11I. SISTEMA DEFLECTDR Y SELECTOR DE PARTICULAS PARAEL ACELERADOR TANDEM DEL CENTRO NUCLEAR

F. Albo, S. de la Cruz y H. del Castillo,

Instituto de Física, Universidad Nocional Autónoma de México

R. Roos y G. López,

Programo de I Ace lerod~, Centro N",c ¡ear,

(omisión Nocional de Energía Nuclear

RESV.\IES

I!r¡ t'11rI~tituto dI' "'isica dI' la {.'N,,\JI.oH' cOt15tru)'ó. por ~Jició1J d,. la (SEN.,,1 s;, '''0mQ d,. imar¡t'S dI' j/retor •. H ¡re/or )' cWJdrup%s para t' / ac,,!rrador Van dt' Graa/I land,. m dI' /

errllra Suc/rar. Las cfmdicirm"s ópticas drJ si$trma sr lralarml con mi/oJos matricUJ/rs co.

Tlocidos. Circuitrn /rar15i:Jlor;:r.ados /1''''011 rmplnJdo:s para la tJlim"ntaci6n)' rstahiJi::ación dI'

los imQTlt's, los cual"s t;r'¡"lI /0:5 siguirnt"5 caracluisliC(1s: d,.¡lretor dI' 90°, P = IOI.5cm.

Joh/,. "'ljOQUt'. ,llP =' 10 8; .oH' 'retor con s ir/f' sa lida~ a O. :1 1 5. 1: 3O. :1 oÍ 5° •. \1P = oÍ 9 a oÍ 5° ¡ am.

bos con ~slab;lidQd d~ 1120 000. A.d~más d~l ~nloqur. sr Qprol'rc"a rl dl'srquilibrio dr CO.

TTirnl~ ~n cQda cldldrupolo parQ cOrTrgir la dir~c'ción d~/ "Q% dr prO)rctil~s ~rJ ÚH lin~as rxl¥.

riml'nlQlrs.

5 .45

1B.fTRACT

J),/I,cling. "dlching. alld quadrupol, magnf'ls lar ti" tatld,m Van d, Graaíl u t'H built

/or eSES by tb, Instilulo d, Fí.,ica al U.•••.A.\I• .,.h, spUm,' i(m optio U'os ,tudit'd using !lÚ"-

kn()fl'1lmatr;:,;m,lbOlú. Transis(fJrá;,d circuils lJ'n, us,d /rl' supplyitlg and slabilizing mag7lds

ubich har, tb, /ol/(xl'ing characlnislics: 90" d,/Intor ldlb 101.5cm radius,doubl, /ocuHing,

dt/I,c(ing up to a mass prodUCI o/ lOS: sll'itcb;'lg magn,t Il'ith 0",1: 15", ~ JO(land ~ 45° porls.

maH producl 49 al 45". Rotb magll,ts ha", o 1/20 OOOslabilit)'. H"id,s /ocussing. th,

quadrupol,s cOIT,cl th, b,am diHclhm by unbalo'lcing Ih, CIITT,nt in di//",nt cons.

INlRODUCCION

Cuando lo CNEN decidió adquirir un acelerador Van de Graoff tandem de 12MeV poro

el Centro Nuclear, se estudiaron los imanes deflectores y selectores construidos por HVEC.

Este compañía no contaba entonces con un imán selector del tamaño adecuado poro acelerado'

res tandem, modelo EN.

Puesto que existía en México alguno experiencia en el diseño y construcción de elec-

troimanes, CNEN contrató con UNAM lo construcción del equipo paro deflectar y seleccionar

con gran precisión el tipo de partículas deseado, su energía, dirección, así como el tamaño y

formo del hoz de proyectiles del acelerador.

A continuación se presentan los consideraciones principales que se emplearon en el

diseño y construcción de estos inStrumentos.

