КВАДРУПОЛЬНАЯ УСКОРЯЮЩАЯ СТРУКТУРА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК H05H7/22 H05H9/04 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано в устройствах ускорения ионных пучков.

Известна ускоряющая структура, содержащая четыре сегмента, взаимное положение которых можно менять с помощью прокладок, помещаемых в места соединений сегментов друг с другом [1] Форму каждого из сегментов удобно рассматривать составленной из двух частей. Одна часть подобна для всех четырех сегментов и представляет собой электрод, позволяющий формировать приосевое ускоряюще-фиксирующее поле. Другая часть позволяет образовать замкнутый резонансный объем и является идентичной у диаметрально противоположных сегментов.

Отсутствие сложных юстировочных устройств придает конструкции жесткость, необходимую при эксплуатации в бортовых условиях (например, автомобильная установка для экспресс-анализа). Однако, операция сборки сегментов и операция радиоизмерительного контроля распределения электромагнитного поля в ускоряюще-фокусирующем канале оказываются разнесенными во времени, что ведет к многократному повторению этих операций в процессе юстировки сегментов.

Наиболее близким по технической сущности вариантом является квадрупольная ускоряющая структура, содержащая монолитный корпус, электроды, упругие контактные элементы, в корпус которой вмонтированы устройства, несущие электроды [2]
Наличие особым способом сконструированных устройств, несущих электроды, позволяет вести юстировку электродов параллельно радиоизмерительному контролю, но при этом не удается обеспечить жесткость конструкции, необходимую при эксплуатации в бортовом варианте.

Предлагаемое изобретение решает задачу упрощения процесса юстировки электродов, совмещение его во времени с настройкой полей в ускоряющей структуре и при этом обеспечивает жесткость конструкции, соответствующую бортовому исполнению.

Сущность изобретения состоит в конструкции квадрупольной ускоряющей структуры, которая представлена двумя вариантами.

По первому варианту квадрупольная ускоряющая структура содержит монолитный корпус, электроды, упругие контактные элементы, и отличается тем, что на внутренней стороне корпуса выполнены установочные поверхности, причем установочные поверхности, соответствующие смежным электродам, расположены под прямым углом, а установочные поверхности, соответствующие противолежащим электродам, параллельны, в корпусе также выполнены окна для доступа устройств перемещения электродов к элементам их установки и крепления, выполненным в основаниях электродов, на электродах же выполнены установочные поверхности, сопряженные с установочными поверхностями корпуса, и элементы установки и крепления устройств их перемещения.

Частными случаями выполнения первого варианта:
между установочными поверхностями электродов и установочными поверхностями корпуса размещены плоские или фигурные прокладки;
фигурные прокладки выполнены с плоским основанием и полукруглой вершиной, при этом установочные поверхности электрода выполнены полукруглой формы.

По второму варианту квадрупольная ускоряющая структура содержит корпус, электроды, упругие контактные элементы, и отличается тем, что корпус выполнен составным, на внутренней стороне корпуса выполнены установочные поверхности, причем установочные поверхности, соответствующие смежным электродам, расположены под прямым углом, а установочные поверхности, соответствующие противолежащим электродам, параллельны, в корпусе также выполнены окна для доступа устройств перемещения электродов к элементам их установки и крепления, выполненным в основаниях электродов, на электродах же выполнены установочные поверхности, сопряженные с установочными поверхностями корпуса, и элементы установки и крепления устройств их перемещения.

Частными случаями выполнения второго варианта являются:
стыки частей корпуса снабжены элементами, фиксирующими взаимное положение этих частей;
фиксирующие элементы выполнены в виде захвата "ласточкин хвост";
между стыками частей корпуса введены прокладки, корректирующие взаимное положение частей корпуса.

Техническим результатом, возникающим в результате использования изобретения, является существенное упрощение процесса юстировки электродов (за счет исключения устройств, несущих электроды, и введения установочных плоскостей), сокращение его длительности благодаря обеспечению параллельно процессу юстировки радиоизмерительного контроля, а также обеспечение жесткости конструкции, соответствующей бортовому исполнению.

