многополюсная магнитная линза
Классы МПК: | H05H7/04 магнитные системы; их возбуждение H01J37/14 магнитные |
Автор(ы): | Алексеев М.А., Канунников В.Н., Логачев И.И., Шаповалов А.И. |
Патентообладатель(и): | Московский радиотехнический институт РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-04-01 публикация патента:
27.06.1996 |
Использование: в электротехнике для нелинейной фокусировки пучков заряженных частиц. Сущность изобретения: полюса, обмотки и ярма магнитопровода магнитной линзы образуют два дипольных плоскопараллельных магнита. Средние плоскости межполюсных зазоров магнитов совмещены с плоскостью фокусировки линзы. Обмотки дипольных магнитов включены встречно. Полюса магнитов в проекции на плоскость фокусировки имеют форму секторов, вершины которых обращены в сторону оси симметрии линзы и смещены относительно нее. Ярма магнитопровода могут быть выполнены общими для обоих магнитов и стянуты немагнитными шпильками. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Многополюсная магнитная линза, включающая полюса, охваченные обмотками возбуждения, и ярма магнитопровода, соединяющие полюса, отличающаяся тем, что полюса, обмотки и ярма образуют два дипольных плоскопараллельных магнита, установленных так, что средние плоскости межполюсных зазоров магнитов совмещены с плоскостью фокусировки линзы, обмотки одного дипольного магнита включены встречно обмоткам другого магнита, причем полюса в проекции на плоскость фокусировки имеют форму секторов, вершины которых обращены в сторону оси симметрии линзы и смещены относительно нее. 2. Линза по п. 1, отличающаяся тем, что ярма магнитопровода выполнены общими дня обоих магнитов и стянуты дополнительно введенными немагнитными шпильками.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике, к устройству магнитных линз, используемых для нелинейной фокусировки пучков заряженных частиц. Такую фокусировку, в частности, применяют наряду с методом магнитной развертки пучка для обеспечения равномерного облучения мишени заряженными частицами. Высокая равномерность облучения требуется как при некоторых научных экспериментах, так и для ряда практических применений пучков заряженных частиц (лучевая терапия, стерилизация, обработка материалов и др.) Для тех применений, при которых облучаемый объект (мишень) перемещается перпендикулярно оси пучка, например, с помощью конвейера, достаточно равномерного облучения только в одной плоскости. Известны используемые для указанной выше цели многополюсные магнитные линзы с шестью, восемью и большим числом полюсов. Такие линзы формируют магнитное поле, индукция которого нелинейно нарастает при удалении от оси линзы. Чаще всего для нелинейной фокусировки, имеющей целью выравнивание распределения плотности пучка на мишени, применяются восьмиполюсные линзы (октуполи) (см. E.Kashy and B.Sherrill. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B26(1987) 610-613; B.Sherrill, J.Bailey, E.Kashy and C.Leakeas. Nuсlear Instruments and Methods in Physics Research B 40/41 (1989) 1004-1007) У восьмиполюсной линзы индукция магнитного поля при удалении от оси линзы растет по кубическому закону и при переходе через ось изменяет направление. После прохождения пучка заряженных частиц через октуполь зависимость плотности частиц в пучке от расстояния до оси пучка, совмещенной с осью линзы, существенно изменяется, так как на удаленные от оси частицы воздействует более сильное магнитное поле. Это позволяет получить на мишени более равномерное распределение плотности частиц по тому направлению, которое совпадает с плоскостью нелинейной фокусировки линзы. Недостатком восьмиполюсной линзы является сложность ее конструкции, большие размеры и вес, а также большая мощность питания. Восьмиполюсная линза содержит восемь магнитных полюсов, восемь обмоток возбуждения, охватывающих полюса, и восемь соединяющих полюса ярем магнитопровода. При этом для фокусировки используется лишь небольшая часть объема магнитного поля, возбуждаемого линзой, та, которая включает лишь одну из четырех плоскостей симметрии линзы. Целью изобретения является устранение указанных недостатков упрощение конструкции линзы, уменьшение ее размера и веса и снижение мощности питания. Указанная цель достигается тем, что полюса, обмотки возбуждения и ярма линзы расположены таким образом, что образуют по крайней мере два дипольных плоско-параллельных магнита, установленных таким образом, что средние плоскости межполюсных зазоров магнитов совмещены с плоскостью фокусировки, обмотки одного дипольного магнита включены встречно обмоткам другого, полюса в проекции на плоскость фокусировки имеют форму секторов, вершины которых обращены в сторону оси линзы и смещены относительно этой оси, а величина угла при вершине сектора выбрана из соотношения![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063108/2063108-2t.gif)
в котором
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063006/945.gif)
Е-полная энергия частиц (электронвольт),
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063108/2063108-3t.gif)
В индукция поля в зазоре (гаусс),
L расстояние от линзы до мишени (см). Например, для пучка электронов с Е 107 эВ при В 1000 Гс и L 100 см получаем
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063006/945.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063005/8776.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063005/8776.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063005/176.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063006/945.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063108/2063108-4t.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063006/945.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063009/961.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063009/961.gif)
и ограниченное по координате х величиной х 2хo. В точке х хo плотность равна половине плотности на оси пучка
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063108/2063108-5t.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063053/8773.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063053/8773.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063053/8773.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063053/8773.gif)
![многополюсная магнитная линза, патент № 2063108](/images/patents/409/2063005/177.gif)
Класс H05H7/04 магнитные системы; их возбуждение