1. OPllCA DE IONES

Un problema que se planteo en lo físico nuclear experimental, cuando se troto de infe-

rir característicos nucleares o partir de reacciones en el núcleo por bombardeo de éste, es el

de obtener un hoz de iones paro emplearse como proyectiles, de dimensiones y formo apropiados

01 experimento, y localizado en el sitio de lo reacción. Poro lograr esto es necesario usar de

ciertos elementos ópticos o base de campos magnéticos o eléctricos en el camino del hoz, que

sean capaces de producir alteraciones en los trayectorias, con el objeto de gobernar el tamaño

y lo formo de 1 hoz de proyecti les.

Poro el diseño mecónico y eléctrico de estos elementos, es de gran utilidad contar con

un procedimiento que pueda predecir teóriCamente el comportamiento del haz ante campos mag.

S - 46

néticos y ante campos eléctricos namoles a la dirección del haz y que por lo tanto no modifi-

quen su energía. Con este fin es recomendable utilizar el método de cálculo matricial desarro-

llado por S. Pennerl, el que por su sencillez de concepto y uso, permite inclusive hacer cálcu-

los de escritorio para diseñar elementos ópticos.

Mediante un programo de cálculo paro computadora es posible, en los puntos de interés,

o lo largo de su trayectorio, estimar el efecto que en la sección del hoz de proyectiles, produ-

cen los elementos ópticos combinados."

Este método es útil únicamente poro aproximaciones o primer orden, 01 igual que los

P""ocedimientos de lo óptico geométrica2 , en lo cual lentes o prismas modifican los trayecto'

rias de haces luminosos.

~.~~---.. ---

Ob;.to

.'

'.

Hu de putícul~s

ESQUEMA TIPICO DE LA OPTICA DE IONES

'in~1

Poro determi nar cual seró la fama y tomo ño de 1 hoz de iones ().-¡, )'1), una vez que se

somete a alguna modificación óptico, bosta aplicar de una manero sucesivo, multiplicando por

la izquierda, un sistema de matrices a las condiciones iniciales del hoz, como son: sus dimen-

siones x¡ y Y¡ en un sistema cartesiano de ejes, su ángulo de convergencia o divergencia a. y r:J;;

en planos perpendiculares y su resolución 6p/p. Estas condiciones iniciales se representan

mediante dos vectores:

El vector que contiene las característicos iniciales parael plono de los entrehiel'Tos de los deflectores.

s - 47

[~J El vector con los característicos iniciales en el planoperpendicular al anterior.

Con la aplicación de las siguientes cuatro matrices, es posible determinor [as dimensiones del

haz de proyectiles en cualquier sitio de interés. CLlCJndo 10$ condiciones iniciales se deseri.

ben por un vector de dos elementos, basto reducir las motriceS 3x 3 o 2 x 2 eliminonde: el tereelrenglón y la tercera columna.

o) Se refiere al cOmino libre L recorrido entre dos elemen-tos ópticos j y j, paro cualquiera de los plonos cartesia.nos. Esto matriz tombién es válida pora trayectorias departículos dentro de campos unifames, en donde Ji; re-presento el ree orr ido dentro de I campo.

b)

FI

o1IO O

Motriz que se aplico cuando el elemento óptico es unolente F, de dis tone jo foco I 1, convergente poro va lorespos itivos y divergente poro va lores negativos de l.

e) Este motriz, cuña'magnética e, es aplicable cuando unsector magnético tiene o su entrado o a su solida un ón-gulode incidencia' j3, entre lo dirección ncrmol 01hoz yel perfil del campo magnético. Si el óngulo es positivoel elemento es convergente, y si es negativo, divergen.te (ley de Cortón). p es el radio de curvatura de lo tra-yectoria.

En particular, el enfoque en el plano del entrehierro poro sectores magnéticos de óngulo e yradio de curvatura p, cuando la trayectoria entro y sale normalmente o sus fronteros (/3 = O)se

estima mediante el tmpleo de una fórmula de lente gruesa (ley de Barber):

d)

.1(e)

p sen ecos o

o

p(l- eo' el]sen e

Lo distancio focalj de estos lentes se calculo del siguiente modo:

s - 48

donde n es 10 distancia recorrido por los iones dentro de campoS magnéticos o eléctricos (in-

cluyendo campos dispersos), y

K"", 2, (q¡,)" -,_ cmE

)Oro el coso electrostótico, mientras que pOro el magnético,

siendo q el número de cargas elementales, ~ el entrehierro de lo lente en cm, \' el potenciolen

vo1ts, E lo energía cinético del ion en eV, IN el número de ampere-vueltas por polo y 8p lo

rigidez mognético del ión en gauss - cm.