Изобретение поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображены поперечное и продольное сечения квадрупольной ускоряющей структуры; на фигуре 2 дан вид, отображающий использование плоской прокладки; на фигуре 3 показано применение фигурных прокладок с плоским основанием; на фигуре 4 дан общий вид структуры в аксонометрии; фигура 5 демонстрирует использование простейшего штифта; на фигуре 6 приведен вариант исполнения элемента устройства перемещения электрода, непосредственно контактирующего с электродом; фигура 7 иллюстрирует варианты исполнения элементов установки и крепления устройств перемещения электрода; на фигуре 8 отображена конструкция составного корпуса.

Квадрупольная ускоряющая структура 1 (фиг.1) состоит из корпуса 2 и четырех электродов 3, укрепленных на внутренней стороне корпуса с помощью элементов крепежа 6 (фиг. 1, 2). Корпус имеет четыре установочных поверхности 9 (фиг. 1, 2, 3), сопряженные с установочными поверхностями электродов 10 (фиг. 2, 3), обеспечивающие установку электродов под прямым углом и возможность параллельного перемещения соответствующих электродов относительно этих поверхностей. Кроме того, корпус имеет окна (фиг. 1) для доступа устройств перемещения электродов к элементам их установки и крепления 4 (фиг. 1, 7), расположенным в основании электродов, форма которых определяется формой элементов устройств перемещения электродов, непосредственно контактирующих с электродом. Электроды 3 имеют установочные поверхности 10 (фиг. 2, 3), сопряженные с установочными поверхностями корпуса 9 (фиг. 1, 2, 3), и элементы 4 (фиг. 1, 7) установки и крепления устройств их перемещения; перемещения возможны как при замкнутом резонансном объеме (при этом устройства перемещения имеют доступ к электродам только через окна в корпусе и крепятся к соответствующим элементам электрода, расположенным в его основании), так и при открытом объеме корпуса (при этом используются торцевые элементы 4 (фиг. 1, 7) установки и крепления устройств перемещения электродов). Допускается использование плоской прокладки 8 (фиг. 2), наличие которой избавляет от дополнительной обработки установочной поверхности 10 (фиг. 2, 3) электрода, например, при повторном его перепрофилировании или при отклонении его размера по высоте от номинального значения. Кроме того, возможно применение фигурных прокладок 8 (фиг. 3) с плоским основанием, контактирующим с установочной поверхностью корпуса 9 (фиг. 1, 2, 3), которая выполнена в виде двух прямоугольных пазов, и полукруглой вершиной, контактирующей с полукруглой установочной поверхностью электрода 10 (фиг. 2, 3). Предотвратить смещение отъюстированного электрода относительно корпуса позволяет использование штифтов 11 (фиг. 5). Элемент устройства перемещения электрода, непосредственно контактирующего с электродом, может иметь достаточно простую реализацию (фиг. 6). Элементы установки и крепления устройств перемещения электрода допускают различные варианты исполнения 4 (фиг. 7). В одном случае это могут быть углубления с резьбовыми отверстиями, куда вставляется элемент устройства перемещения электрода, непосредственно контактирующий с электродом, в другом - прямоугольный выступ, на который надевается аналогичный элемент устройства перемещения электрода. Составной корпус 12 (фиг. 8) имеет конструкцию, использующую в одном из стыков замок (фиг. 8) типа "ласточкин хвост", предотвращающий смещение частей друг относительно друга. Части корпуса скрепляются с помощью шпилек 15 (фиг. 8).

Работа структуры осуществляется следующим образом.

