Магнитная система для удержания плазмы в резонансном ионном источнике циклотрона

 

Изобретение относится к магнитным системам на постоянных магнитах. Сущность изобретения: магнитная система содержит два дополнительных мозаичных кольца из анизотропных высококоэрцитивных постоянных магнитов, состоящих из 2/3 п штук участков с направлением оси легкого намагничивания под углом 45е к оси легкого намагничивания на полюсных и межполюсных объемах устройства и противоположно им направленных. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 F 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4714716/07 (22) 05.07,89 (46) 15.06,92, Бюл, ¹ 22 (71) Научно-производственное объединение

"Магнетон" (72) М.А.Чохели, А,И.Гриднев и В,А.Бубнов (53) 621.318.25(088.8) (56) Патент США N4580120,,кл. Н 01 F

7/00, 1985.

Neoma Flos М2РЗ/6NiL 14021

GaENcedex France, 1985.

Изооретение относится к электротехнике, точнее к ь агнитной системе из постоянных магнитов в ионном источнике, Она может применяться в ионных источниках циклотронов резонансного типа для удержания плазмы или пара, газа, Известна магнитная конструкция для удержания плазмы з счет формирования магнитной индукции в радиальном направлении с помощью постоянных магнитов, Шесть постоянных магнитов в виде брусков, создающих радиальное шестиполюсное магнитное поле, крепятся наружными полюсами за счет сил притяжения на внутреннюю поверхность цилиндра из магнитомягкого материала, Такая конструкция позволяет существенно сократить длину постоянных магнитов, формирующих поле (пятикратная экономия ферромагнитного материала). Кроме того, увеличивается величина магнитной индукции в рабочем объеме магнитной системы до 0,55 Тл.

К недостаткам этой конструкции следует отнести низкую однородность поля в ра„, . Ы„„1741183 А1 (54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ ПЛАЗМЫ В РЕЗОНАНСНОМ ИОННОМ ИСТОЧНИКЕ ЦИКЛОТРОНА (57) Изобретение относится к магнитным системам на постоянных магнитах. Сущность изобретения: магнитная система содержит два дополнительных мозаичных кольца из анизотропных высококоэрцитивных постоянных магнитов, состоящих из 2/3 п штук участков с направлением оси легкого намагничивания под углом 45" к оси легкого намагничивания на полюсных и межполюсных объемах устройства и противоположно им направленных, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. бочем объеме магнитной системы, которая определяется технологическим разбросом свойств постоянных магнитов. Максимальная неоднородность осевого поля наблюдается вблизи торцов магнитной системы, объясняется краевыми эффектами.

Известна конструкция магнитной системы, состоящая только из магнитотвердого материала и представляющая собой и-гранный цилиндр, состоящий из и прямоугольных в сечении участков с радиальным намагничиванием с чередующейся полярностью и и сегментных участков с тангенциальным намагничиванием. Первый тип участков — полюсные магниты, второй— межполюсные; они располагаются в промежутках между полюсными участками. Устройство предназначено для формирования радиального шестиполюсного магнитного поля во внутреннем рабочем объеме и-гранного цилиндра. Это устройство отличается введением в конструкцию сегментных участков с тангенциальным намагничиванием.

За счет этого достигается повышение одно1 141183

20

50

Fe-В, КС25, родности осевога поля ь рабочем обьеме устройства, главным образам, в его средней части. Кроме этого, увеличивается абсолютное значение поля, Однако эта конструкция не позволяет устранить неоднородность осевого поля на краях магнитнол системьь

Целью изобретения является повышение однородности поля вдоль оси магнитной системы у ее торцов.

Поставленная цель достигается за счет дополнительного введения В магнитную систему для удержания пг азмы в резонансном ионном источнике цикгатрона, представляющую гобой I раненый цилиндр с и-Гранным В.:-l7Tpel!Hl м GTBepc и8м и cac1аящую из и Iefiюснь!х прямоуГольных В

I1GIеречном СЕ -.ении цилиндра участков и A ме>кполюсных "pe, t-BJIHûx в поперечном сечении участков, причем пол юсные участки намагнлчены радиально с чередующейся полярностью, а ме>кпалюсные jHBcTêè на мяГничены танГенцияльна с чередующейся полярностью 1BK, чта пОлюс кяждаГО пОлюсного участка, направленный к оси цилиндра, совпадает с одноименными ПGAIocBMI«