Un ejemplo de cómo se aplico esto técnico se encuentro en el copítulo V.1, en donde

se discute 10 formación de lo superficie focal del espectrógrafo magnético.

El aspecto ~rticular que intereso en este coso es el sistema óptico asociado al ocele-

rador Yan de Graaff tandem de 12 MeY, instalado en el Centro Nuclear de México, el cual según

datos proporcionados por High Yoltage Engineering Corporatian, fabricantes del mismo, produ-

ce un hoz con los siguientes características iniciales en el canal de despojo localizado en el

centro de lace lerad or.

Plano del entre hierro

[

.125" ].0015

.0005

Plano perpendicular 01 entre hierro

[

.125" ]

.0015

s . 49

El primer elemento óptico a la salida del acelerador es un doble cuodrupola magnético

~oporcionado por la fábrica coma porte del acelerada y es el encargado de prooucir enfoque

en el punto obieto del imán deflector. El segundo elemento óptico en el camino del haz (dipo.

los eléctricos), sirven únicamente para centrarlo. La distancia entre el acelerador y el imán

analizada de 90°, se eligió de acuerdo Con las características ópticas de estos aparatos, de7.68 m de acuerdo con HVEC al ordenar el equipo.

Como ejemplo se puede citar que el cálculo realizado en el Centro Electrónico de

Cálculo de la UNAM, con una máquina Bull Gamma 30, arrojó los resultados indicados en la

Fig.III-1, para producir precisamente un haz" Con XI = 1.1 mm, y >'1 = 0.5mm, en el sitio asig-

nado al estéreo-espectrógrafo. En este caso se utilizó un doble cuodrupolo magnético entre el

imán deflector y el selector y otro más entre el selector y el estéreo-espectrógrafo, además de

una doble lente cuodrupolar electrostática cercana 01 blanco. En cálculos posteriores y sólo

para uno deflexión de 45° se probó que es posible eliminar o los dos cuodrupolos magnéticos y

con los electrostáticos propios del toroide tooavía lograr enfoque a una distancia de Bm a par-tir del centro del selector.

2. DISEÑD MECANICO, DE VACIO y MAGNETICO

a) As!",cto general ele 10 línea

Pteden observarse en la Fig.IU-2Ios diferentes elementos por donde viaja el haz de

partículas desde que abandona el acelerador, hasta un sitio determinado de bombardeo, que en

este caso se supuso un punto que correspondería al cenlro de un espectrógrafo toroidal4 •

Pueden destacarse en la línea los siguientes elementos: Monitor de la sección del haz

(obtenido de HVEC); primeras rejillas, punto objeto del imán analizador; imán deflector de 900

de 101.5cm de radio de curvatura con fronteros poro doble enfoque a la entrado y salida del cam"

po magnético; segundas rejillas, punto imagen del deflector¡ cuarzo poro la observación del haz

a través de un s is temo cerrado de te levis ión; cuadrupolos magnéticos poro enfoque de I hoz de

proyectiles en el cuarto de bombordeo¡ imán selector de siete salidas con direcciones a cada

15° poro dirigir el haz de partículas al sitio del experimento deseado; rejillas de enfoque en la

línea de deflexión izquierda o 45°¡ cuodrupolos electrostáticos; lugar del blanco.

E 1haz vio jará 13.5 m en el s istemo def~ctOt por secciones tubulares en las que se ge-

nera uno pres ión de ...•...10- 6 mm Hg con s istemas de bombas de vacío de d ifus ¡ón de merc urio y

mecónicas. Se contaba originalmente con bombos de difusión de 100 I/seg, sin embargo hubonecesidad de cambiar lo mós próximo al acelerador por uno de 500 I/seg.

s . 50

v>

~

CANAL DE DESPOJO(CE"'TRQ DEL ACElEfUOOR)

~...;;-, .•,..•....

