Магнитная линза

Магнитная линза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И C-А"Н -К Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (111 552647 Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.04.75 (21) 2120375/25 (51) М. Кл.2 Н 01J 23/08 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.77. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 18.04.77 (53) УДК 621.385.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. А. Мельников и В. В. Зорин (71) Заявитель (54) МАГНИТНАЯ ЛИНЗА

Изобретение относится к электронике и, более точно, к магнитным линзам с аксиально симметричным цилиндрическим протяженным рабочим каналом, выполненным на основе постоянных магнитов, создающих вдоль оси прибора СВЧ магнитное поле, периодически изменяющейся напряженности.

Известны экранированные магнитные линзы для создания на оси приборов СВЧ периодически изменяющегося магнитного поля, содержащие последовательный ряд аксиально намагниченных магнитов (1).

Наиболее близким техническим решением является магнитная линза для создания периодически изменяющегося магнитного поля в приборах СВЧ, содер>кащая не менее трех ячеек, помещенных в магиитомягкие полосовые экраны и располо>кенных последовательно вдоль оси линзы, с аксиально намагниченными навстречу один другому магнитами, поверхность полюсов которых закрыта перпенди кулярными оси линзы полюсными наконечниками с магнитомягкими втулками (2).

В таких линзах возможности аксиально намагниченных магнитов используются не полностью: магнитные потоки за полюсами магнитов, имеющие противоположное направление по отношению к потоку параллельному телу магнита, не используются. Поэтому, для создания, например, трех полупериодов равной амплитуды в распределении поля на оси линзы необходимо применение не менее трех ячеек, содержащих аксиально намагниченные магниты.

Кроме того, применяющиеся с целью сглаживания разброса амплитудных значений поля в магнитной линзе магнитомягкие экраны приводят к значительному уменьшению амплитудного значения магнитной индукции на оси

10 линзы, когда они касаются всей наружной поверхности магнитов, за счет сильного шунтирования потоков создаваемых магнитами либо приводят к большому увеличению габаритов и веса магнитной линзы, когда экран зиа15 чительно отстоит от поверхности магнитов.

В связи с тем, что в конструкции такой магнитной линзы кольцевые аксиально намагниченные магниты расположены непрерывно друг за другом (перемежаясь полюсными на20 конечниками) значительно затруднены отвод тепла от колбы прибора и размещение выводов энергии прибора.

Целью изобретения является снижение веса линзы и ее габаритов, а также улучшение теп25 лового режима работы как линзы, так и работающего с ней электронного прибора.

Для достижения этой цели в магнитной линзе, содержащей по крайней мере три ячейки, помещенные в магнитомягкие полосовые эк30 раны и расположенные последовательно вдоль

552647 оси линзы, с аксиально намагниченными навстречу один другому маг. тами,, поверхность полюсов которых закрыта перпендикулярными оси линзы полюсными наконечниками с магнитомягкими втулками, установленными по оси линзы, магниты, размещенные в центральной ячейке линзы, в плоскости симметрии, проходящей через ось линзы, имеют вид двух симметрично расположенных относительно оси прямоугольных трапеций, одна из сторон каждый из которых в два раза длиннее другой, а линии, скошенных сторон трапеций параллельны друг другу, при этом каждый магнит большей из сторон трапеций соединен с экраном, а втулки, ограничивающие крайние ячейки линзы, соединены с экранами магнитоненасыщенными магнитопроводами таким образом, что каждая следующая втулка вдоль оси линзы соединена с противоположным экраном.

Для формирования многопериодного осевого магнитного поля с увеличенными амплитудными величинами напряженности магнитная линза может быть снабжена со стороны каждой из крайних ячеек дополнительными магнитами, расположенными таким образом, что они представляют собой зеркальное отображение основных магнитов линзы относительно оси, перпендикулярной оси линзы и проходящей через магнитопроводы, ограничивающие крайние ячейки линзы.

На фиг. 1 показан продольный разрез одного из вариантов предложенной магнитной линзы; на фиг. 2 — поперечный разрез по A — А на фиг. 1; на фиг. 3 — вариант выполнения магнитной линзы с дополнительными магнитами.

Как видно из фиг. 1, основу магнитной линзы составляют два имеющих параллельные торцы призматических магнита 1 и 2, которые ч продольном сечении имеют вид прямоугольных трапеций, одна из сторон которых в два раза длиннее другой, и два полюсных наконечника 3 и 4, закрывающих целиком полюса магнитов 1 и 2. В отверстиях полюсных наконечников 3 и 4 коаксиально оси линзы установлены магнитомягкие втулки 5 и 6. Соосно с втулками 5 и 6 через зазоры 7 и 8 установлены аналогичные втулки 9 и 10, снабженные простирающимися от уровня их центров и до магнито мягких полосовых противолежащих параллельно друг другу экранов 11, 12 прямоугольными пластинчатыми магнитопроводами 13, 14. За счет того, что магнит 2 примыкает полюсом S к экрану 11, а магнит 1 примыкает полюсом N к экрану 12, на каждый из экранов 11 и 12 подаются магнитные потенциалы противоположного знака, которые затем передаются на соответствующие втулки 9, 10, с магнитопроводами 13, 14 (например, на фиг.

