обратного магнитопровода и полюса 3 установлены центральные вкладыши 4, намагничивающая катушка 5, ускорительная камера 13 с высоковольтным блоком 17. В специальном гнезде установлена проходная ионизационная камера 35 дозиметра. Камера 35 установлена симметрично плоскости разъема 10 корпуса. Высоковольтный блок 17 установлен на специальном основании 36 так, что камеру 13 можно поворачивать в некоторых пределах относительно оси электромагнита 37. Это обстоятельство позволяет направить ось пучка излучения 38 по центру ионизационной камеры 35.accelerated electrons to the target. A feedback winding 32 is located in the groove of the second ring. The emitter body is made in the form of two halves 33 and 34 of light alloys, usually based on aluminum. In each half, nests are made into which the yokes and the reverse magnetic column posts are pressed, made in the form of L-shaped elements. The connector of the housing and the electromagnet is carried out along the middle plane 10 of the interpolar gap 11. In each half, there are locking and fastening devices. In the process of setting up a betatron installation, one half of the housing 33 can be removed, therefore, only a part of the reverse magnetic circuit and a pole with a spacer ring 29 are installed in this half 33. In the proposed design, in the “lower” half of the housing 34, in addition to the half of the reverse magnetic circuit and pole 3, central inserts 4 are installed , magnetizing coil 5, accelerator chamber 13 with a high-voltage block 17. In a special slot, a pass-through ionization chamber 35 of the dosimeter is installed. The camera 35 is mounted symmetrically to the plane of the connector 10 of the housing. The high-voltage unit 17 is mounted on a special base 36 so that the chamber 13 can be rotated to some extent relative to the axis of the electromagnet 37. This circumstance makes it possible to direct the axis of the radiation beam 38 in the center of the ionization chamber 35.
На торцевых поверхностях этой же половины установлены вентиляторы 39. Их число определяется путем расчета в процессе проектирования излучателя. В некоторых случаях габаритные размеры вентиляторов позволяют установить их только так, что часть их корпуса «выступает» за пределы плоскости разъема 10. Поэтому в «верхней» половине корпуса 33 в торцевых поверхностях изготовлены пазы 40 (выемки), конфигурация и местоположение которых позволяют при сборке разместить выступающие части вентиляторов 39 и проходной ионизационной камеры 35. Крепление вентиляторов 39 и проходной камеры 35 осуществляется к «нижней» половине 34 корпуса (на фиг. не показаны). На Fans 39 are installed on the end surfaces of the same half. Their number is determined by calculating the emitter during the design process. In some cases, the overall dimensions of the fans allow them to be installed only so that part of their case "protrudes" beyond the plane of the connector 10. Therefore, in the "upper" half of the case 33, grooves 40 (recesses) are made in the end surfaces, the configuration and location of which allows during assembly place the protruding parts of the fans 39 and the passage of the ionization chamber 35. The fans 39 and the passage of the chamber 35 are mounted to the "lower" half of the housing 34 (not shown in Fig.). On
фиг. не показаны крепление половин корпуса и разъемы, к которым подсоединяют кабели.FIG. the mounting of the halves of the case and the connectors to which the cables are connected are not shown.
Изготовление корпуса в форме, близкой к форме прямого параллелепипеда позволят установить согласно предполагаемой полезной модели до 4-х малогабаритных вентиляторов. Последнее обстоятельство позволило существенно увеличить эффективность охлаждения и тем самым увеличить не только время непрерывной работы, но и повысить частоту следования импульсов излучения. Так при 4-х вентиляторах располагаемых по предлагаемой схеме, частоту следования импульсов излучения повысили с 50 Гц до 200 Гц. Соответствующим образом, увеличилась мощность дозы излучения.The manufacture of the case in a form close to the shape of a straight parallelepiped will allow to install up to 4 small-sized fans according to the proposed utility model. The latter circumstance made it possible to significantly increase the cooling efficiency and thereby increase not only the time of continuous operation, but also increase the repetition rate of radiation pulses. So with 4 fans located according to the proposed scheme, the pulse repetition rate was increased from 50 Hz to 200 Hz. Accordingly, the radiation dose rate has increased.