IMAN SELECTOR

";'"'"-''''''::"'"~:~~~.~~, •."Ui> 1

~EC~:S~:T1CA~O'

OPTICA DEL SISTEMA ACELERADOR TANDEM 12 MeV-ESTEREO-ESPECTROGRAFO

FIG.III-1.

-~(1( "'l ~.,<O.,'"l'l<'_

'"h"

I ~_

TANO[t.4~

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•••••• 000."CTO ••••••• ,.'''.'':0'0 r lo_

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"uoo orS"O"TUU 01.CC"Uf 'OCl U ••• O£ ES~fSOO

LINEA UNDEII ESTERED - ESPECTOGRAFO C.N.£.N.

s .52

FIG. In-2.

b) Imán cI.flector ele 90°

Poro determinar el radio de Ct.r\l(]tlXO p del imón, se tomó en cuento que se deseo de-. I 3 ++ '1£lector inicialmente protones y deuterones, yen el futuro portlcu as a, He y portlcu os más

pesados, como oxígeno, etc. Coda uno de estos iones tiene u~o rigidez magnético que depen-

de de Su maso, cargo y energía que se puede estimor con la fórmulo aproximado (no relativista):

Bp =

donde

,"l maso del ión en unidades atómicas de masa

E energía del ión en MeV

q =número de cargos elementales

Bp = rigidez magnético en kilogouss-cm,

de modo que si el campo magnético estó determinado por los característicos I=l"opias del fierro,

p debe elegirse de modo que se puedo n alcanzor los rigideces magnéticos Rp deseodos.

Por experiencias previos se puede estimor que un campo magnético de 15 kilogauss es

factible de obtenerse con fierros nocionales, de tal manera que el radio de curvatura del ele-

mento quedo obligado a ser aproximOdamente de lOOcm.

Con este tamaño de imán. se pueden deflectar:

protones d_ 108 M_V

deuterones 53 M_V

partículas a 108/.1eV, ..H_ 150 /kV160 +

7 MeV160

++++108 M_V

160

8+436 M_V

Comercialmente los imanes se especifican de acuerdo con un número que se denomina

simplemente producto y cttresponde al prcx:lucto de la masa y la energía del protón. Este P'"oduc.

to .\1p se determino con lo fórmula

s . 53

en donde !JO está en kilogaussooem y q es el número de cargos elementales. El prooucto .\1p'

dado que poro el coso del protón lo maso es aproximadamente 1 amu y q '" 1, quedo como si-

gue:

l' = '"p = 4.82 xl O" (Ilp)'

Resulto, pues, que el imán diseñado tiene un producto 108. Como noto adicional, HVEC ven-

de poro aceleradores tandem de 12 MeV, imanes con un producto .\1p= 72.

El cólculo del tamaño del hoz, o lo largo del recorrido del proyectil dentro del imón,

revelo que no sobrepaso los 20mm. Por lo tanto bosta un entrehierrode 2.7cm, que incluye

los espesores ocupados por los paredes de los tubos evacuados.

Un ancho de pisto de 15cm garantizo que en lo Zona central, por donde viajo el hoz,

ex iste un campo magnét ico homogéneo (Fig. III - 3); Jo med ido de lo intens idad de ca mpo se

efectúa por medio de una pastilla de resonancia magnético nuclear, colocado sobre uno protu-

berancia en lo pisto.

Poro evitar el efecto de saturación de campo en lo.s esquinas del fierro, se alivió este

por medio de un corte de 450 _ También en lo entrado como en lo solido del hoz, se colocaron

elementos con fronteros redondeados ~. Además, poro lograr que el instrumento tuviera propie-

dades ópticos de doble enfoque, estos fronteros se construyeron como cuños magneticos de

26° 34', valor que de acuerdo con lo ley de Cortón do amplificación 1, si el objeto y lo imogen

se colocan o 2p de los fronteros. Al incluir los correciones por efectos tridimensionales de

curvatura del campo disperso y otros correcciones mecónicos, el radio de curvatura de diseño

fué de 101.5 cm.

