Магнитная периодическая фокусирующая система Советский патент 1979 года по МПК H01J23/08 

Изобретение относится к магнитной фокусирующей системе, в частности к магнитной периодической фокусирующей системе (МПФС) из высокоэр,цитйвныхлх магнитов типа RCo5,стабильной в широком интервале температур, для СВЧ при боров, например ЛБВ, клистронов. Электрические параметры и эксплуатационные возможности ЛБВ в зна1Читель ной степени определяются качеством созданной МПФС, стабильностью ее пара метров во всем рабочем интервала температур. В связи с этим одним из основных требований, предъявляемых к МПФС, является создание магнитной индукции заданной величины и заданного распределения, часто сложного, на всем протяжении движения электронного потока, т.е. на всей длине системы, которые при изменении температуры окружающей среды, должны иметь минимальные обратимые индукции в каждом элементе (ячейке) системы, т.е. максимзшьно сохранять подобие заданного распределения индукций в широком интервале температур. Для большинства приборов изменение индукции и ее распределение вдоль оси системы на 5-10% может вывести прибор из норма.пьного режима работы. Необратимые изменения магнитных пара Метров МПФС при этом недопустимы. Величина обратимого изменения индукции на оси систенол зависит от величины тёмперат урного коэффициента магнита, Который в с:вою очередь зависит от типа материала (сплава) магнита. При производстве магнитов из одного и того же типа материала (сплава) магниты имеют различную величину температурного коэффициента индукции вследствие наличия технологического разброса. Величина разброса зависит от колебаний химического составу материала (сплава), точности соблюдения режима 1ё;)Мической обработкой магнитов и.Других факторов 1. Для пол5П1ения .заданного распределени.я индукции вдоль оси системы используют ряд конструктивных и технологических примеров. Систему собирают из намагниченных до насыщения кольцевых магнитов с различными внутренним и наружным диаметрами. Тот же результат можно получить при использовании намагниченных до насыщения магнитов одинаковых геометрическйх размеров, но с различным уровнем индукции, используя технологический разброс магнитных параметро Применяют специальную технологию обработки кольцевых магнитов, включающую намагничивание магнитов до Насыщения, остаривание (стабилизацию) и частичное размагничивание отдельных магнитов до нужного уровня индукции. Для улучшения однородности поля вдоль оси системы при комнатной температуре используют различнойконструкции полюсные наконечники. Все перечисленные приемы изготовления системы не обеспечивают сохранения подобия заданного распределени индукции в широком интервале темпера туры, так как вследствие, наличия тех нологического разброса температурног коэффициента индукции при изменении температуры окружающей среды изменение индукции в ячейках системы будет ра зличным. Известна также магнитная пё|зиодическая фокусирующая система, содержа щая аксиально намагниченные кольцевые магниты 2. В этой системе умен шены обратимые изменения индукции в рабочем зазоре системы (для МПФС на оси системы) при изменении температуры окружающей среды путем применения термомагнитных компенсаторов. Компенсаторы из.тёрмомагнитного сплава снижают величину температурного коэффициента индукции в рабочем зазоре системы, однако они не полностью решают проблему максимального сохранения подобия заданного распре деления индукции вдоль оси системы в широком интервале температур, так как вследствие наличия технологйчёск го разброса температурного коэффициента индукции у магнитов при изменении температуры окружающей среды вёличйна изменения индукции в каждом элементе (ячейке) системы будет различной и для максимального сохранени подобия заданного распределения индукции вдоль оси системы необходимо применять компенсаторы различных ге метрических размеров или использова термомагнитный сплав различной магнитной проницаемости в одной систем При этом производится весьма трудоёмкая работа по экспериментальному подбору оптимальных геометрических размеров компенсаторов или оптималь ной величины магнитной проницаемост термомагнитНого сплава компенсатора обеспечивающих сохранение подобия заданного распределения индукции вдоль оси системы, что значительно . усложняет технологию изготовления системы, В системах где нет необходимости применять термомагнитные компенсато максимальное сохранение подобия зад ного распределения индукции вдоль оси системы может быть осуществлено путем сборки системы из магнитов с одинаковыми температурными коэффициентами индукции магнита, но для этого необходим 100% контроль магнитов по этой величине. Однако существующие методы изме- рения температурного коэффициента индукции длительны и трудоемки, так как для определения температурных коэффициентов необходимо измерят величину индукции магнита при комнатной температуре и в интервале температур, или при температурах, ограничивающих рабочий интервал прибора. Поэтому этот метод не может быть использован при серийном изготовлении МПФС. Целью данного изобрения является улучшение температурной стабильности системы в широком интервале температур. Указанная цель достигается тем, что кольцевые магниты выполнены из материала, величиНа коэрцитивной силы по намагниченности каждого из которых отличается не более, чем на +10% от номинальной ее величины. Причем в интервале температур от -GO до + 140°С величина- коэрцитивной силы пО намагниченности магнитов должна отличаться не более чем на от номинальной ее величины. . Возмож 1ость косвенного определения величины температурного коэффициента индукций магнитов путем определения величины коэрцитивной силы по намагниченности основана на найденной нами зависимости между величин.ами коэрцитивной силы по намагниченности (jrij-) и температурным коэффициентом магнитной индукции магнитов из высококоэрцитивных сплавов типа RCoj. Установлено, что температурный коэффициент коэрцитивной силы по индукции магнитов из высококоэрцитивного сплава самария с кобальтом (SmCos) зависит от величины коэрцитивной силы по намагниченности. У магнитов с рабочей точкой на кривой размагничивания ниже точки . (Вй)макс, как например, у магнитов для МПФС, температурный коэффициент индукции магнита определяется главным образом температурным коэффициентом коэрцитивной силы по индукции материала магнита. Следовательно, магниты с близкими значениями по величи- ,. не коэрцитивной силы по намагниченности имеют близкие значения температурного коэффициента индукции в. рабочем зазоре. Величина коэрцитивной силы по намагниченности определялась косвенно Известным методом размагничивания магнитов в магнитном поле определен-, но-й величины. Этот метод применяется для 100%-ного контроля магнитов из феррита бария на соответствие норм требования к одной из основных магнитных характеристик магнитнотвердог материала - коэрцитивной силы по намагниченности, которая является характеристикой стабильности магнита к воздействию внешних полей и температуры, вызывающих необратимые изменения магнитных свойств магнитов. После определения величины коэрцитивной силы по намагниченности маг ниты клa ccифициpyютcя на группы с оп ределенным интервалом значений коэрц тивной сиды по намагниченности в каж дой группе. Допустимый интервал по величине коэрцитивной силы по намагниченности устанавливаются Для Каждо группы в зависимости от конкретного типа СВЧ прибора, предъявляемых к не: требований по электрическим параметрам и температурных условий его работы. Внутри группы магниты могут иметь различные значения индукции в центре на оси кольца. Кроме того, для создания системы с заданным распределением индукции вдоль ее оси при необходимости в каждой классификационной группе часть магнитов может быть размагничена до требуемой величины индукций в центре на оси кольца. Система собирается по известной ..технологии только из одной классйфик ционной группы магнит6й, обеспечивая .таким образом сохранение с заданной, точностью подобия заданного распреде ления индукции вдоль оси системы в рабочем интервале температур с Ьпрёделенным, температурным коэффициентс5м Технико-экономические преимуществ ва предложенной магнитной фокусирующей системы заключается в том, что магнитная фокусирующая система максимально сохраняет подобие заданного распределения индукции вдоль оси сие.темы Б широком интервале температур без применения трудоемкрй и непригодной для серийного производства систем операции измерения температур ного коэффициента индукции каждого магнита, при этом впроце:ссе изготовления исключается многократная переборка системы с заменой магнитов, у которых температурный коэффициент индукции превышает заданную норму при температурных испытаниях, что ускоряет технологический процесс сборки системы для опытной работницы не менее чем в 3-4 раза; повышается выход годных приборов при настройке их в предложенной системе и последующих климатических испытаниях на 1Ь%; полуг чение приборов СВЧ с гораздо более стабильньами параметрами в широком интервале температур обеспечивается значительно более простым и более технологичным приемом, пригодным для серийного производства систем. Формула изобретения 1.Магнитнап периодическая фокусирующая система, содержащая аксиально намагнйче Нные;кольцевые магниты,, о тл. и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения температурной стабилькои-ти cHCTeNttJ в широком интервале температур, кольцевые магниты выполнены из матё риала, величина коэрцитивной силы по намагниченностикаждого из кото1 ах отличается, не более чем на +10% от номинальндй ее величины. 2.Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения температурной стабильности в интервале температур от -60° до +140°С, кольцевые магниты выполнены из материала, величина коэрцитивной силы по намагниченности каждо о из которых отличается не более чем на +5% от номинальной её величины. Источники информации, принятие во вниманйе при экспертизе 1.Хек К. Магнитные материалы и их техническое применение М., Энергия, 1973, с. 67-69. 2,Патент США 3061754, кл. 313-84, опубл. 1960 (прототип).