M8æïoI1юсHых участков, паl«JleÃBþiöèx к 8ГО

Граням, двух мазал гных колец, распало>кенных cGDcHО HB торцах цилиндра и имеющих внутреннее отверстие,, совпадающее с игpBHHbIM внутренним отверстием цилиндра, а внешний диа.:. етр не больше внешнего диаметра цллиндра, причем каждое кольцо сОстОит из Зп Высакакаэрцитивных пОстОянных магH!lTQB, из которых и имеют прямоугольное сечен".е и установлены соответственна на полюсных участках ма нитной системы, а 2п имеют треугольное сечение !1 расположены по два между и прлмоугольными участками, при этом каждый из участков мозаичных колец намагничен под углом 45 K оси намагниченности соответствующего участка магнитной системы так, что проекция вектора намагниченности каждого участка кольца на ось намагниченности соответствующего участка магнитной системы совпадает с ней по направлению, Кроме того, намагниченность и коэрцитивная сила магнитотвердого материала мозаичных колец не ниже, чем у материала магнитной системы.

На чертеже прлведена конструкция магнитной системы для удержания плазмы в резонансном ионном источнике циклотрона.

Граненый цилиндр, состоящий из полюсных 1 и межполюсных 2 участков и мозаичное кольцо 3 (на чертеже приведена только одна симметричная часть магнитной системы), состоящее из и полюсных

4,5,6,7,8,9 и 2п межполюсных участков, Мозаичные кольца 3 установлены на торцах и-гранного цилиндра (магнитной системы) таким образом, что их внутренние отверстия совпадают, а полюсные участки мозаичных колец 4,5,б,7,8,9 лежат на полюсных участках 1 магнитной системы, соответственно межполюсные — на межполюсных участках системы.

Ориентация намагниченности всех участков мозаичных колец под углом 45 к осям намагниченностеи соответствующих участков магнитной системы, например, намагниченность полюсного участка мозаичного кольца направлена под углом 45" к намагниченности полюсного участка магнитной системы, причем проекция вектора намагниченности мозаичного кольца совпадает по направлению с намагниченностью полюсного участка магнитной системы, тем самым усиливается радиальная составляющая поля у торцов магнитной системы. Анала ично влияние двух межполюсных участков мозаичных колец. В результате усиления радиальной составляющей поля вдаль оси магнитной системы у ее торцов однородность магнитного поля повышает: я, Изменение направления намагниченности, отличнога QT угла 45 к аси намагничивания соатветству1ащих учястKOB мзгнлтной системы, приводит к уменьшению эффек ивности мозаичных колец, а именна, того же эффекта можно добиться большим расходованием магнитотвердого материала, т,е. при большей толщине колец.

В широком диапазоне размеров магнитной системы тольцина колец определяется не более 5-10 мм, Это объясняется слабым влиянием геометрии мозаичного кольца на рабочую Tî÷êó его участков. Это же относится

I, ;к диаметру мозаичного кольца, поэтому увеличение его больше, чем диаметр магнитной системы, смысла не имеет.

Выбор магнитотвердого материала мозаичных колец также обусловлен эффективностью их использования, а именно, чтобы при минимальной Толщине кольца, величина проекции вектора намагниченности на ась намагниченности соответствующего участка магнитной системы была не меньше величины вектора намагниченности радиальной или тангенциальной, соответственно полюсного v ме>кполюсного участков магнитной системы. Так например, если магнитная система изготовлена из сплава

КС37, то материал мозаичных колец может быть КС37, KC37A, Nd-Fe-В и т,д., если магнитная система выполнена из Nd-Fe-В, то материал мо-аичных колец может быть Nd1741183

55

Чтобы реализовать предлагаемую магнитную систему, необходимо изготовить ее полюсные участки в виде призм, а также межполюсные участки в виде сегментов. За- 5 тем собрать эти участки в виде граненого цилиндра, Причем перед сборкой необходимо намагнитить полюсные участки в радиальном направлении, сегментные — в тангенциальном. В рабочем внутреннем 10 пространстве этой системы формируется иполюсное радиальное поле. Причем ради- . альная составляющая этого поля неоднородна, особенно вблизи ееторцов на длине до 20 мм от края за счет краевых 15 эффектов, т.е. за счет рассеивания поля на краях магнитной системы.