В углах «нижней» половины корпуса 34 установлены платы. На отдельных платах размещены генератор 41 импульсов инжекции, генератор 42 импульсов тока контрактора и генератор 43 импульсов тока смещения ускоренных электронов на мишень. Платы 41, 42, 43 на фиг.1 не показаны. Столь близкое расположение генераторов относительно полюсов 3 и ускорительной камеры 13 обеспечивает увеличение коэффициента полезного действия указанных генераторов. В каждой половине корпуса между ярмами 2 выполнены вентиляционные отверстия 44.In the corners of the "lower" half of the housing 34 installed board. On separate boards, an injection pulse generator 41, a contractor current pulse generator 42, and an accelerated electron displacement pulse generator 43 of the accelerated electrons to the target are located. The boards 41, 42, 43 are not shown in FIG. 1. Such a close arrangement of the generators relative to the poles 3 and the accelerating chamber 13 provides an increase in the efficiency of these generators. In each half of the body between the yokes 2 there are ventilation openings 44.
Обмотки контрактора и смещения ускоренных электронов на мишень располагаются на профилированной поверхности каждого полюса на диэлектрических подложках так же, как в излучателе-прототипе (на фиг. не показаны).The windings of the contractor and the displacement of accelerated electrons to the target are located on the profiled surface of each pole on dielectric substrates in the same way as in the prototype emitter (not shown in Fig.).
Излучатель работает следующим образом. В определенный момент времени в намагничивающую обмотку 5 поступает импульс тока, который создает магнитный поток, циркулирующий по стойкам 1, ярмам 2, полюсам 3, центральным вкладышам 4. Вкладыши 4, центральная часть 6 полюсов 3, углы накала α1 и α2 кольцевых поверхностей 7а и 7в, корректирующий козырек 8 каждого полюса 3 обеспечивают в межполюсном пространстве 11 формирование магнитного поля с необходимыми характеристиками. В The emitter operates as follows. At a certain point in time, a current impulse enters the magnetizing winding 5, which creates a magnetic flux circulating along the posts 1, yokes 2, poles 3, central inserts 4. Inserts 4, the central part 6 of the poles 3, the filament angles α 1 and α 2 of the annular surfaces 7a and 7b, the correction visor 8 of each pole 3 provides the formation of a magnetic field with the necessary characteristics in the interpolar space 11. AT
момент прихода импульса тока в обмотке 32 обратной связи появляется скачок напряжения. От момента появления этого скачка напряжения отсчитывается время включения генераторов 41, 42, 43 импульсов инжекции, контрактора и смещения. В канале цикла ускорения, когда индукция магнитного поля в межполюсном зазоре 11 мала, включается генератор 41 импульсов инжекции. В ускорительную камеру 13 с помощью инжектора 15 вводятся электроны. Энергия этих электронов соответствует напряжению инжекции, которое получают с помощью высоковольтного блока 17. Так как блок 17 соединен патрубками 14 и 20 с камерой 13, образуя герметичный переход 21, то вследствие увеличенного напряжения инжекции в область 12 вбрасывается большое количество электронов. Часть этих электронов «захватывается» в режиме ускорения. Для увеличения числа электронов, захватываемых в режим ускорения, примерно в этот же момент времени включается генератор 42 импульсов тока контрактора.the moment of arrival of the current pulse in the feedback winding 32 there is a voltage surge. From the moment this voltage surge appears, the start-up time of the injection pulses 41, 42, 43 of the injection pulses, the contractor, and the bias is counted. In the channel of the acceleration cycle, when the magnetic field induction in the interpolar gap 11 is small, the injection pulse generator 41 is turned on. Electrons are introduced into the accelerator chamber 13 by means of an injector 15. The energy of these electrons corresponds to the injection voltage, which is obtained using the high-voltage block 17. Since the block 17 is connected by nozzles 14 and 20 to the chamber 13, forming a sealed transition 21, due to the increased injection voltage, a large number of electrons are thrown into the region 12. Some of these electrons are "captured" in acceleration mode. To increase the number of electrons trapped in acceleration mode, at approximately the same time, the generator 42 pulses of current of the contractor is turned on.