Poro evitar efectos de saturación en el.fierro que cierro el campo magnético, tooas los

óreos de flujo se incrementaron en aproximadamente 25% respecto del óreo del polo, ya que lo

superficie efectivo es un poco mayor que el área delimitado por lo pisto miSmO.

Cons iderando que

F.M.M. 0.4n NI,

se obtiene un flujo ,j = 4.472 x 107 Maxwe 11,poro obtener 15000 gauss en el entreh ierro. Pue-

de haber esquinas que lIf"guen o saturarse, pero se ha ampliado lo secciÓn lo suficiente paro

5 . 54

ELECTROIMAN DEFLECTOR DE 90. ,COM/SION NACIONAL DE ENERGIANUCLEAR

lO, ••"o "h,., Gr<lh,~

";X::-_H"~"~o

PIEZA VISTA EN PLANTA

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III E"",1\otrI\I

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" ,>:~,----, --_ ••.•

CARACTERISTICAS(IHR[ItlI;RIIO- 2 re ••DUSlOAD IlAIlIIl [_ (L UfJl[,,""O,IS K 'lVSS IJIf[Rllln_l[12K GlVSS OI'[UClON (OIIT_rIJuu 1Il(¡ll[lD1«lTRIIII.U' UUO GllIUTS[Sllfl1ll(),lD on CAIIPO. Oon.•.PlSO IPIIO"lIloo Dl'l FIERRO. 'no K,

-- -~-

~---------.,'. ,'1

! ")(/ i+----1200,. ' ", '

.._-~ :~'---------'~

0220 ••

VISTA EN LA SECCION A-A' s . SSFIG,III-3

l';g.III-4. Dellector mognético de 90' (p= 101.5cm)

s .57

que la mesa del imán en general se encuentre por debajo de saturación; en tales condiciones,

tomando en cuenta los caídos magnéticas en el hierro y en el aire, se obtiene que la F.M.M.

necesaria paro producir un campo de 15000 gcuss en el plano medio es de

NI

F.M.M.

554400.471

55440 Gilbert, por tanto,

43000 ampere-vueltas.

La fL!ndición se efectuó en dos partes iguales; se unieron mediante placas de fierro

atornilladas; el espaciamiento del entrehierro se logró en el escalón maquinado por medio de

separadores de latón de 27 :1::.01mm de espesor y de órea suficiente para que la fuerza portan-

te del imán no los deformara.

Todo el conjunto se colocó sobre uno meso (Fig.IIl-4) construido de ángulo de fierro,

y su desplazamiento sobre la meso se logra por medio de tornillos anclados o ésto; la fricción

se disminuye mediante uno placa de latón de 3mm de espesor entre el imán y lo meso.

e) 'mán selector

Este imán se construyó bajo el mismo criterio que el imán ano lizador, solamente

lue éste cierro Su campo magnético o través de uno doble C; el tamaño de lo pisto se determi-

nó de modo que por ello puedon viajar proyectiles deflectados entre! 45°, diseñándolo de mo-

do que aún los trayectorias extremos se encuentren bajo campo magnético homogéneo(F;g.1IJ - 5).

Lo frontero de enfTado se eligió con un ángulo de incidencia de 90° y lo frontero de so.

lido, de mooo que el punto imagen del deflector, ahora punto objeto de este imán, tuviera su

imagen o 2.60m de lo solido del campo magnético, en lo dirección 45°, poro que este punto

sirviera de objeto o lo lente electrostático del espectrógrafo magnético. Lo cojo o vacío den.

fTode I enfTehierro posee s jete so lidos, ! 45'\ i 30° , ! 150 y 0° •

El entrehierro Como en e I coso anterior, es de 2.7 cm, s iendo lo longitud med ia de flujo

de 20Bcm y la F.M.M. necesario poro alcanzar 15000 gouss en el enfTehierro de 56700 Gilbert,

arrojando como doto de diseño IN = 45000ampere • vueltas.

