(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮСТИРОВКИ КВАДРУПОЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ЛИНЗ
I
Устройство относится к технике наладки систем фокусировки для каналов ускорения и транспортировки пучков заряженных частиц.
Известные устройства для юстировки квадрупольных магнитных линз основаны на определении положения магнитной оси линзы и последующем совмещении ее с геометрической осью.
Известно устройство для юстировки квадрупольных магнитных линз, в котором в качестве датчика магнитного поля применена металлическая струна, натянутая в межполюсном пространстве и соединенная с источником переменрюго тока. На струне укреплена немагнитная пластинка, к которой плотно прилегает пьезоэлектрический датчик, подключенный к измерительному прибоРУ (1).
Однако техническая реализация такого устройства и условия применения достаточно сложнь, поскольку необходим учет посторонних акустических помех, ограничение величины тока в струне с целью исключения перегрева струны, подбор частоты источника переменного токл и лр.
2
Наиболее близким к. предлагаемому по технической сущности является устройство для юстировки квадрупольных магнитных линз, содержащее прямоугольную плоскую катущку, помещенную в межполюсное пространство, укрепленную на оси вращения, механизм вращения катущки и регистрирующий прибор (осциллограф). Ось вращения совмещена с прямой, соединяющей середины противоположных сторон катущки |2.
Недостатком известного устройства является сложность изготовления прямоугольной плоской катущки. С целью обеспечения высокой точности юстировки обе половины катущки, разделенные осЬю вращения, необходимо выполнять строго идентичными в отнощении их геометрических размеров и 1$. равномерности намотки (процессы намотки катущки и сборки ее держателя контролируют с помощью микроскопа, а разницу расстояния от продольных сторон катущки до оси вращения выдерживают с точностью tO,)..
Цель Изобретения - упрощение технологии изготовления устройства при сохранении точности юстировки.
Указан-ная цель достигается тем, что в устройстве для юстировки квадрупольных магнитных линз, содержащем плоскую прямоугольную катушку, размещенную в межполюсном пространство линзы, укрепленную на оси вращения и подключенную к регистрирующему ггрибору, и механизм вращения катушки, одна из ее сторон совмещена с осью вращения.
На чертеже схематично изображено устройство для юстировки квадрупОльной магнитной линзы.
Прямоугольная плоская катушка 1 помещена в пространство между полюсами 2 квадрупольной магнитной линзы. Одна из сторон катущки закреплена на оси механизма. 3 вращения и совпадает с геометрической осью линзы. Выводы катушки через токосъемник 4.соединены с У-входом осциллографа 5.
Устройство работает следующим образом.
При вращении катушки в магнитном поле линзы в катушке индуцируется ЭДС которая регистрируется осциллографом. Поле квадрупольной линзы имеет две плоскости симметрии и две плоскости антисимметрии. В симметрично расположенных относительно этих плоскостей точках скалярные потенциалы магнитного поля равны по абсолютной величине, но в п.ервом случае они равны nd--3Haky, а во втором - противополож- ны.
Вследствие этого, наблюдаемый сигнал имеет форму, близкую к синусоиде с четырьмя полупериодами (по количеству полюсов) чередующейся полярности. В случае, когда магнитная ось линзы совпадает с осью вращения катушки (и, следовательно, с геометрической осью линзы), амплитудные значения полупериодов синусоиды равны, и линза считается отъюстированной. Если же магнитная ось линзы не совпадает с осью вращения катущки, полупериоды синусоиды отличаются по амплитуде. Чем больще ось вращения к какому-либо из полюсов линзы, тем больше амплитуда соответствующего полупериода синусоиды, так как витки катушки пересекают магнитное поле с большей напряженностью (и наоборот). Для квадрупольной линзы, если ось вращения катущки находится в плоскости симметрии магнитного поля и смещена к одному из полюсов, амплитуды двух полупериодов одного знака равны между собой и отличаются для двух других полупериодо.в, величина смещения г магнитной оси относительно оси вращения описана следующим соотношением
лг-R - дг -к , Г . ,,.
вращаюрадиальный размер
где щейся катушки;
4ii 4i2 - и а че н и е а м п л и т уд отл и чающихся полупериолов синусои- ды.
Юстировка линзы сводится к процессу 5 выравнивания амплитуд полупериодов, например, сначала в одной плоскости симметрии квадрупольного поля, затем в другой. Методом смещения магнитной оси может быть изменение магнитных сопротивлений полюсов линзы.
О Точность юстировки квадрунольной линзы с помощью предлагаемого устройства определяется, в основном, точностью измерения амплитуд полупериодов синусоиды. В известном же устройстве точность юстиров, ки зависит как от точности измерения сигнала с катущки, так и от идентичности обеих половин катущки. Требования к точности изготовления катушки могут быть ослаблены по следующим причинам. В приосевой . . области линзы поле определяется основной
0 га оннкон, поэтому, если внутренняя часть витка приосевой стороны катуп1ки смещена относительно оси вращения из-за неточности изготовления, следует ожидать изменения результирующего сигнала, одинакового для всех полупериодов. Однако, это изменение незначительно потому, что приосевая сторона катушки вращается в поле с малой напряженностью и имеет место изменение только основной гармоники.
Устройство в равной мере может быть
0 применено для юстировки и мультипольных магнитных линз (секступолей, октуполей и пр.). К достоинствам устройства следует отнести также возможность непосредственного измерения с его помощью гармонических составляющих (компонент) магнитного
5 поля линзы, для чего выводы вращающейся катушки нужно подключить к селективному вольтметру. Если длину стороны катушки, совмещенной с осью вращения,выполнить меньшей или равной эффективной длине линзы, появляется возможность не° посредственного измерения градиента магнитного поля линзы, поскольку амплитуда сигнала с катушки, ось вращения которой совмещена с магнитной осью линзы, -прямо пропорциональная градиенту магнитного
5 поля.
Формула изобретения
Устройство для юстировки квадрупольных магнитных линз, содержащее плоскую прямоугольную катушку, размещенную в межполюсном пространстве линзы, укреплённую на оси вращения и подключенную к регистрирующему прибору, и механизм вращения катушки, отличающееся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления при сохранении точности юстировки, одна из сторон катущки совмещена с осью вращения.
Источники информ.аиии, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 202361, кл. Н 01 J 3/20. 1966.
2. KoBayachi М., Тапака I and all, «Preciss ceutre setting device for quadrupoll magnets - «Jap. jorn. of appl. physik, v. 12, № 9, 1971. p. 1195-1202 {прототип).