Мозаичные кольца собираются из двух типов постоянных магнитов: в виде призм и 20 в виде треугольных в сечении магнитов, которые можно получить порезкой из призматических магнитов. Причем исходные заготовки постоянных магнитов имеют на1 правление намагниченности под углом 45 . 25 к их плоским граням, которыми они соприкасаются с торцами магнитной системы. Отдельные участки мозаичного кольца собираются вместе по схеме, указанной на чертеже, и кольца устанавливаются на тор- 30 цах магнитной системы, В результате происходит увеличение радиальной и тангенциальной составляющих намагниченности магнитной системы, улучшается однородность магнитного поля вблизи тор- 35 цов системы. Так например, если магнитная система и мозаичные кольца изготовлены из магнитотвердого материала Nd-Fe-В, то неоднородность поля сохраняется не более, чем на длине 3-5 мм от края, Таким образом; 40 достигается положительный эффект в конструкции магнитной системы, а именно, повышается однородность поля вдоль оси магнитной системы у ее торцов, т.е. действие краевого эффекта сохраняется на значи- 45 тельно меньшем расстоянии (4-6 раз).

Формула изобретения

1. Магнитная система для удержания плазмы в резонансном ионном источнике циклотрона, представляющая собой граненый цилиндр с и-гранным внутренним отверстием и состоящая из и-полюсных прямоугольных в поперечном сечении цилиндра участков и и-межполюсных треугольных в поперечном сечении участков, причем полюСные участки намагничены радиально с чередующейся полярностью, а межполюсные участки намагничены тангенциально с чередующейся полярностью так, что пол юс каждого полюсного участка, направленный к оси цилиндра, совпадает с одноименными полюсами межполюсных участков, прилегающих к его граням, о т л и ч аю ща я с я тем, что, с целью повышения однородности поля вдоль оси магнитной системы у ее торцов, она дополнительно содержит два мозаичных кольца, расположенных соосно на торцах цилиндра и имеющих внутреннее отверстие, совпадающее с и-гранным внутренним отверстием цилиндра, а внешний диаметр не больше внешнего диаметра цилиндра, причем каждое кольцо состоит из Зп высококоэрцитивных постоянных магнитов, из которых и имеют прямоугольное сечение и установлены соответственно на полюсных участках магнитной системы, а 2п — имеют треугольное сечение и расположены по два между и прямоугольными участками, при этом каждый из участков мозаичных колец намагничен под углом 45 к оси намагниченности соответствующего участка магнитной системы так, что проекция вектора намагниченности каждого участка кольца на ось намагниченности соответствующего участка магнитной системы совпадает с ней по наи ра вле ни ю.

2, Магнитная система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что намагниченность и коэрцитивная сила магнитотвердого материала мозаичных колец не ниже, чем у материала магнитной системы.

1741183

Составитель А.Лукин

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор Н.Ревская

Редактор Н,Каменская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,.ул.Гагарина, 101

Заказ 2088 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Магнитная система для удержания плазмы в резонансном ионном источнике циклотрона Магнитная система для удержания плазмы в резонансном ионном источнике циклотрона Магнитная система для удержания плазмы в резонансном ионном источнике циклотрона Магнитная система для удержания плазмы в резонансном ионном источнике циклотрона 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике , а именно к магнитным системам с постоянными магнитами

Изобретение относится к электротехнике , а именно к постоянным магнитам

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении элементов магнитной системы, например используемых как ротор шагового электродвигателя, двигателя с катящимся ротором или как элементы магнитных муфт и т.д

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении элементов магнитных муфт

Изобретение относится к производству постоянных магнитов для многополюсных роторов электрических машин

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах

Изобретение относится к обработке субстрата в поле магнитного векторного потенциала

Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству постоянных магнитов, и может быть использовано для производства многополюсных роторов, электрогенераторов и двигателей

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для повышения октанового числа нефтепродуктов, улучшения качества нефти, экологической очистки и консервации продуктов питания, повышения качества табачных изделий, экологической очистки окружающей среды

Изобретение относится к области электротехники, а именно к производству постоянных магнитов для электротехнических изделий - роторов, электродвигателей, электрогенераторов

Изобретение относится к магнитным системам для получения однородного постоянного магнитного поля, в частности малогабаритным магнитным системам, используемым в устройствах и приборах ЯМР и ЭПР-спектроскопии

Изобретение относится к физике, в частности к концентраторам магнитного поля, и может быть использовано для повышения октанового числа нефтепродуктов, улучшения качества нефти, экологической очистки и консервации продуктов питания, повышения качества табачных изделий, экологической очистки окружающей среды
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электротехнической промышленности

Изобретение относится к модулям для создания сборок в различных областях техники, например для игр, домашних принадлежностей и др

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано не только в маломощных устройствах импульсной техники и цепях управления, но и в силовых цепях систем автоматики для обеспечения надежного срабатывания электромагнитных элементов при ступенчатом регулировании электрической энергии, подводимой к нагрузке, а также в устройствах преобразовательной техники, феррорезонансных цепях, стабилизаторах
Наверх