Los característicos de estos imanes se resumen 01 finol del artículo.

d) Cuodrupo/os mognéticos

Cuando un hoz de partículas cargados recorre distancias tan grandes que puedan 01-terar su sección hasta hacerlo inadecuado poro un experimento determinado, e que llegue e che-

S-59

car con el interior de la tubería evocuada por donde viajo, se hace necesario lo inclusión en

su comino, en sitios apropiados, de olgunos elementos ópticos sencillos que sean capaces de

enfocarlo. Entre estos elementos se pueden citar los que producen enfoque con campoS eléc-

tricos (lentes electrostáticos), y los que se volen de campos magnéticos (por ejemplo cuodru'

polos magnéticos). Los primeros generalmente tienen lo desventaio respecto a los segundos,

de usar altos potenciales en sus polos, de difícil aislamiento, en tonto que los segundos neceo

siton de carientes eléctricas producidos con bajo voltaje, además de no hacerse necesario in.

trod uc irlos en las z anos evacuadas.

Un cuadrupolo magnético se obtiene cuando se disponen cuatro polos con geometría tol

que polos opuestos tengo n el mismo signo. Se busco prooucir un campo magnético con superfi-

cies equipotenciales famando hipérbolas equiláteros; uno buena aproximación de ésto se logro

colocando simétricamente polos de sección semicircular de radio apropiado.

Este tipo de configuración de campo magnético, norrrol o los trayectorias de partículas,

tiende o reducir la dimensión de la sección del hoz en una direccián, ampliándolo en el sentido

perpendicular. Poro prooucir un punto imagen, dadoel objeto, es necesario el uso de dos cuo-

drupolos magnéticos muy cercanos, yo que si el primero actúo como un~ lente convergente en

un plano, será divergente en otro, por tonto el segundo cuadrupolo debe invertir lo polaridad

del primero. Es sumamente critica lo orientación del cuodrupolo; se ha dispuesto en codo uno

el juego necesario de tornillos desplazadores, niveladores y orientadores.

E I campo magnético se genero por medio de cuatro bobinas, uno en codo polo, conecta.

das en serie, cerrándose éste por medio de un morco magnético, que a su vez sirve de soporte

o polos y bobinas (Fig.lII- iS).

Lo tubería evacuado por donde viajo el hoz paso por los centros de los cuadrupolos.

lo que obligo o que lo distancia entre polos seo de varios centímetros; por esto rozón se obtie-

ne un campo disperso muy extendido. Afortunadamente los intensidades de campo magnético

necesarios poro enfocar hoces de decenas de MeV son apenas de unas cuantos gauss, facilitan-

dase lo solución del problema. Anillos concéntricos de fierro permiten limitor el campo disper-

so, evitando en parte los distorsiones ópticos del sistema.

Mediante lo óptico de iones se puede estimar, dados los característicos del hoz de par-

tículas, cuóles son los distancias focales que resultan en los cuadrupolos magnéticos. Con en-

trehierros de unos 6cm y bobinas de IN", 3600 ompere,vueltas, se estimó que los dimensiones

finales del ho:r. siempre podrón ser de .~f'" 1.5mm y)'/ '" O.5mm, aún paro puntos mós alelados,

dentro del laboratorio, que el centro del estéreo-especfTógrafo.

s .60

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SECCION A-tJ. tl.

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ELECTROIMAN SELECTOR. COMISlON NACIONAL DE ENERGIA NUCLEARF"IGII!-5

I

L -1

s .62

ou

3. ALlMENTACION ELECTRICA y ESTABILlZACION DE LOSDEFLECTORES MAGNE-

TlCOS

a) Control de corriente poro fos imanes c/effectOl 1n/eetorEl circuito básico poro estabilizor lo corriente en el embobinado del imán, poro ab-

sorber variaciones en lo fuente de olimentación y lo resistencia de cargo, se logra reduciendo

o cero la diferencio entre lo caída de.potenciol o través de uno resistencio patrón y el voltaje

de referencia. Variando este voltaje es posible alterar lo corriente de aproximadamente cero

01 máximo admisible por el control.