1, на втулку 9 с магнитопроводом 13 передается потенциал по знаку, соответствующий полюсу S, а на втулку 10 с магнитопроводом 14 потенциал, тождественный по знаку полюсу N)1.

З0

Так как каждая из втулок 9 н 10 соответствующими магнитопроводами 13, 14 подсоединена только к одному полосовому экрану 11 или 12, а от другого отделена зазором, то на втулки 9 и 10 подается магнитный потенциал, обратный по знаку по отношению к знаку полюса на ближайшем к втулкам 9 или 10 торце магнитов 1, 2. Поэтому в зазорах 7 и 8 между втулками 9 и 5, а также втулками 6 и 10, магнитное поле имеет противоположное направление по отношению к направлению поля в зазоре между втулками 5 и 6.

Такое конструктивное выполнение линзы обеспечивает равенство амплитудных значений напряженности магнитного поля в каждом из трех полупериодов распределения поля на оси линзы.

Сущность изобретения не меняется, если вместо призматических аксиально намагничен ных магнитов в предлагаемой линзе использовать аксиально намагниченный кольцевой магнит с параллельными торцами-полюсами, перпендикулярными осевому каналу линзы.

Описанная магнитная линза может быть использована для создания многопериодного магнитного поля на оси системы уменьшенного веса, состоящей из последовательного набора магнитных линз. При подобной сборке линз создается магнитная периодическая система с малым заполнением периодов магнитотвердым материалом, так как в таких системах магниты расположены вдоль оси не непрерывно и периодическое распределение магнитного поля на оси создается за счет использования полей рассеяния магнитов и перераспределения полного магнитного потока, создаваемого каждым магнитом.

Другой вариант использования магнитной линзы для создания многопериодного магнитного поля на оси систем уменьшенного веса для стабилизации потоков заряженных частиц на значительной длине приведен на фиг. 3.

В варианте выполнения системы, показанной на фиг. 3, удается создать за счет дополнительных магнитов 15 и 16, 17 и 18, аналогичных магнитам 1 и 2, приведенным на фиг. 1, и установленных с зазором по отношению к втулкам 9 и 10 линзы, типа показанной на фиг. 1, многопериодное магнитное поле повышенной амплитуды.

Экспериментально подтверждены преимущества предложенной экранированной магнитной линзы:. снижение веса линзы на основе одной магнитотвердой ячейки, создающей периодическое трехполупериодное магнитное поле за счет новой формы магнитов, экранов и магнитомягких полудиафрагм по сравнению с известной линзой из трех ячеек, содержащих магнитотвердый материал каждая, при этом синусоидальное распределение поля на оси создается за счет использования полей рассеи вания оставшихся магнитов.

Кроме того, из этого основного преимущества следует возможность снижения затрат на изготовление магнитной линзы за счет новой

552647 формы магнитов, улучшения теплосъема с колбы электронного прибора за счет обеспечения доступа к колбе в каждой ячейке, установки вывода энергии в любой из ячеек линзы.

В предлагаемой линзе удается за счет экра-. на, новой формы магнитов и диафрагм устранить краевые эффекты и получить лучшую повторяемость и распределения магнитной индукции в каждом полупериоде магнитного поля вдоль оси линзы и систем на ее основе.

Формула изобретения

1. Магнитная линза для создания периодически изменяющегося магнитного поля в приборах СВЧ, содержащая по крайней мере три ячейки, помещенные в магнитомягкие полосовые экраны и расположенные последователь- 2О но вдоль оси линзы, с аксиально намагниченными навстречу один другому магнитами, поверхность полюсов которых закрыта перпендикулярными оси линзы полюсными наконечниками с магнитомягкими втулками, установлен- 25 ными по оси линзы, отл ичающаяся тем, что, с целью снижения веса и габаритов и улучшения теплового режима работы линзы, мангиты, размещенные в центральной ячейке линзы, в плоскости симметрии, проходящей че- ЗО рез ось линзы, имеют вид двух симметрично расположенных относительно оси прямоугольных трапеций, одна из сторон каждой из которых в два раза длиннее другой, а линии скошенных сторон трапеций параллельны друг другу, при этом каждый магнит большей из сторон трапеций соединен с экраном, а втулки, ограничивающие крайние ячейки линзы, соединены с экранами магнитопроводами таким об разом, что каждая следующая втулка вдоль оси линзы соединена с противоположным экраном.

2. Магнитная линза по п. 1, о тл и ч а ю щ аяся тем, что, с целью увеличения амплитудных величин напряженности магнитного поля в случае формирования многопериодного осевого магнитного поля, она снабжена со стороны каждой из крайних ячеек дополнительными магнитами, расположенными таким образом, что они представляют собой зеркальное отображение основных магнитов линзы относительно оси, перпендикулярной оси линзы и проходящей через магнитопроводы, ограничивающие крайние ячейки линзы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США, № 2.841.739, кл. 315 — 3.5, 1958.

2. Патент Франции № 1350316, кл. Н01, 1964 (прототип).

552647

4 Ьг,2

Rue. j

18 rf

Составитель Л. Фролова

Техред А. Камышникова

Корректор А. Галахова

Редактор Н. Коляда

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 753/6 Изд. № 330 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5