Магнитная периодическая фокусирующая система Советский патент 1978 года по МПК H01J23/08 

(54) МАГНИТНАЯ ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

как подобрать два тождественных jMarimra очень сложно и обычно в ячейке применяется 3-4 пр зматических магнита.

Наиболее близким техническим решением к изоб()етению является МПФС, содержащая радиально-намагниченные призматические магниты, подключенные одним полюсом к экрану, а другим - к полюсныл) наконечникам 2.

В системах с периодом меньшим 15 мм возможности высокоиндукционных магнитно-твердых материалов для создания периодического поля вдоль оси используются не полностью из-за невозможности намагнитить систему в сборе; при намагничивании магнитов до сборки в систему каждый призматический магнит системы сильно размагничивается собственным размагничивающим полем. На оси системы, намагниченной не в собранном виде, рабочее магнитное поле на 25-ЗО /о ниже того, что в состоянии обеспечить магниты, когда система намагничена в сборе.

Кроме того, в известных МНФС на намагниченных радиально фокусируемому электронному потоку магнитах велики поперечные магнитные поля на оси за счет разницы в свойствах и уровне намагничивания магнитов, устанавливаемых в одной ячейке системы (сделать цельный радиально-намагниченный кольцевой магнит сложно).

Если МПФС предназначена для фокусировки плоского электронного потока, то и в этом случае противолежащие один другому через рабочий канал призматические магниты очень сложно намагнитить до одинакового уровня и добиться малых поперечных магнитных полей в системе.

Целью изобретения является упрощение намагничивания системы и улучшение однородности магнитного поля, улучшение в системе азимутальной однородности фокусирующего магнитного поля в каждой магнитной ячейке и улучшение в ней повторяемости амплитудных значений магнитного по.1я на оси каждой ячейки.

Это достигается тем, что призматические .1агниты расположены так, что их векторы намагниченности коллинварны один другому, причем напротив каждого из них расположен Г1ризматический магнитопровод, соединенный с экраном.

Для повышения аксиальной симметрии магнитного поля призматические магнитопроводы соединеь;ы с полюсными наконечниками.

Для улучшения теплоотвода от системы в призматических магнитопроводах могут быть выполнены сквозные отверстия для прохождения хладагента, соединенные друг с другом нолым теплопроводолг.

На фиг. 1 изображен сарнант магнитной периодической .смстемы с прямоугольным )абочим кана.юм и плиточными полюсными наконечн ика мк, предназначен ной ;|.ля (|)окус кровКИ широкого Р..:1()СКОГ0 .TCirTOHiiOrt) i.lCKTptiHHOго потока, Б1;Д снерсд ; на фш. 2 -- то же, продольный р;;3рез; на фиг. 3 - ияображсн вариант магнит юй системi)i с цилинд)ическим рабочим каналоу. и полюсными паконечннка.ми

с кольцевыми ступицами, предназначенной для фокусировки осесимметричных электрбнных пототгбв, вид спереди; на фиг. 4 - то же, продольный разрез; на фиг. 5 изображена магнитная система на основе намагниченных в одном направлении стержневых магнитов перемежаемых магнитопроводами и медными дисками с канавками для охлаждающей прибор жидкости, продольный разрез; на фиг. 6 - то же, поперечный разрез.

0 Простейший вариант предлагаемой магнитной периодической фокусирующей системы (фиг. 1, 2) состоит из серии призматических магнитов 1, намагниченных перпендикулярно к фокусирующей компоненте (продольной составляющей) рабочего магнитного потока в системе и подключенных одним полюсом к полосовым магнитно-мягким экранам системы 2 и 3, а другим - к магнитно-мягким Полюсным наконечникам 4, которым через рабочий канал 5 противолежат призматические магнитопроводы

b 6, соединенные с экраном или выполненные с ни.м вместе в виде одной детали.

Серия магнитов I перемежаемых магнитопроводами б, подключенных к одному из экранов 2 или 3, составляют единый блок, который легко намагнитить до насыщения, например, установив его в зазоре мощного электромагнита так, чтобы направление магнитного поля в зазоре электромагнита совпадало с направлением текстуры магнитов. Предлагаемое выполнение системы в виде единого блока из магнитов и магнитно-мягких деталей - экрана и серии призматических магнитопроводов 6 - резко улучшает повторяемость магнитного.поля в ячейках периодической системы и приводит к снижению уровня поперечных (дефокусирующих электронный поток) компонепт магнитного поля в рабочем канале системы за счет объединения магнитопроводами и экраном всех магнитов и перераспределения (сглаживания) разницы создаваемых ими магнитных потоков.

