Электромагнитная линза Советский патент 1979 года по МПК H01J37/20 

Изобретение относится к области технической физики, а именно, к устройству электромагнитных линз с охлаждаемой обмоткой и предназначенных для использования в электроннолучевьис приборах, в частности, в электронных и растровых микроскопах рентгеновских микроанализаторах, электронографах и других аналогичны приборах. Известны магнитные электронные линзы с обмоткой возбуждения, намотанной изолированным медным проводом круглого сечения на медный каркас, одна или обе шечки которого охлаждаются .проточной водой, что позволяет повысить плотность тока с 1,5. А/мм(в. неохлаждаемых обмотках) до 2-3 А/мм, благодаря чему размеры таких линз могут быть уменьшены Известна также электромагнитная линза, содержащая обмотку возбуждения и охлаждаемый каркас, причем дл охлаждения между витками обмотки вве ден компаунд или помещены прокладки что позволяет увеличить поток тепла через обмотку, в результате чего пдютность тока может быть повышена до 4,5 . однако размеры таких .охлаждаемых линз меньше неохлаждаемых не более чем в 1,5 раза. Целью настоящёгЬ изобретения является уменьшение габаритов магнитных линз. Указанная цель достигается тем, что охлаждаемый каркас линзы снабжен герметизирующим кожухом, а обмотка пропитана жидким теплоносителем. Для улучшения условий теплообмена обмотка может быть Снабжена прокладками в виде керамических стержней. В качестве жидкого теплоносителя может быть использован диэтиловый эфир. . Перемещение napiOB рабочей жидкости осуществляется под действием градиента, давлений, возникающего вследствие наличия градиента температур. Максимальный градиент температур возникает между центром обмотки и охлаждаемым торце корпуса обмотки. Кратчайшим путем переноса паров рабочей жидкости от испарителя к конденсатору будет направление параллельное оси линзы. Движение паров по капиллярам обмотки навстречу току рабочей жидкости от конденсатеa вглубь обмотки, может привести к рыву процесса охлаждения (их порисый материал является дополнительным фитилем), которые позволяют обазовать незаполненные проводом поости, пронизывающие обмотку. Эти олости, образовавшиеся у поверхности трубочек, служат паропроводами, обеспечивающими вывод паров из зоны испарения в зону конденсации.

Жидкий теплоноситель должен облаать .следующими свойствами: высокой теплотой парообразования, низкой температурой кипения и /не должен растворять изоляцию провода обмот- ки. Наилучшие результаты были получены с диэтиловым эфиром, который позволяет поддерживать в центре обмотки температуру в 20-30°С.

На фиг.1 приведен разрез предлагаемой электромагнитной линзы; на фиг Г2 изображена схема намотки электромагн.итной линзы d прокладками из керамических трубочёк, которые Г служат паропроводами/ облегчающими перенос naipoB теплоносителя .от нагретых частей к охлаждаемым; на фиг.З приведены графики зависимости температуры в середине обмотки от плотности тока для различных конструкций линз. .,-. . : ; :

Электромагнитная линза на фиг.1 имеет обмотку 1, намотанную на,охлаждаемы{1 каркас 2, помещенный в герметизирующий корпус 3, патрубок 4 служит для откачки воздуха из корпуса 3 перед заполнением его рабочей жиДкЬствю. Перенос тепла из глубины обмотки возбуждения к.о :лаждаемым поверхностям каркаса осуществляется за счет йспарейия рабочей ЖИДКОСТИ С нагрётйк участкой с последующей ко нленсзацией паров на рхлазадаемых повёр гнрстях. Тепл6§6е сопротивление (сопрртивление тепловому потоку) при таком механизме охлаждения близко к О. На фиг.3 , приведены следующие зависимости; 1/для линзы с каркасом, охлажда.ёМЕам проточной .; П - для линзы, в обмотку которой введены две медные прокладки (при этом Одна из рхлаждается водой); Ш - для линзы предлагаемой конструкции, в которой

в качестве жидкого теплоносителя использовался диэтиловый эфир.

В электронной линзе предлагаемой конструкции плотность тока в обмотке может увеличина до 15 А/ММ, при этом размеры линзы могут быть

уменьшены более чем в 2 раза по сравнению с прототипом и более чем в 3 раза по сравнению с неохлаждаемой линзой. Поэтому использование предложенной линзы позволяет уменьшить

габариты и металлоемкость электронно-оптических приборов для исследования микроструктуры вещества (в электронных и растровых микроскопах, рентгеновских микроанализаторах и

др.). Использование описанного механизма переноса тепла,к охлаждаемым поверхностям позволяет в несколько раз сократить время на установление стационарного температурного режима

0 в обмотке, что облегчает работу высокрстабильных стабилизаторов токов линз и уменьшает непроизводительные затраты времени, связанные с прогревом прибора.

5: .. - ,. ... . . .

Формула изобретения

1. Электромагнитная линза, содержащая обмотку возбуждения и охлаждаемый каркас,.отличаю щаяс я тем, что, с целью уменьшения ее габаритов, каркас обмотки снабжен герметизирующим кожухом, а обмотка пропитана жидким теплоносителем.

2. Электромагнитная линза по п.1, отличающаяся тем, что, с целью улучшения условий теплообмена, обмотка снабжена прокладками в виде керамических стержней.

0 3. Электромагнитная линза , п. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, в качестве жидкого теплоносителя использован диэтиловый эфир. Источники информации, принятые

45 во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 759837,

кл. 21 g 37/20, 1954.

2.Хи.Раугап1.Пр6ектирование магнитных линз. Труды 7-го Международного

50 конгресса по электронной микроско-: ПИИ, Гренобль, 1970, с.27.

/

Ill t 23TS6

7 a 9 10 it 12 13 n tS te ja/HH 2.J