По мере роста тока в катушке 5 электромагнита растет индукция магнитного поля в межполюсном зазоре 11 и растет энергия ускоряемых электронов. Когда ток в катушке 5 достигает максимума, энергия ускоренных электронов так же достигает максимального значения (проектного). Примерно за 30-60 мкс до момента достижения максимального значения тока в катушке 5 включается генератор 43 импульсов тока смещения ускоренных электронов на мишень 16. Орбита ускоряемого пучка электронов расширяется, и электроны попадают на мишень 16. При соударении ускоренных электронов с мишенью 16 генерируется пучок тормозного излучения. Положение оси 38 пучка тормозного излучения регулируется в некоторых пределах поворотом ускорительной камеры 13 относительно оси 37 электромагнита. Поворот осуществляется с помощью устройства 36. Тормозное излучение проходит через ионизационную камеру 35 и поступает на контролируемый объект. Напряжение, снимаемое с камеры 35, используется в дальнейшем для измерения мощности дозы тормозного излучения.As the current increases in the coil 5 of the electromagnet, the magnetic induction in the interpolar gap 11 increases and the energy of the accelerated electrons grows. When the current in coil 5 reaches its maximum, the energy of accelerated electrons also reaches its maximum value (design). Approximately 30-60 μs before the maximum current value is reached in coil 5, the generator 43 pulses of the accelerated electron bias current pulse to the target 16 is turned on. The orbit of the accelerated electron beam expands and the electrons reach the target 16. When the accelerated electrons collide with target 16, a bremsstrahlung beam radiation. The position of the axis 38 of the beam of bremsstrahlung is regulated to some extent by rotation of the accelerating chamber 13 relative to the axis 37 of the electromagnet. The rotation is carried out using the device 36. The bremsstrahlung passes through the ionization chamber 35 and enters the controlled object. The voltage taken from the camera 35 is used hereinafter to measure the dose rate of the bremsstrahlung.
Установка обмотки 32 обратной связи позволяет повысить точность моментов включения генераторов 41, 42, 43 и соответствующим образом увеличить мощность дозы излучения. Эта мощность дозы увеличивается так же вследствие более точного центрирования секций 5а и 5в относительно полюсов 3. Поэтому кольца 29 должны, возможно, точнее установлены на выступах 9 полюсов 3. При этом обеспечиваются минимальные азимутальные искажения магнитного поля в межполюсном зазоре 11, вносимые секциями 5а и 5в. Напряжения с обмотки 31, питающие генераторы 41, 42, 43, снимаются в то время, когда импульс тока в намагничивающей катушке 5 спадает от максимального значения до 0. Проточки 30 на кольцах 29 обычно выполняются одинаковой глубины, хотя объемы обмоток 31 и 32 разные.The installation of the feedback winding 32 makes it possible to increase the accuracy of the turning on times of the generators 41, 42, 43 and, accordingly, increase the radiation dose rate. This dose rate also increases due to a more accurate centering of the sections 5a and 5b relative to the poles 3. Therefore, the rings 29 should probably be more precisely mounted on the protrusions 9 of the poles 3. This ensures the minimum azimuthal distortion of the magnetic field in the interpolar gap 11 introduced by sections 5a and 5c. The voltages from the winding 31 supplying the generators 41, 42, 43 are removed at a time when the current pulse in the magnetizing coil 5 drops from the maximum value to 0. The grooves 30 on the rings 29 are usually of the same depth, although the volumes of the windings 31 and 32 are different.
Стойки 22 с выступами 25 и 26, а так же торцевые поверхности 23 и 24 крепятся клеющими средствами на основе эпоксидной смолы. Последнее обстоятельство увеличивает механическую прочность катушки 5, так как в процессе работы излучателя она подвергается значительным динамическим воздействиям. Сегментообразные выемки 28 выполнены так, что обеспечивают установку ускорительной камеры 13. Толщиной прокладок 27 осуществляют выравнивание секций 5а и 5в относительно средней плоскости 10 межполюсного зазора 11. Вентиляторы 39 обычно включены так, что они подают холодный воздух внутрь корпуса излучателя бетатрона. Нагнетаемый воздух проходит через вентиляционные каналы в секциях 5а, 5в, в зазорах между камерой 13 и полюсами 3 нагревается, снимая тепло с указанных элементов, и удаляется через окна 44. Согласно предлагаемой полезной модели масса половины 33 корпуса в сборе, меньше массы второй половины 34. Это обстоятельство упрощает монтаж и пусконаладочные работы. Газопоглотитель 19, установленный в патрубке 18 предназначен для удаления остатков газа из объема камеры 13. Конфигурация выемок 40 обеспечивает свободное соприкосновение «верхней» половины 33 корпуса с «нижней» 34.Racks 22 with protrusions 25 and 26, as well as end surfaces 23 and 24 are attached with epoxy based adhesives. The latter circumstance increases the mechanical strength of the coil 5, since during the operation of the emitter it is subjected to significant dynamic effects. Segment-shaped recesses 28 are configured to provide installation of an accelerator chamber 13. By the thickness of the gaskets 27, sections 5a and 5b are aligned with the mid-plane 10 of the interpolar gap 11. The fans 39 are usually turned on so that they supply cold air inside the betatron emitter housing. The injected air passes through the ventilation ducts in sections 5a, 5b, in the gaps between the chamber 13 and the poles 3 it is heated, removing heat from these elements, and removed through the windows 44. According to the proposed utility model, the mass of half 33 of the housing assembly is less than the mass of the second half 34 This circumstance simplifies installation and commissioning. The getter 19, installed in the pipe 18 is designed to remove gas residues from the volume of the chamber 13. The configuration of the recesses 40 provides free contact of the "upper" half 33 of the housing with the "lower" 34.
