Мультипольная линза Советский патент 1990 года по МПК H05H7/04 

. Изобретение относится к ускоритель-ной технике и может быть использовано в качестве фокусирующих магнитных элементов ускорителей, в частностив качестве квадрупольных линз фокусирующего канала линейного ускорителя ионов о.

Известна мультипольная линза содержащая постоянные магниты, выполненные в виде магнитотвердых блоков, и полюсные наконечникив

В известном устройстве фокусиров ка заряженныхчастиц осуществляется под действием магнитного поля, которое создается магнитотвердыми блока ми и формируется магнитомягкими полюсными наконечниками Однако эти

линзы относятся к явнополюсному типу магнитово В них для достижения поля большой величины и высокой точности

СО его конфигурации необходимо примео со нять полюсные наконечники и ярмо, не позволяющие сделать линзу малогабаритной,, что является недостатком известного устройства. Прототипом данного изобретения является мультипольная линза, содержащая постоянные маг.ниты, расположенные в несколько рядов между соосными цилиндрическими поверхностями с возможностью перемещения рядов по азимуту.

При работе известнаго устройства фокусировка заряженных частиц осуществляется Мс1гнитным полем, создававмым постоянными магнитамив При этом магнитный материал максимально приближен к рабочей области, а для по лучення прецизионного поля в рабочей области применяется достаточно большое количество постоянных магнитов, выполненных в виде магнитных стержней, устанавливаемых вокруг рабочей области с возможностью поворота их магнитных моментов Однако в этой линзе не может быть использовано меж стержневое пространство, составляющее не менее 25% общего объема дйязы что приводит к снижению поля на сгол ко же процентовJ что является недостатком известного устройствво Неиспользование межстержневого пространства при прочих равных условиях приводит к увеличению габаритов линзы, что также является недостатком известного устройствао Кроме того, наличие большого количества отдельных деталей - стержней, усложняет конструкцию устройстввс Целью данного изобретения являетс устранение указанных недостатков,таи упрощение конструкции устройства, уменьшение его- габаритов и увеличг. у напряженности поля Поставленная цель.достигается тем что в мультипольной линзе, содержаг е постоянные магниты, расположенные в . несколько рядов между соосны ш цилиед рическшш поверхностями с возможно-; стью перемещения рядов по азимуту постоянные магниты вьиолнены в виде сплошных цилиндрических трубок, а на правление оси легкого намагничивания Т в каждой точке отдельного магнита определяется следующим выражением; « cos K/S+ К/Ь (1) -) где п, - орты цилиндрической сиеВ(г,Ц))

где 7 cfs KM sin Кц; г, фкоординаты точки наСлюдения (5 ; I - модуль вектора намагниченности I 1 Т; jUo- магнитная постоянная. . ..При Д 1 магнит создает в оСлас-пи t 1 R, . дипольное однородное | поле. При К 2 рабочее поле в той

- lt1

а ,(К 1; г RJ) (2)

1-(, (к 0;, г R,),

же области квадрупольно. 3 общем случае К ±1, i 2... и определяет мультипольность линзы; рабочее поле представлено единственной гармоникой с частотой, равной К. При К О поле локализовано в области г ; R,, а в области г Rj рассеянное поле отсутт емы координат,,г, q, Z, ось Z которой совмещена с продольной осью линзы; р - азимут точки магнита; К мультипольность магнита К ±1, ±2,,о. Поставленная цель достигается также тем, что мультипольность магнитов в каждой из трубок совпадает с частотой одной из азимутальных гармоник Фурье-разложения суммарного рабочего поля линзы. Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен один цилиндри- , ческий злемент линзы с частичным выреЗом одного квадранта, где R и R внутренний и внешний радиусы магнита; X, Y, Z - декартова система коорди- . нат; Р /Ь - полярные координаты текущей точки магнита М| г, Y - полярные координаты точки наблюдения Q; Т - единичньй вектор, определяющий текстуру магнита; V - угол наклона вектора Т по отношению к радиусу-вектору точки М. 1 В рабочем состоянии в магнитотвер-) дои трубке создана текстура, описываемая единичным вектором Т, совпадающим с осью легкого намагничивания в текущей точке М (р,й) магнита (R., cR R2)o Направление текстуре задается так, чтобы угол у между вектором Т н радиус-вектором точки М был в К раз больше азимута jb точки М, ТоК, Т 1 cos К Я : Ц лре число, а п, t - нормальный и тангенциальньй орты цилиндрической системы координат В результате указанного распределения намагниченности создается мультипольное магнитное поле-, которое в общем случае .имеет вид: г R,)

МУЛЬТИПОЛЬНАЯ ЛИНЗА, содержащая постоянные магниты, расположенные в несколько рядов между соосными цилиндрическими поверхностями с возможностью перемещения рядов по азимуту отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства)уменьшения его габаритов и увеличения напряженности, поля, постоянные магниты выполнены в виде сплошных цилирщрических трубок, а направление оси легкого намагничивания Т в каждой точке отдельного магнита определяется следующим выражением Т iT cos К /i + К/5, sin где п, С - орты цилиндрической системы координат г, |, Z, ось Z которой совмещена с продольной осью линзы; . /5 - азимут точки магнита; К - мультипольность магнита, К ±1, ±2 „оо 2о Устройство по п. 1, о т л и Ч аю щ ее с я тем, что мультипольность магнитов в каждой из трубок совпадает С/) С с частотой одной из азимутальных гармоник Фурье-разложения суммарного рабочего поля линзы