×
20.05.2013
216.012.42b0

ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в средствах неразрушающего контроля материалов и изделий. Источник тормозного излучения содержит магнитопровод, полюсы, обмотки возбуждения, центральные вкладыши, ускорительную камеру, мишень, две системы обмоток смещения с противоположно направленными импульсными ампер-витками в конце цикла ускорения. Обмотки смещения расположены между ускорительной камерой и магнитопроводом. В обмотках первой системы, образуемой ближними к полюсам обмотками смещения, направление импульсных ампер-витков совпадает с направлением токов в обмотках возбуждения, а обмотки второй системы расположены между обмотками первой системы с зазорами относительно обмоток первой системы и между собой. Зазор между обмотками смещения второй системы меньше размера ускорительной камеры в аксиальном направлении. Часть зазора между обмотками смещения первой и второй систем заполнена магнитным материалом. Техническим результатом является уменьшение размера фокусного пятна тормозного излучения в аксиальном направлении. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в средствах неразрушающего контроля материалов и изделий.

Известен источник тормозного излучения (Л.М.Ананьев., А.А.Воробьев, В.И.Горбунов. Индукционный ускоритель электронов - бетатрон. М., Госатомиздат, 1961, с.228-231), содержащий магнитопровод, полюсы, обмотки возбуждения на полюсах, центральные вкладыши, ускорительную камеру между полюсами, мишень, расположенную в ускорительной камере, обмотки смещения ускоренных электронов на мишень с импульсными ампер-витками в конце цикла ускорения, расположенные на центральных вкладышах или на полюсах.

В этом источнике смещение электронов с равновесной орбиты на мишень реализуется за счет их доускорения импульсным магнитным полем обмоток смещения.

Известен источник тормозного излучения (Москалев В.А. Бетатроны, М. Энергоиздат, 1981, с.38), выбранный в качестве прототипа, содержащий магнитопровод, полюсы, обмотки возбуждения на полюсах, центральные вкладыши, ускорительную камеру между полюсами, мишень, расположенную в ускорительной камере на радиусе, большем радиуса равновесной орбиты, две системы расположенных на полюсах обмоток смещения с одинаковыми по величине и противоположно направленными импульсными ампер-витками в конце цикла ускорения и радиальными размерами, меньшими радиуса равновесной орбиты ускоряемых электронов у обмоток смещения первой системы, и радиальными размерами, большими радиуса равновесной орбиты ускоряемых электронов у обмоток смещения второй системы.

В этом источнике смещение электронов с равновесной орбиты на мишень реализуется за счет уменьшения индукции в области равновесной орбиты импульсным магнитным полем обмоток смещения.

Известные источники тормозного излучения имеют достаточно малые размеры (до 0,2 мм) фокусного пятна только в радиальном направлении, но при гораздо больших размерах, превышающих 2 мм, в направлении, перпендикулярном плоскости ускорения, - в аксиальном направлении. Такое соотношение ограничивает, например, функциональные параметры промышленных томографов на основе этих источников.

Большие размеры фокусного пятна в аксиальном направлении являются следствием больших амплитуд колебаний электронов в этом направлении в процессе смещения электронов с равновесной орбиты на мишень из-за малых сил, действующих на отклоняющиеся от плоскости ускорения электроны, величины которых определяются малыми величинами радиальной составляющей индукции между ускорительными полюсами вблизи плоскости ускорения в процессе смещения.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение размера фокусного пятна тормозного излучения в аксиальном направлении.

Поставленная задача достигается тем, что в источнике тормозного излучения, который содержит магнитопровод, полюсы, обмотки возбуждения на полюсах, центральные вкладыши, ускорительную камеру между полюсами, мишень, расположенную в ускорительной камере на радиусе, большем радиуса равновесной орбиты, две системы обмоток смещения с одинаковыми по величине и противоположно направленными импульсными ампер-витками в конце цикла ускорения, обмотки смещения расположены между ускорительной камерой и магнитопроводом, в обмотках смещения первой системы, образуемой ближними к полюсам обмотками смещения, направление импульсных ампер-витков совпадает с направлением токов в обмотках возбуждения на полюсах, а обмотки смещения второй системы расположены между обмотками смещения первой системы с зазорами относительно обмоток смещения первой системы и между собой.

Дополнительно, зазор между обмотками смещения второй системы меньше размера ускорительной камеры в аксиальном направлении.

