Магнитная линза квадрупольного типа Советский патент 1989 года по МПК H05H7/04 

(21)4079204/24-21

(22)20.05.86

(46) 30.07.89. Бкш. № 28 (72) А.А.Оганджанян

(53)621.384.6 (088.8)

(56)Бенфорд А. Транспортировка пучков заряженных частиц. М.: Атомиздат, 1979, с. 108-115.

Труды Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. М.: Из-во ВИНИТИ, 1979, с. 287-291.

(54)МАГНИТНАЯ ЛИНЗА КВАДРУПОЛЬНОГО ТИПА

(57)Изобретение относится к ускори - тельной технике и может быть использовано при разработке устройств фокусировки заряженных частиц в ускорителях и системах транспортировки пучков большой протяженности. Целью изобретения является повышение точности фокусировки заряженных частиц

в линзе путем устранения влияния краевых эффектов. Цель достигается тем, что расположенные в четырех секторах линзы проводники 2 периодически изогнуты вдоль оси линзы и расположены в плоскостях, проходя- ших через ось линзы. Подключение проводников 2 к источникам питания в совокупности со сдвигом их вдоль оси линзы на половину периода изгиба, а также наличие встречно включенных проводников 3, имеющих прямолинейную форму, обеспечивает обра- П1ение в ноль постоянной вдоль оси линзы составляющей суммарного магнитного поля и появление поперечной составляющей суммарного магнитного поля, имеющей квадрупольную структуру. Это обеспечивает жесткую знакопеременную фокусировку заряженных частиц по всей осевой протяженности линзы. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

с S

(/)

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке устройств фокусировки заряженных частиц в ускорителях и системах транспортировки пучков большой протяженности. Целью изобретения является повышение точности фокусировки заряженных частиц в линзе путем устранения влияния краевых эффектов. Цель достигается тем, что расположенные в четырех секторах линзы проводники 2 периодически изогнуты вдоль оси линзы и расположены в плоскостях, проходящих через ось линзы. Подключение проводников 2 к источникам питания в совокупности со сдвигом их вдоль оси линзы на половину периода изгиба, а также наличие встречно включенных проводников 3, имеющих прямолинейную форму, обеспечивает обращение в ноль постоянной вдоль оси линзы составляющей суммарного магнитного поля и появление поперечной составляющей суммарного магнитного поля, имеющей квадрупольную структуру. Это обеспечивает жесткую знакопеременную фокусировку заряженных частиц по всей осевой протяженности линзы. 3 з.п.ф-лы, 9 ил.

фиг.

3149

Изобретение относится к ускорительной технике, и может быть использовано при разработке устройств фокусировки заряженных частиц в ускорите1тях и системах транспортировки пучков большой протяженности. Цель изобретения - повышение точности фокусировки за1)яженных частиц в магнитной линзе путем устране- ния влияния краевых эффектов.

Па фиг.1 изображена схема предлагаемой магнитной линзы с одной гругтой периодически изогнутых проводников в каждом из секторов; на фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - поперечное сечение В-В на фиг.1; на фиг.4 - схема магнитной линзы с прямолинейными проводниками в каждом из секторов; на фиг.З - поперечное сечение А,- А,- на фиг.4; на фиг.6 - поперечное сечение В,- В, на фиг.4; на фиг.7 - схема магнитной линзы с двумя группами периодически изогнутых провод- НИКОВ в каждом из секторов; на фиг.8- пойеречное сечение А - А на фиг.7; на фиг.9 - поперечное сечение В на фиг.7.

Магнитная линза содержит цилиндр 1, охватывающий рабочую область линзы, снаружи которого в каждом из секторов расположены периодически изогнутые проводники 2, подключенные к, источникам питания, и прямолинейные проводники 3, также расположенные в каждом из секторов.

На всех фигурах изображен наиболее простой схематический вариант выполнения магнитной линзы с числом проводников не более двух в каждом из секторов, но в реальных конструкциях магнитной линзы число изогнутых и прямолинейных проводников, расположенных в каждом из четырех секто- ров, может быть увеличено.