Este estabilizada consto de las siguientes portes principales (Fig.lIl-7):

Rectificador trifásico poro 5000mperes

Regulador de corriente pora 5000mperes

Amplificadores de retroolimentoción

Protecc ión

El rectificada- trifásico construido con diodos de silicio enfriados por agua, se alimen-

ta de un transformador variable, el que o su vez es controlado por un mecaniSmo actuado por un

amplificada "BrO'll'o'n•• Esto s irve paro hacer ajustes burdos en los incrementos paulatinos del

vahaje de lo red.

Cinco series de diez transistores en paralelo capaces de disipar 8 kilowatts, enfriados

por agua, regulan lo corriente principell en lo bobina del electroimán. Se polarizan con un am-

plificador de corriente transistorizado actuado mediante tres circuitos de retroalimentación.

Un circuito de retroalimentación rópido utilizo el voltaje de caído en uno resistencia

de manganín de 0.01 ohm y lo Compara con el volto¡e de referencia. Lo diferencio se aplico a

lo entrado de un amplificadO!" .BrO'll'o'n~y lo tensión recortado y amplificado paso o un discrimi-

nador de fose que a su vez controlo el amplificador de corriente y el regulador de 500 amperes.

De esta manera se corrigen variaciones rópidas o consecuencia de transitaios en lo red de ali-

mentación.

Uno muestro del voltaje rectificado de lo fuente de poder se amplifico en un circuito

convencional de corriente alterno y su salido se aplico 01 punto Común de retroalimentación.

Este circuito provee uno corrección parcial del rizo proveniente del circuito rectificador.

Lo retroolimentación lento se efectúo por medio de un integrador electromecónico ope-

rado por un amplificador .BrO'll'o'n". El voltaie del integrador se obtiene de los extremos de lo

bobino del deflector, y se aplico 01 punto común del amplificador de corriente.

Con este sistema se corrigen en el transcurso del día, aquellos variaciones lentos de

lo tensión de lo red que podrían afectar lo estabilidad del regulador.

s . 63

Poro evitar sobrevoltojes en el regulador de corriente y lo fuente de poder debidos a lo

inductancia del imón, se montaron diodos de silicio o través del embobinado del deflector. Es-

tos diodos absorben corrientes debidos o transitorios en los interrupciones eléctricos. Un rele-

vador sensible o voltaje protege el regulador de corriente cuando el potencial entre emisor y

colector se excede de 15 volts. Termostatos calibrados a 75"C protegen los diferentes Compo-

nentes en caso de obstrucción en los conductos o fallar el refrigerante.

El diseño original de este circuito'" se debe al Laboratorio de Alto Voltaje del Instituto

Tecnológico de Massachusetts y fué mod ificado de acuerdo con las neces idades loco les.

Las bobinas de los imanes se fabricaron con conductores tubulares de cobre electrolíti-

code seccion cuadrada de 14x14mm, conteniendo un conducto poro el refrigerante de 6x6mm.

El aislamiento se hizo con papel pescado impregnado de epoxy. El conjunto se amacizo con

tela y res ina. E I producto de 126 es piras pCl' 350 amperes dieron las 44000 ampere-vueltas que

se requieren paro alcanzar campos magnéticos de 15 kilogaus! en el entrehierro. La operaci6n

normal de estos instrumentos es a 12 kilogauss, poro laque se requiere uno corriente aproxima-

da de 200 amperes (>.

b) Fuentes de alimentación para cuadrupo/os magnéticos

La alimentacion del cuadrupolo magnético es de corriente directo y se Produce en un

rectificador trifósica de onda completo construido con diodos de silicio montados sol:»-e un bas-

tidor y enfriados por convexion. A éstos los alimento un transformador variable trifósico mM_

todo en tondem sobre el mismo bastidor y protegido con fusibles. Lo corriente en lo bobina se

lee en un amperímetro calibrado de Oa 2A (ver diagrama ET2, Fio.III-8). Por recomendacion

del Dr. G. Ternrner 7 se incluyo en el circuito una resistencia variable para desequilibrar la co-

rriente en pares de bobinas con el objeto de corregir la direccion del hoz de po¡ticulas, ademas

de su enfoque, en los mismos cuadrupolas.