Магниты 1 МПФС, изображенной на фиг. 3

и 4, подключены к магнитно-мягким полюсны.м наконечникам 7, имеющим осевое отверстие и примыкающим к магнитопроводам 8, соединяющим наконечники. 7 с экрана.ми 2 или 3 противолежащими магнитам диаметрально по

5 другую сторону от осевого отверстия в полюсном наконечнике. В такой системе все магниты 1 должны быть намагничены в одном направ., что легко осуществить, помещая систему в зазор .мощного электромагнита всю целиком (если она короткая) или последовательно

по частям . Намагничивание системы в сборе позволяет наиболее полно использовать возможности постоянных магнитов. Объединение в системе всех магнитов и полюсных наконечников в единую магнитную цепь магнитно-мягкими экранами 2 и 3 позволяет получить на оси системы наиболее выравненное по величинам амплитудных значений периодическое магнитное ноле. Наличие в системе больпюго количества магнитно-мягкого материала обеспечивает снижение на оси поперечных дефокусирующи.

мапнггных полей до минимума.

Вариант выполнения МПФС, при котором магнитная структура хорошо согласовывается с системой надежного жидкостного охлаждения магнитов от тепловых перегрузок приведена на фиг. 5 и 6.

Медный теплопровод 9 имеет круговую канавку 10 с двумя отверстиями для пропуска охлаждающей жидкости, медный диск 11 с двумя отверстиями для пропуска жидкости спаян по наружному контуру с теплопроводом 9 и соседним магнитно-мягким стальным наконечником 12, а также магнитом 1.

Циркулирующая по канавкам в теплопроводах 9 и отверстиям в деталях 11 и 12 жидкость надежно охлаждает корпус электронного прибора, к которому примыкают медные и стальные детали 9, 11 и 12 и предохраняет магниты 1 от возможного перегрева, а также обратимого снижения магнитного поля в системе при повышении температуры магнитов. Кроме перечисленного, у магнитов из современных магнитных материалов при их изготовлении неизбежен существенный разброс в магнитных параметрах, что выразится при контроле в различиях формы предельной кривой размагничивания от магнита к магниту и разбросе в величине коэрцитивной силы; это приводит к большой разнице в величинах температурных коэффициентов у магнитов и, следовательно, к сильной расстройке МПФС (не одинаковому изменению амплитудных значений магнитного фокусирующего поля в системах) при росте температуры системы.

Предлагаемая магнитная система с встроенной в нее системой охлаждения позволяет исключить отмеченную выше расстройку МПФС с ростом температуры.

Основные технико-экономические преимущества описанных систем сводятся к тому, что в предлагаемых конструкциях с большим количеством магнитно-мягкого материала, который исключает, появление дефокусирующих компонент магнитного поля, удается наиболее полно использовать все возможности высокоиндуктив

ных (а именно они, как известно, выгоднее в наиболее перспективных,системах с радиальнонамагниченными магнитами) магнитно-твердых материалов за счет такого расположения магнитов в периодической системе, что ее возможно очень просто намагничивать целиком в сборе. Предлагаемые магнитные периодические фокусирующие .системы могут найти применение в электронной микроскопии, ускорителях заряженных частиц и электровакуумных приборах для формирования и стабилизации протяженных потоков заряженных частиц.

Формула изобретения

1.Магнитная периодическая фокусирующая система, содержащая радиально намагниченные призматические мапшп к подключенные одним полюсом -к экрану, а другим - к полюсным наконечникам, отличающаяся тем, что, с целью упрощения намагничивания системы и улучшения однородности магнитного поля, призматические магниты расположены так, что их векторы намагниченности коллинварны один другому, причем напротив каждого из них расположен магнитоненасыщенный призматический магнитопровод, соединенный с экраном.

2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что призматические магнитопроводы соединены с полюсными наконечниками.

3.Система по пп. 1, и 2, отличающаяся тем, что, с целью улучпшйия теплоотвода от системы, в призматических магнитоироводах выполнены сквозные отверстия для прохождения хладагента, i соединенные друг с другом полым теплопроводом.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе:

1.Патент Англии № 792002, кл. 35 F, 1956.

2.Литвинова И. В. Д аг1штпые периодические фокусирующие системы i-робенчатого типа. «Электронная техника. Серия vn, вып. 1(18), 1969, с. 71-84.

фиг. 1

J В

I I

Фиг. У

3 )0 )

г 2

I /

Т Й: 5чХЙ2 2:5ГХЙ Р5

i: ffl I. ll. , IЖ1Ж

Р

... фцг..5

s$

да

vSx

i

i

/ .

28

.Ч-« 7|1::±

. -tx-X

Ю

JZ

фиг. 6