Магнитная линза Советский патент 1977 года по МПК H01J23/08 

1

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 рещеиием является магнитная линза для создания периодически изменяющегося магнитного поля в приборах СВЧ, содержащая не менее трех ячеек, помещенных в магнитомягкие полосовые экраны и расположенных последовательно вдоль оси линзы, с аксиально иамагничеиными навстречу один другому магнитами, поверхность полюсов которых закрыта перпендикулярными оси лиизы 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 отнощению 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 уменьщенню амплитудного значения магнитной индукции на оси

линзы, когда они касаются всей наружной поверхности магнитов, за счет сильного щуитирования потоков создаваемых магнитами либо приводят к больщому увеличению габаритов и веса магнитной линзы, когда экран значительно отстоит от поверхности магнитов.

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

Целью изобретения является снижение веса линзы и ее габаритов, а также улучщение теплового 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 экраны и расположенные последовательно вдоль оси линзы, с аксиально намагниченными навстречу один другому магнитами, поверхность нолюсов которых закрыта нернендикулярными 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 нз 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 многопериодиого осевого магнитного поля с увеличенными амнлитудными 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 А-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 б через зазоры 7 и 8 установлены аналогичные втулки 9 и 10, снабженные простирающимися от уровня их центров и до магнитомягких полосовых противолежащих параллельно друг другу экранов 11, 12 прямоугольными пластинчатыми магнитопроводами 13, 14. За счет того, что магнит 2 примыкает полюсом 5 к экрану И, а магнит 1 примыкает полюсом Л к экрану 12, на каждый из экранов 11 и 12 подаются магнитные потенциалы противоположного знака, которые затем передаются на соответствующие втулки 9, 10, с магннтопроводами 13, 14 (нанример, на фиг. 1, па втулку 9 с магнитопроводом 13 передается потенциал по знаку, соответствующий полюсу S, а на втулку 10 с магнитопроводом 14 потенциал, тождественный по знаку полюсу Л). Так как каждая из втулок 9 и 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 но отнощению к направлению поля в зазоре между втулками 5 и 6. Такое конструктивное выполнение линзы обеспечивает равенство амплитудных значений напряженности магнитного поля в каждом нз трех полупериодов распределения поля на оси линзы. Сущность изобретения не меняется, если вместо призматических аксиально намагничен ных магнитов в нредлагаемой линзе использовать аксиально намагниченный кольцевой магнит с параллельными торцами-полюсами, перпендикулярными осевому каналу линзы. Описанная магнитная линза может быть нспользована для создания многопериодного магрштного поля на оси системы уменьщенного веса, состоящей из носледовательного набора магнитных линз. При подобной сборке линз создается магнитная периодическая система с малым заполнением периодов магннтотвердым материалом, так как в таких системах магниты расположены вдоль оси не непрерывно и периодическое распределение магнитного поля на оси создается за счет использования нолей 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 нриведен па фиг. 3. В варианте вынолнения 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 повыщенной амплитуды. Экспериментально подтверждены преимущества предложенной экранированной магнитной линзы:, снижение веса линзы на основе одной магнитотвердой ячейки, создающей нериодическое 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 нолей рассей., вания оставшихся магнитов. Кроме того, из этого основного преимущеста следует возможность снижения затрат на изготовление магнитной линзы за счет новой

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 экрана, новой формы магнитов и диафрагм устранить краевые эффекты и получить лучшую повторяемость и распределения магнитной индукции в каждом полупериоде магнитного поля вдоль оси лннзы и систем на ее основе.

Формула изобретения

1. Магнитная линза для создания периодически изменяюпхегося магнитного поля в приборах СВЧ, содержаш,ая по крайней мере три ячейки, помеш,енные в магнитомягкие полосовые экраны и расположенные последовательно вдоль оси линзы, с аксиально намагниченными навстречу один другому магнитами, поверхность полюсов которых закрыта перпендикулярными оси линзы полюсными наконечниками с магнитомягкими втулками, установленными 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, проходяш,ей через ось линзы, имеют вид двух симметрично расположенных относительно оси прямоугольных трапеций, одна из сторон каждой из которых в два раза длиннее другой, а линии скошейных 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 образом, что каждая следующая втулка вдоль оси лиизы соединена с противоположным экраном.

2. Магнитная линза по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью увеличения амплитудных величин напряженности магнитного поля в случае формирования многонериодного 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 ЛЬ 1350316, кл. Н01, 1964 (прототип).

//

fPus.2