Paro mantener estable lo corriente o través del cuodrupolo, lo fuente,se alimenta de un

regulador automático de voltaje trifós ico, conectado o la red de distribucion.

4. RESUMEN DE DATDS TECNICDS DE LDS IMANES

Lo tabla 1 resume los datos técnicos 8 de los imones descritos en este artículo

(véase lo pcigino siguiente).

S • 64

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To blo 1.IMAN IMAN

DEFLECTOR SELECTOR

SALIDA UNICA 1 , 7 2,6 3,5 4

OEFLEXION DERECHA Izan) Iza.{ 2) IZO.(J l NULADER.( 7) DER(6 ) OER(5)

ANGUlO OE DEFlEIION 90' 45' 30' 15' --CUÑA DE niTRADA 26' 34' O' O' O' O'CUÑA DE SALIDA 26' 34' 18' 30' '" " O'

CORRIMIENTO DEL CENTRO-148 -095DE DEFlEJ;ION !:N cm REFERENCIA R EF. --

RADIO DE CURVATURA101. 5 6296 9378 8683 --EN cm

PRODUCTO Mp 108 49 100 429 --DISTANCIA DE FOCO 2R = 203.0 cm 2.6m LEJANA LEJANA --lENTES (BORDE) CILlNORICO RECTO

CAMPO MAGNETICa2 - 15 2 - , 5EN Kllo-gauss

ESTABILIDAD1 1

20000 20000CORRIENTE EN Ampt'rn 40 - 350 40 - 350NUMERO DE vun TAS 9x 7x 2 (1 2 6) 8.8x2 (1 28)

Amppr. - yu.ll,¡s 44 000 45000

ESPIRA MEDIA EN mf'tros 3.92 2.20 IPOTENCIA EN LA BOBINA

6.5EN Kilo.Walt 3.5POTENCIA TOTAL

EN Kilo. W,ltl 15 15

ENTRE HIERRO EN cm 2.7 2 7

PESO EN Ton.ladas 65 35

s .68

AGRADECIMIENTOS

Merece especial agradecimiento el personal que labora en los tallef'es del Instituto de

Físico de 10 UNAM; se distinguieron en el maquinodo de los piezas polans, Luis Soto y

Teoooro Treja; Lucio $antillón en lo fobricocion de bobinas.

También agradecemos 01 Sr. Carlos Rosos de .Proyectos Eléctricos y (<)nstrueciones,

S.A.-, Su oyvdo en el c'Jbleodo grueso poro lo alimentación de los imanes.

Entre el personal del Centro Nuclear se distinguieron: Walter Oomínguez yqaúl Albo

en la Solución de problemas de vacío; José Colvillo y Rafael Almonzo en el olineo,1.".nto de

los imanes; Ernesto Godínez y Jesús Sanabria en lo referente al alambrado eléctrico ~.lemen-

tos de seguridad.

REFERENCIAS

l. "Colculotions of properties of mognetic deflection systems~, S. Penner, Rev.Sci.lnstr.

32,150 (19ól 1,

2. "A manual of magnetic optics", H.A. Enge, MIT Repon NQ284.

3. "'Sistema de enfoque y andlisis óptico de hoces de partículas cargados", G. López y

S.de lo Cruz, Rev.Mex.F;s. J4,ln (1965).

4. "Multiple-gap spectrograph far ch9rged-particle reaction stt;dies", H.A. Enge y,W.W. Buechner, Bull.Am. Phys.Soc. 6, 253 (1961).

"Report on the nuclear magnetic spectrograph of the University of Mexico", López, Mozari,

Albo y Ca,"o, Bull.Am. Phy',Soc. 8,127 (1963).

5. H.A. Enge, MIT, información personal.

6. "Estabilización y medido de intensidnd de campoen deflectores y selectores magnéticos",

R. Roas y J. Dorantes, Rev.Mex.Fís. J4, 1n (1965),

7. G. Temmer, Rutgers, infarmaciónpersonal.

8. "Diseño y construcción de magnetos selectores de energía y dirección poro hoces de partí.

culos cargados", Albo, López, Mazad y Castro, Rev.Mex.Fís.14, 171 (1965).

S .69