Дополнительно, часть зазора между обмотками смещения первой и второй систем заполнена магнитным материалом.

Отличительными от прототипа признаками являются расположение обмоток смещения между ускорительной камерой и магнитопроводом, совпадение направлений импульсных ампер-витков в обмотках смещения первой системы ближних к полюсам обмоток смещения с направлением токов в обмотках возбуждения на полюсах, расположение обмоток смещения второй системы с зазором относительно обмоток смещения первой системы ближних к полюсам обмоток смещения и между собой, а также выполнение зазора между обмотками смещения второй системы меньше размера ускорительной камеры в аксиальном направлении, заполнение части зазора между обмотками первой и второй систем магнитным материалом.

Размеры фокусного пятна тормозного излучения задаются размерами области мишени, которая облучается электронами, ускоренными на равновесной орбите, относительно которой они совершали бетатронные колебания, смещенными с равновесной орбиты в результате импульсного уменьшения индукции в области равновесной орбиты ниже порогового значения за счет действия импульса магнитного поля, генерируемого обмотками смещения, и переместившимися в пространстве между равновесной орбитой и мишенью по спиральной траектории.

Размер облучаемой области мишени в аксиальном направлении определяется амплитудами колебаний электронов в аксиальном направлении в процессе смещения, величина которых обратно пропорциональна величине аксиального градиента радиальной составляющей индукции.

В процессе смещения импульсное магнитное поле, формируемое первой и второй системами обмоток смещения, увеличивает степень спадания магнитного поля в области между равновесной орбитой и радиальным положением мишени в гораздо большей степени, чем при реализации процесса смещения в известных устройствах. Радиальная составляющая индукции во всех точках этой области вблизи плоскости ускорения увеличивается, причем степень увеличения является возрастающей функцией радиального отличия от положения равновесной орбиты. В результате, в процессе смещения амплитуда аксиальных колебаний электронов уменьшается, электроны падают на мишень с уменьшенной амплитудой аксиальных колебаний, облучают область поверхности малого аксиального размера, что обеспечивает малый аксиальный размер фокусного пятна тормозного излучения.

В итоге формируется фокусное пятно тормозного излучения с малым аксиальным размером, намного меньшим, чем у известных источников тормозного излучения.

Действие импульсного магнитного поля, формируемого первой и второй системами обмоток смещения, выше при аксиальном зазоре между обмотками смещения второй системы, меньшем аксиального размера ускорительной камеры.

Заполнение части зазора между обмотками смещения первой и второй систем магнитным материалом позволяет выполнить первую и вторую системы обмоток смещения с меньшими импульсными ампер-витками с сохранением их функциональных свойств и практически без влияния на процесс захвата электронов в ускорение при инжекции и на процесс ускорения электронов до смещения на мишень.

На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства в двух проекциях.

На фиг.2 - радиальные распределения индукции В в плоскости ускорения.

Зависимость 1 - перед началом процесса смещения электронов с равновесной орбиты.

Зависимости 2, 3, 4 - в момент достижения порогового значения индукции на радиусе равновесной орбиты: зависимость 2 - при реализации устройства-прототипа, зависимость 3 - при реализации предлагаемого устройства без частичного заполнения магнитным материалом зазора между обмотками смещения, зависимость 4 - при реализации предлагаемого устройства с частичным заполнением магнитным материалом зазора между обмотками смещения.

На фиг.3 - зависимости магнитного потока F от радиуса R.

Зависимость 1 - перед началом процесса смещения электронов с равновесной орбиты.

Зависимости 2, 3, 4 - в момент достижения порогового значения индукции на радиусе равновесной орбиты: зависимость 2 - при реализации устройства-прототипа, зависимость 3 - при реализации предлагаемого устройства без частичного заполнения магнитным материалом зазора между обмотками смещения.

На фиг.4 - аксиальные распределения радиальной составляющей индукции BR на равновесной орбите.

Зависимость 1 - перед началом процесса смещения электронов с равновесной орбиты.

Зависимости 2, 3, 4 - в момент достижения порогового значения индукции на радиусе равновесной орбиты: зависимость 2 - при реализации устройства-прототипа, зависимость 3 - при реализации предлагаемого устройства без частичного заполнения магнитным материалом зазора между обмотками смещения.

На фиг.5 - аксиальные распределения радиальной составляющей индукции BR на радиусе положения мишени.

Зависимость 1 - перед началом процесса смещения электронов с равновесной орбиты.