На всех поперечных сечениях магнитной линзы (фиг.2, фиг.З, фиг.З, фиг.6, фиг.8и фиг.9) крестом (+) и точкой ( обозначено направление тока в проводниках. Длина периода изгиба проводников во всех вариантах выполнения магнитной линзы должна быть больше диаметра цилиндра, чтобы уменьшить гашение поля, создаваемого данным участком проводника, полями близлежащих участков с обратными направлениями токов. Например, при диаметре П1ши1щра , равном 0,06 м, и

длине периода изгиба, равной 0,1 м, уменьшение фокусирующего поля противоположно направленным полем соседнего участка будет порядка 10%. Максимальные расстояния от оси периодически изогнутых проводников или глубину изгиба во всех вариантах выполнения магнитной линзы выбирают из условия, чтобы вклад в магнитное поле от удаленных участков был минимален. Например, при диаметре цилиндра, равном 0,06 м, длине периода, равной 0,1 м, и расстоянии до удаленных от оси участков, равном 0,06 м, уменьшение амплитуды фокусирующего поля полем удаленных участков будет порядка 10%.

Магнитная линза работает следующим образом.

Включают источники 4 питания и пучок заряженных частиц вводят в магнитную линзу. В первом варианте выполнения магнитной линзы (фиг.l) поля, создаваемые проводниками с током в двух противоположных секторах, фокусируют пучок заряженных частиц в одном направлении и дефоку сируют в другом, а поля создаваемые проводниками из двух других секторов дефокусируют пучок заряженных частиц в первом направлении и фокусируют во втором. Пучок заряженных частиц проходит через чередующиеся участки, где сильнее поле от проводников то первой пары секторов, то второй, чем и достигается жесткая фокусировка пучка заряженных частиц магнитной линзой квадрупольного типа.

Во втором варианте вьтолнения магнитной линзы (фиг,4) по ле, создаваемое изогнутой обмоткой, фокусируе пучок заряженных частиц в одном направлении и дефокусирует в другом, а поле, создаваемое прямолинейной обмоткой, дефокусирует пучок заряженных частиц в первом и фокусирует во втором направлениях за счет встречного включения этих обмоток в каждом из секторов. При этом ток в изогнутой обмотке в два раза больш тока в прямолинейной обмотке. В результате на участках сближения обмоток преобладает поле, создаваемое изогнутой обмоткой, т.е. фокусировка в одном направлении, а на участках удаления обмоток фокусировка в противоположном направлении, т.е. в итоre также имеет место жесткая фокусировка квадрупольного типа.

В третьем варианте выполнения магнитной линзы (фиг.7) поле одной изогнутой обмотки фокусирует пучок заряженных частиц в одном направлении и дефокусирует в другом, а поле сдвинутой на половину периода изогнутой обмотки в этом же секторе дефокусирует пучок заряженных частиц в первом и фокусирует во втором направлениях. При этом вдоль оси линзы создаются чередующиеся участки, где сильнее то поле первой обмотки, то поле второй. Наличие таких чередующихся участков обеспечиваетс тем, что вблизи участков, где проводники первой обмотки удалены от оси, сильнее поле второй обмотки, а в соседних с ними участках, где удалены проводники второй обмотки, сильнее поле первой обмотки. В ре- зельтате (также как и в двух первых случаях) обеспечивается жесткая фокусировка пучка заряженных частиц I магнитной линзой квадрупольного типа

В предлагаемой магнитной линзе квадрупольного типа (в отличие от прототипа) отсутствуют соединительны участки обмотки, 1 оторые ориентированы в азимутальном направлении, т.е. перпендикулярно проходящей через ось линзы плоскости, за счет чего исключается влияние краевых эффектов.

Формула изобретения

1, Магнитная линза квадрупольного типа, содержащая подключенные к источникам питания проводники, ориентированные на отдельных участках параллельно оси линзы, и расположенные в четырех секторах, смещенных в азимутальном направлении один относитель- 90,

ного другого на

отличаю0

5

0

5

0

5

0

5

щаяся тем, что, с целью повышения точности фокусировки заряженных частиц в линзе путем устранения влияния краевых эффектов, в нее введены периодически изогнутые вдоль оси линзы проводники одинаковой формы, расположенные в проходящих через ось линзы плоскостях, которые подключены к источникам питания из условия обращения в ноль постоянной Эдоль оси линзы составляющей суммарного от всех проводников магнитного поля,

в каждом из секторов смещены вдоль оси линзы на половину периода изгиба относительно проводников в соседнем секторе, при этом проводники во всех секторах подключены к источнику питания параллельно.

а дополнительные прямолинейные проводники подключены к источникам питания встречно периодически изогнутым проводником в каждом из секторов.

-Ч

г в

8-В

А-А

Фиг.2(ii2.5

At вг

Фиг.1 АГ-А

Bi-Bf

Фие.5