В резонансном объеме через отверстия 14 (фиг. 4) в корпусе 2 (фиг. 1) производится вакуумная откачка и ввод высокочастотной мощности посредством петель связи (на чертеже не указаны). Между электродами 3 (фиг. 1) формируется электромагнитное поле, конфигурация которого в приосевой области позволяет вести фокусировку и ускорение заряженных частиц, поступающих в межэлектродное пространство с одного конца электродов и завершающих участие в ускорении у другого конца электродов. Формирование заданной конфигурации поля обеспечивается выполнением настроечных процедур, включающих юстировку электродов под радиоизмерительным контролем, и осуществляется на малом уровне мощности. Электроды 3 (фиг. 1), ориентированные под прямым углом к соответствующим установочным поверхностям 9 (фиг. 1, 2, 3) корпуса 2 (фиг. 1) и имеющие заданную высоту (для выполнения этих условий, при необходимости, могут быть использованы прокладки 8 (фиг. 2, 3), выставляются в требуемое положение (обеспечивающее квадрупольную симметрию поля) с помощью устройств перемещения электродов, взаимодействующих с ними через окна 5 (фиг. 1) в корпусе 2 (фиг. 1) посредством элементов 4 (фиг. 1, 7) их установки и крепления. Упругие контакты 7 (фиг. 2, 3), поддерживающие электрическую связь между электродами и корпусом, позволяют вести радиоизмерительный контроль конфигурации поля одновременно с перемещениями электродов. Отъюстированные электроды фиксируются крепежом 6 (фиг. 1, 2, 3, 4) и штифтами 11 (фиг. 5).

Источники информации.

1. Патент США N 4, 949, 047 от 14.08.90, H 05 H 9/00.

2. Патент США N 4, 891, 601 от 02.01.90, H 05 H 9/00.

Использование: ускорительная техника, в устройствах ускорения ионных пучков. Сущность изобретения: квадрупольная ускоряющая структура содержит корпус, имеющий на внутренней стороне установочные поверхности для установки электродов, сопряженные с соответствующими поверхностями в основании электродов. В корпусе выполнены окна для доступа к электродам устройств их перемещения в процессе юстировки и радиоизмерений. Электроды снабжены элементами установки и крепления устройств их перемещения. За счет сопряжения установочных поверхностей электродов и корпуса обеспечивается фиксация электродов под прямым углом относительно соответствующих установочных поверхностей корпуса. Допускается введение плоских или фигурных прокладок между установочными поверхностями корпуса и электродов с корректировкой формы установочной поверхности электрода под форму вершины прокладки. В первом варианте исполнения квадрупольной ускоряющей структуры корпус выполнен монолитным, а во втором - составным. Конструкция квадрупольной ускоряющей структуры позволяет существенно упростить параллельно ему радиоизмерительный контроль и при этом обеспечить требуемую жесткость конструкции. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Квадрупольная ускоряющая структура, содержащая монолитный корпус, электроды, упругие контактные элементы, отличающаяся тем, что на внутренней стороне корпуса выполнены установочные поверхности, причем установочные поверхности, соответствующие смежным электродам, расположены под прямым углом, а установочные поверхности, соответствующие противолежащим электродам, параллельны, в корпусе также выполнены окна для доступа устройств перемещения электродов к элементам их установки и крепления, выполненным в основаниях электродов, на электродах выполнены установочные поверхности, сопряженные с установочными поверхностями корпуса, и элементы установки и крепления устройств их перемещения. 2. Cтруктура по п. 1, отличающаяся тем, что между установочными поверхностями электродов и установочными поверхностями корпуса размещены плоские или фигурные прокладки. 3. Структура по п. 2, отличающаяся тем, что фигурные прокладки выполнены с плоским основанием и полукруглой вершиной, при этом установочные поверхности электрода выполнены полукруглой формы. 4. Квадрупольная ускоряющая структура, содержащая корпус, электроды, упругие контактные элементы, отличающаяся тем, что корпус выполнен составным, на внутренней стороне корпуса выполнены установочные поверхности, причем установочные поверхности, соответствующие смежным электродам, расположены под прямым углом, а установочные поверхности, соответствующие противолежащим электродам, параллельны, в корпусе также выполнены окна для доступа устройств перемещения электродов к элементам их установки и крепления, выполненным в основаниях электродов, на электродах же выполнены установочные поверхности, сопряженные с установочными поверхностями корпуса, и элементы установки и крепления устройств их перемещения. 5. Структура по п. 4, отличающаяся тем, что стыки частей корпуса снабжены элементами, фиксирующими взаимное положение этих частей. 6. Структура по п. 5, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы выполнены в виде захвата типа ласточкин хвост. 7. Структура по п. 4, отличающаяся тем, что между стыками частей корпуса введены прокладки, корректирующие взаимное положение частей корпуса.