Зависимости 2, 3, 4 - в момент достижения порогового значения индукции на радиусе равновесной орбиты: зависимость 2 - при реализации устройства-прототипа, зависимость 3 - при реализации предлагаемого устройства без частичного заполнения магнитным материалом зазора между обмотками смещения.

На фиг.6 - радиальные распределения индукции В при различных соотношениях величины зазора L между обмотками смещения второй системы и аксиального размера ускорительной камеры h при пороговом значении индукции на равновесной орбите.

На фиг.7 - аксиальные распределения радиальной составляющей индукции BR на радиусе равновесной орбиты при различных соотношениях величины зазора L между обмотками смещения второй системы и аксиального размера ускорительной камеры h при пороговом значении индукции на равновесной орбите.

На фиг.8 - аксиальные распределения радиальной составляющей индукции BR на радиусе положения мишени при различных соотношениях величины зазора между обмотками смещения второй системы L и аксиального размера ускорительной камеры h при пороговом значении индукции на равновесной орбите.

На фиг.9 - радиальные распределения индукции В в плоскости ускорения при различном частичном заполнении магнитным материалом зазора между обмотками смещения.

Источник тормозного излучения содержит магнитопровод 1, полюсы 2, обмотки возбуждения 3 на полюсах 2, центральные вкладыши 4, ускорительную камеру 5 с внешним радиусом RK между полюсами 2, мишень 6, расположенную на инжекторе 7 в ускорительной камере 5 на радиусе RM, большем радиуса равновесной орбиты R0, две системы обмоток смещения с противоположно направленными импульсными ампер-витками в конце цикла ускорения. Первая система содержит обмотки смещения 8 и 9, вторая система содержит обмотки смещения 10 и 11. Обмотки смещения 8, 9, 10, 11 расположены между ускорительной камерой 5 и магнитопроводом 1. В обмотках смещения первой системы, ближних к полюсам обмоток смещения 8, 9, направление импульсных ампер-витков совпадает с направлением токов в обмотках возбуждения 3 на полюсах 2. Обмотки смещения 10 и 11 второй системы расположены с зазором Н относительно обмоток смещения 8, 9 первой системы, ближних к полюсам обмоток смещения. Направление импульсных ампер-витков в обмотках смещения 10 и 11 противоположно направлению токов в обмотках возбуждения 3 и, соответственно, импульсных ампер-витков в обмотках смещения 8 и 9.

Обмотки смещения 10 и 11 расположены с зазором L между ними, меньшим, например, размера h ускорительной камеры 5 в аксиальном направлении.

Часть зазора, например, за пределами радиуса RFe между обмотками смещения 8 и 10, а также между обмотками смещения 9 и 11, заполнена магнитным материалом 12.

В цикле работы устройства нарастающий ток в обмотках возбуждения 3 создает нарастающий магнитный поток F в магнитопроводе 1, центральных вкладышах 4, полюсах 2, межполюсном пространстве и, при наличии, в магнитном материале 12 в зазорах Н между обмотками смещения 8 и 10, 9 и 11. В момент оптимального соответствия между напряжением инжекции инжектора 7 и индукцией магнитного поля в пространстве между полюсами 2 часть электронов из инжектора 7 в ускорительной камере 5 захватывается в ускорение на равновесной орбите, радиус которой задается параметрами центральных вкладышей 4 и распределением магнитной индукции В в пространстве между полюсами 2, задаваемым профилем полюсов и, при наличии, магнитным материалом 12 в зазорах Н между обмотками смещения 8 и 10, 9 и 11.

Под действием электрического поля, индуцированного нарастающим магнитным потоком, F электроны ускоряются на равновесной орбите, совершая относительно нее бетатронные колебания, амплитуда которых в радиальном и аксиальном направлениях определяется степенью спадания магнитной индукции В в межполюсном пространстве.

В конце цикла ускорения перед началом процесса смещения током обмоток возбуждения 3 в пространстве между полюсами 2 создается магнитное поле с индукцией на равновесной орбите В0, с распределением индукции в области между равновесной орбитой с радиусом, например, R0=50 мм и мишенью на радиусе RM=70 мм в плоскости ускорения в соответствии с зависимостью 1 (фиг2).

Действием импульсного магнитного поля первой и второй систем обмоток смещения запускается процесс смещения ускоренных электронов на мишень.

