Способ изготовления магнитной периодической фокусирующей системы

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель - повышение точности изготовления магнитной периодической фокусирующей системы (МПФС). Она достигается тем, что в способе изготовления МПФС повторяют корректирующие циклы, в начале каждого из них определяют отношение требуемой амплитуды осевого магнитного поля (АОМП) в ячейке системы, в которую установлен магнит, и полученных в последующем цикле значений АОМП в ячейках системы, по ним частично идентифицируют соотношение между полем на оси магнита и АОМП в ячейках системы, из соотношения определяют скорректированный уровень стабилизации каждого магнита, а после контроля осевого магнитного поля системы сравнивают полученную погрешность (П) системы с П, достигнутой в предыдущем цикле путем вычитания. Повторение прекращают в цикле, в котором разность равна сумме случайных составляющих П средств контроля. Скорректированный уровень стабилизации магнитов на каждом цикле определяют из математического выражения, приведенного в описании изобретения. 1 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам изготовления магнитных периодических фокусирующих систем для формирования потоков заряженных частиц, и может быть использовано при сборке и настройке на заданное распределение осевого магнитного поля МПФС для электронно-лучевых приборов. Цель изобретения заключается в повышении точности изготовления МПФС. Для этого в способе изготовления МПФС, предусматривающем проведение основного и корректирующего циклов настройки амплитуд осевого магнитного поля, включающем намагничивание магнитов до насыщения, их стабилизацию, контроль уровня стабилизации, установку каждого магнита в ячейку из двух полюсных наконечников, контроль осевого магнитного поля системы, определение погрешности изготовления системы, последующую корректировку осевого магнитного поля, определение соотношения между полем на оси магнита и амплитудой магнитного поля в ячейке системы, определение из этого соотношения скорректированных уровней стабилизации магнитов и стабилизацию магнитов до этих уровней, повторяют корректирующие циклы, в начале каждого из них определяют дополнительно отношение требуемых и полученных в предыдущем цикле значений амплитуд осевого магнитного поля в ячейках системы, по этим отношениям частично идентифицируют соотношение между полем на оси магнита и амплитудами осевого магнитного поля в ячейках системы, затем из этого соотношения определяют скорректированный уровень стабилизации каждого магнита, а после контроля осевого магнитного поля системы сравнивают полученную погрешность системы с погрешностью, достигнутой в предыдущем цикле, путем вычитания, повторение прекращают на цикле, в котором разность станет равна сумме случайных составляющих погрешностей средств контроля, затем аналогично проводят циклы изготовления систем с требуемыми значениями амплитуд из типовых магнитов, причем в первом цикле изготовления точное значение уровней стабилизации магнитов определяют из полностью идентифицированного соотношения между полем на оси магнита и амплитудами осевого магнитного поля в ячейках системы. Уровень напряженности магнитного поля, до которого стабилизируют каждый магнит системы на каждом цикле коррекции, определяют из соотношения (H_i)_к= (a^-1_ji)_кH_j, (1) где (H_i)_k - напряженность осевого поля магнита, до которой дополнительно стабилизируют i-й из n магнитов на k-м цикле коррекции; H_i - требуемое амплитудное значение напряженности магнитного поля в i-й из n ячеек системы, , (2) где (а_ji^-1)_k и (a_ji^-1)_k-1 - элементы матриц, скорректированных на k-м и (k-1)-м циклах коррекции соответственно, при этом (а_ji^-1)_о - элементы матрицы А_о^-1= { a_ji^-1} _о, обратной матрице A_o = { a_ji} _o, a (a_ji)_o= , где Н_ji - напряженность осевого магнитного поля, создаваемого в i-й ячейке магнитом, который помещен в i-ю ячейку и имеет максимальное значение напряженности магнитного поля - Н_о; ^dj⁼ - отношение требуемой величины напряженности поля в i-й ячейке к напряженности поля в этой ячейке, полученной после предыдущего цикла коррекции; d_i= - отношение требуемой величины напряженности поля в i-й ячейке к напряженности поля в ней, полученной после предыдущего цикла коррекции. В простейшем варианте данный способ изготовления магнитных периодических фокусирующих систем осуществляют, например, следующим образом. В соответствии с широко известными методами комплектуют МПФС типовыми магнитами с близкими формами характеристик размагничивания. Помещают типовой магнит в макет МПФС из полюсных наконечников и, измеряя напряженность магнитного поля в центрах ячеек, определяют матрицы А_о и А_о^-1. Из соотношения H_i = (a^-1_ji)_oH_j (3) определяют уровни дополнительной стабилизации магнитов и стабилизируют магниты до этих уровней. Затем устанавливают магниты в ячейки (собирают) МПФС, контролируют осевое магнитное поле системы, измеряют его амплитуды Н_ai в каждой ячейке, определяют погрешность изготовления S_о, равную максимальному значению относительного отклонения поля в ячейке от требуемых значений, определяют годность системы, сравнивая S_o c S_H, где S_H - требуемая погрешность изготовления МПФС. Далее по предлагаемому способу проводят один за другим корректирующие циклы. В начале модифицируют матрицу А^-1 согласно выражению (2), а по выражению (1) определяют уровень стабилизации каждого магнита. Затем стабилизируют магниты до этих уровней извлекая из системы вместе со своими полюсными наконечниками и устанавливая поочередно в устройство магнитной обработки. После стабилизации всех магнитов и установки каждого из них в предназначенную для него ячейку (сборки системы) контролируют амплитуды осевого магнитного поля системы, в процессе чего определяют погрешность S₁ настройки системы, сравнивают ее с полученной в предыдущем цикле погрешностью S_о. Если разность | S₁-S_o | > δ , где δ - сумма случайных составляющих инструментальных погрешностей средств контроля магнитного поля системы и устройства стабилизации индукции магнитов, то цикл корректировки повторяют в описанной последовательности. На цикле с номером к, в котором получена разность | S_k-S_k-1 | ≅ δ , повторение корректировок прекращают. Матрица А_к^-1 соотношения (2) является полностью идентифицированной для МПФС данной конструкции, данного типа магнитов, требуемых значений амплитуд H_1j. Полностью идентифицированную матрицу А_к^-1 - { a_ij^-1} _ксоотношения (2) выводят из оперативной памяти ЭВМ на промежуточный носитель информации (перфоленту, магнитный диск). Затем для изготовления в производственных условиях МПФС с идентичными конструктивными и магнитными параметрами вводят в память ЭВМ с носителя полностью идентифицированную рабочую матрицу А_к^-1, а также требуемые значения амплитуд Н_i. В начале первого цикла изготовления МПФС, решая с помощью ЭВМ соотношение (1) с матрицей А_к^-1 - для требуемых значений амплитуд Н_j, определяют точные уровни стабилизации магнитов. После стабилизации магнитов до этих уровней, установки их в соответствующие ячейки системы в процессе контроля получают минимальную погрешность изготовления МПФС S_мин, равную 0,5-0,6% , при случайной погрешности каждого канала контроля осевого магнитного поля МПФС и магнитов, характеризуемой среднеквадратическим отклонением 0,2-0,3% . В случае применения для изготовления МПФС нетипичных магнитов с сильным разбросом форм характеристик размагничивания, а также при задании отличающих от прежних, требуемых H_j значений амплитуд в первом цикле изготовления, решая соотношение (1) с рабочей матрицей А_n^-1, определяют первое приближение уровней точной стабилизации магнитов. Далее циклы изготовления проводят аналогично циклам идентификации. При этом цикл повторяют, если в предыдущем не достигнута минимальная погрешность S_мин изготовления МПФС. Первый цикл изготовления в случае применения нетипичных магнитов в большинстве случаев обеспечивает получение требуемой погрешности S₁ ≈ 2-5% реальных сложных МПФС с количеством ячеек 25-70. Второй цикл изготовления в этом случае, как правило, позволяет достичь минимальной погрешности изготовления. Предлагаемый способ имеет следующие технико-экономические преимущества. Он указывает предел повторения корректирующих циклов, приемы для получения точного соотношения между полем на оси магнита и требуемыми амплитудами осевого магнитного поля в ячейках системы. Он также оговаривает условие и обеспечивает возможность получения погрешности изготовления МПФС с требуемыми значениями амплитуд осевого магнитного поля, обеспечивает монотонное снижение относительной погрешности изготовления МПФС до уровня случайных составляющих инструментальных погрешностей средств контроля амплитуд осевого магнитного поля системы и индукции стабилизации магнитов, позволяет в производственных условиях перейти к автоматизированному, оптимальному по точности управлению изготовлением реальных МПФС, не имеет принципиальных ограничений области применения со стороны количества ячеек МПФС, повышает эффективность использования метрологических параметров применяемых средств контроля, позволяет повысить качественные показатели серийных приборов путем улучшения фокусировки электронного потока за счет повышения точности изготовления МПФС. (56) Мельников Ю. А. Постоянные магниты электровакуумных СВЧ приборов. - М. : Сов. Радио, 1967, с. 108-109. Авторское свидетельство СССР N 656123, кл. Н 01 J 23/087, 1979.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ФОКУСИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ, включающий проведение основного и корректирующего циклов настройки амплитуд осевого магнитного поля в каждой ее ячейке, намагничивание магнитов до насыщения и их стабилизацию, контроль уровня стабилизации магнитов, установку каждого магнита, в ячейку из двух полюсных наконечников, контроль осевого магнитного поля системы, определение погрешности изготовления системы, последующую корректировку осевого магнитного поля, определение соотношения между полем на оси магнита и амплитудой магнитного поля в ячейке системы, определение из этого соотношения скорректированных уровней стабилизации магнитов до этих уровней, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изготовления системы, повторяют корректирующие циклы до тех пор, пока разность погрешности изготовления системы на k-том и (k-1)-вом циклах коррекции становится меньше суммы случайных составляющих погрешностей средств контроля напряженности магнитного поля, при этом скорректированный уровень стабилизации магнитов на каждом цикле определяют из соотношения
(H_i)_к= (a^-1_ji)_кH_j ,
где (H_i)_k - напряженность осевого поля магнита, до которой дополнительно стабилизируют i-й из n магнитов на k-м цикле коррекции;
H_j - требуемое амплитудное значение напряженности магнитного поля в i-й из n ячеек системы,
,
где ( a_ji^-1 )_к и ( a_ji^-1 )_к-1 - элементы матриц скорректированных на k-м (k-1)-м циклах коррекции соответственно, при этом ( a_ji^-1 )_о элементы матрицы A^-_o¹= { a^-1_ji} _o , обратной матрице
A_o= a (a_ji)_o= ,
где H_ji - напряженность осевого магнитного поля, создаваемого в i-й ячейке магнитом, который помещен в j-ю ячейку и имеет максимальное значение напряженности магнитного поля H₀;
^dj⁼ - отношение требуемой величины напряженности поля в i-й ячейке к напряженности поля в этой ячейке, полученной после предыдущего цикла коррекции;
d_i= - отношение требуемой величины напряженности поля в i-й ячейке к напряженности поля в ней, полученной после предыдущего цикла коррекции. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении последующих идентичных систем при определении уровня начальной стабилизации магнитов, в качестве матриц A_о^-1 используют полностью идентифицированную матрицу A_к^-1 , полученную на последнем k-м цикле коррекции, при изготовлении предыдущей системы.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.03.1994

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002

Извещение опубликовано: 27.12.2002        

---