Таким образом, выполнение излучателя бетатрона согласно вышеописанной полезной модели позволяет не только увеличить мощность дозы излучения и время его непрерывной работы, но и повысить его надежность и производительность контроля материалов и изделий.Thus, the implementation of the betatron emitter according to the above utility model allows not only to increase the dose rate of radiation and the time of its continuous operation, but also to increase its reliability and performance control of materials and products.
Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account
1. Ананьев Л.М., Воробьев А.А., Горбунов В.И. Индукционный ускоритель электронов - бетатрон. М.: Госатомиздат, 1961. - 351 с.1. Ananyev L.M., Vorobyov A.A., Gorbunov V.I. Induction electron accelerator - betatron. M .: Gosatomizdat, 1961 .-- 351 p.
2. Патент №1.328.774. Радиационный дозиметр / В.Г.Волков, М.М.Штейн. Б.И. №10, 1995 г.2. Patent No. 1,328.774. Radiation dosimeter / V.G. Volkov, M.M. Stein. B.I. No. 10, 1995
3. Москалев В.А. Бетатроны. М.: Энергоиздат, 1981. - 167 с.3. Moskalev V.A. Betatrons. M .: Energoizdat, 1981. - 167 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007133897/22U RU69370U1 (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Betatron Emitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007133897/22U RU69370U1 (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Betatron Emitter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU69370U1 true RU69370U1 (en) | 2007-12-10 |
Family
ID=38904565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007133897/22U RU69370U1 (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Betatron Emitter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU69370U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564090C2 (en) * | 2012-03-06 | 2015-09-27 | Ишков Александр Петрович | Device for output of accelerated electrons from autoresonant accelerator |
-
2007
- 2007-09-10 RU RU2007133897/22U patent/RU69370U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564090C2 (en) * | 2012-03-06 | 2015-09-27 | Ишков Александр Петрович | Device for output of accelerated electrons from autoresonant accelerator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8148922B2 (en) | High-current DC proton accelerator | |
| EP1056113A2 (en) | Ion implanter and a method of implanting ions | |
| CN208590144U (en) | Linear accelerator and synchrotron | |
| CN108566721B (en) | Linear accelerator and synchrotron | |
| JP2015065102A (en) | Circular accelerator | |
| Kamerdzhiev et al. | COSY 2 MeV cooler: design, diagnostic and commissioning | |
| WO2016174700A1 (en) | Circular accelerator | |
| Dimov et al. | A 100 mA negative hydrogen-ion source for accelerators | |
| RU69370U1 (en) | Betatron Emitter | |
| Dubenkov et al. | Acceleration of Ta10+ ions produced by laser ion source in RFQ MAXILAC | |
| US3504209A (en) | Electric generators | |
| KR101378384B1 (en) | Cyclotron | |
| RU2309559C2 (en) | Electrostatic ion accelerator | |
| Kondrashev et al. | First charge breeding results at CARIBU EBIS | |
| RU2265974C1 (en) | Iron-less synchrotron | |
| Baan et al. | The SIN Injector Cyclotron | |
| CN114828382B (en) | Mixed superconductive ECR ion source device | |
| RU142220U1 (en) | CYCLOTRON WITH ENERGY OF HYDROGEN IONS 12 MEV | |
| Pivarč et al. | The multipurpose 14-MeV neutron source at Bratislava | |
| RU2772169C1 (en) | Magnetic resonance plasma engine | |
| MINUTES et al. | CM-P00095300 | |
| Neufeld et al. | Positron injector of the VEPP-4M collider | |
| Alexandrov et al. | JINR tau-charm factory design considerations | |
| Rees | Status report on ISIS | |
| RU2273118C2 (en) | Neutron generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150911 |