При этом импульсным магнитным полем обмоток смещения индукция В в области равновесной орбиты уменьшается до порогового значения смещения, например, на 15%, при котором магнитное поле, несмотря на то что одновременно произошло некоторое замедление электронов из-за уменьшения магнитного потока F в пределах равновесной орбиты (R=50 mm) (зависимость 3, фиг.3), не может удерживать электроны на равновесной орбите.

Достижение порогового значения смещения сопровождается изменением распределения магнитной индукции В в пространстве между равновесной орбитой и радиальным положением мишени с увеличением ее спада.

Пороговому значению смещения соответствует распределение магнитной индукции в пространстве между равновесной орбитой и радиальным положением мишени (фиг.2, зависимость 3) с гораздо большим спадом, чем до запуска процесса смещения (фиг.2, зависимость 1) и при реализации смещения в известном устройстве-прототипе (фиг.2, зависимость 2).

Увеличенному спаду соответствуют увеличенные аксиальные градиенты радиальной составляющей индукции BR.

Аксиальные градиенты предлагаемого устройства (фиг.4, 5, зависимость 3) значительно превосходят аксиальные градиенты устройства-прототипа (фиг.4, 5, зависимость 2).

Увеличенным аксиальным градиентам радиальной составляющей индукции соответствуют увеличенные аксиальные силы, действующие на электроны при их отклонении от плоскости смещения (ускорения), что приводит к уменьшению амплитуды аксиальных колебаний электронов в процессе смещения и значит к уменьшению аксиального размера облучаемой области поверхности мишени и, соответственно, к уменьшению аксиального размера фокусного пятна тормозного излучения.

Тормозное излучение из мишени выходит через стенку ускорительной камеры и зазор между обмотками смещения 10, 11 второй системы на облучаемый объект.

Степень изменения распределения индукции в межполюсном пространстве при достижении порогового значения индукции на равновесной орбите в процессе смещения существенно зависит от положения первой и второй систем обмоток смещения относительно плоскости ускорения.

На фиг 6 показаны радиальные распределения индукции В в пределах от R0 до RM, а на фиг.7, 8 - аксиальные распределения радиальной составляющей BR на радиусах R0 и RM при различных соотношениях между зазором L и аксиальным размером ускорительной камеры h (фиг.1), равных L2=h (зависимости 2), L3=0.75×h (зависимости 3), L4=0.5×h (зависимости 4) при неизменных ампер-витках первой и второй систем обмоток смещения. Зависимости 1 соответствуют состоянию до начала процесса смещения. При уменьшении L от величины, равной аксиальному размеру ускорительной камеры h, степень изменения распределений тем больше, чем меньше L.

Заполнение ферромагнитным материалом части зазора между обмотками первой и второй систем в несколько раз уменьшает ампер-витки обмоток смещения.

Зависимость 4 на фиг.2 соответствует распределению индукции при достижении порогового значения индукции на равновесной орбите при наличии магнитного материала в зазоре между обмотками смещения, начиная с радиуса RFe=1.2×RK (фиг.1), а зависимость 3 - при отсутствии магнитного материала в зазоре. Зависимости практически не различаются, хотя соотношение ампер-витков равно 4.

Такое заполнение изменяет распределение индукции В в области между равновесной орбитой и радиальным положением инжектора (мишени) в процессе ускорения до начала смещения электронов с равновесной орбиты всего на несколько процентов в зависимости от RFe и величины зазора L между обмотками второй системы (фиг.9: 1 - отсутствие магнитного материала в зазоре; 2 - RFe=1.3×RK, L=0.5×h; 3 - RFe=1.2×RK, L=0.5×h; 4 - RFe=1.2×RK, L=0.75×h)

Это, как и то, что реализация предлагаемого устройства достигается в основном введением дополнительных узлов без изменения узлов, принципиально определяющих функционирование устройства, позволяет создавать предлагаемые устройства путем модернизации серийно выпускаемых установок с соответствующей подстройкой магнитных систем.


ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-5 из 5.
20.05.2013
№216.012.42af

Источник тормозного излучения

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в средствах неразрушающего контроля материалов и изделий. Источник тормозного излучения содержит магнитопровод, полюсы, обмотки возбуждения, центральные вкладыши, ускорительную камеру, мишень, две системы обмоток смещения с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482641
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.10.2014
№216.012.fd79

Способ генерации ускоренных позитронов

Изобретение относится к области ускорительной техники и предназначено для генерации позитронов с большой энергией для последующего использования в дефектоскопии, томографии, радиационных испытаниях стойкости материалов, лучевой терапии и др. Способ генерации ускоренных позитронов включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530735
Дата охранного документа: 10.10.2014
27.07.2015
№216.013.6685

Способ ускорения электронов

Изобретение относится к ускорительной технике и предназначено для генерации электронов с большой энергией для последующего использования в дефектоскопии, томографии, радиационных испытаниях стойкости материалов, лучевой терапии и других областях техники. Способ ускорения электронов включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557798
Дата охранного документа: 27.07.2015
19.01.2018
№218.016.011e

Устройство для определения размеров фокусного пятна тормозного излучения ускорителя

Изобретение относится к устройству для определения размеров фокусного пятна тормозного излучения ускорителя. Заявленное устройство содержит детектор излучения и щелевой коллиматор, выполненный в виде двух блоков из материала с высоким атомным номером и большой плотностью с регулируемым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629759
Дата охранного документа: 01.09.2017
19.01.2018
№218.016.01d4

Способ определения размеров фокусного пятна тормозного излучения ускорителя

Изобретение относится к cпособу определения размеров фокусного пятна тормозного излучения ускорителя. Заявленный способ включает последовательное облучение тормозным излучением щелевого коллиматора, выполненного в виде блоков из тяжелого металла со щелью между ними, при разных размерах щели...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629948
Дата охранного документа: 05.09.2017
Показаны записи 1-10 из 234.
10.02.2013
№216.012.2453

Способ мониторинга фундаментов электроприводов насосных агрегатов

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для мониторинга технического состояния фундаментов электроприводов насосных агрегатов. Способ заключается в измерении виброперемещений фундамента в процессе эксплуатации. При этом производят установку не менее двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474801
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2493

Клавиатура электронного устройства

Изобретение относится к области создания устройств ввода информации в электронные технические устройства, такие как банкоматы, электронные кодовые замки и другие многопользовательские электромеханические системы и электроприборы. Технический результат заключается в повышении секретности ввода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474865
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c97

Способ получения радионуклида рений-188 без носителя и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов медицинского и научного назначения без носителя в радиохимически чистом виде. Способ включает реакторное облучение нейтронами матрицы из оксида вольфрама, ее термическую обработку в среде кислорода до выхода в газовую фазу и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476942
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2cb3

Электроэнергетическая система на возобновляемых источниках энергии

Изобретение относится к энергетике, в частности к электроснабжению потребителей, подключенных к электроэнергетической системе, работающей на возобновляемых источниках энергии, и может быть использовано при организации электроснабжения ответственных потребителей переменного тока. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476970
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2cc0

Способ определения оценки частоты вращения асинхронного двигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для цифрового управления асинхронным двигателем. Техническим результатом является расширение арсенала средств аналогичного назначения. В способе определения оценки частоты вращения измеряют мгновенные величины токов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476983
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e3f

Электроимпульсный погружной бур

Электроимпульсный погружной бур предназначен для бурения скважин и проходки стволов в крепких горных породах, разрушаемых развивающимися в них высоковольтными разрядами, и может найти применение в горной промышленности. К нижнему фланцу корпуса бура (2) прикреплен буровой наконечник (6). В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477370
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e9e

Способ количественного определения водорастворимых витаминов в и в методом вольтамперометрии на органо-модифицированных электродах

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в фармакокинетических исследованиях, для контроля биологически активных добавок, в пищевой промышленности для определения фальсификации. В способе количественного определения водорастворимых витаминов B и B методом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477465
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2fdd

Способ подземной газификации

Способ подземной газификации твердых ископаемых топлив может быть применен для получения газообразного энергоносителя (горючего газа) из угля или сланца на месте залегания. Способ включает бурение скважин с поверхности земли в обрабатываемый интервал в подземном пласте, размещение в скважинах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477788
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.32f1

Шихта для получения керамического пигмента муллитового состава бирюзового цвета

Изобретение относится к области производства керамических пигментов для декорирования фарфоро-фаянсовых и майоликовых изделий. Технический результат изобретения заключается в повышении огнеупорности пигмента. Шихта для изготовления керамического пигмента муллитового состава бирюзового цвета...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478584
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.3459

Способ определения висмута в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пикам селективного электроокисления висмута из интерметаллического соединения aubi

Изобретение может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов. Способ определения висмута в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пикам селективного электроокисления висмута из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478944
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД