Магнитная периодическая фокусирующая система

 

ОП ИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»> 708434 (61) Дополнительное к авт. свид-ay— (22) Заявлено 31.03. 78 (21) 2597441/18-25 (5! )М. Кл.

Н 01 23/08 с присоединением заявки .%—

Ваудлретвеиный камитет

СССР

N деиаи изебретений и откритий (23) Приоритет— (53) УД В21.334 (088.8) Опубликовано 05.01 80. Бюллетень РЙ 1

Дата опубликования описания 10.01.80 (72) Авторы изобретения

А. И. Кудрявцев и Ю. A Мельников (71) Заявитель (54) МАГНИТНАЯ ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ФОКУСИРУЮШАЯ

СИСТЕМА

Изобретение относится к электротехнике, точнее. к устройствам, создающим магнитные поля для формирования и стабилизации протяженньгх потоков заряженных частиц, а конкретно, к системам на пос-> тоянных магнитах для создания прост ранственно периодического магнитного поля для фокусировки, например, электронных потоков в электровакуумных приборах типа О.

Одним из основных путей усовершенствования современных электровакуумных приборов типа О является их миниатюРизация.

Наиболее значительное снижение веса прибора может быть достигнута за счет оптимизации магнитной фокусируюшей системы прибора, составляющей до

75% его веса. Наилучших результатов можно добиться, применяя в фокусируюших системах радиально-намагниченные магниты. Известны магнитные периоди1 ческие фокусируюшие системы (МПФС) на основе радиальнонамагниченных магнитов, установленных друг за другом, намагниченных каждый взаимно противоположно соседнему, дополненных кольцевыми полюсными наконечниками и соедиФ ненных магнптопроводами Щ.

Основные недостатки этих системнизкий процент полезного использования магнитов в системах и трудности, связанные с необходимой для всех электровакуумных приборов юстировкой магнитного поля при вводе приборов в рабочий режим, осуществляемой обычно осевым вращением кольцевых магнитов.

Известна МПФС, состоящая из радиально-намагниченных кольцевых магнитов, соосно установленных с зазорами, и кольцевых магнитомягких полюсных наконеч« ников, установленных у внутренних диаметров магнитов, причем толшина наконечников равна толщине магнитов 2

В этой конструкции юстировка магнитного поля осуществляется на оси системы за счет секционированного магнитного экрана — магнитопровода системы.

708434

Однако, если требуются фокусируюшие поля небольшой или средней величиныдо 80 мТ {т.е. когда целесообразно применение нешироких в радиальном направлении кольцевых магнитов), положительный выход экрана; магнитопровода в величину напряженности фокусируюшего поля мап, а при уменьшении радиальной ширины магнитов, начиная с некоторой величины, экран оказывает только шунтируюшее действие. Вес экрана обычно превышает 50 веса системы. Положительное использование массы магнитов для создания фокусирующих полей в таких системах невелико. В значительной

15 части распределение магнитного поля за полюсами соседних магнитов не совпадает и, кроме того в отдельных точках магнитных полей, происходит взаимное гашение и рассеяния осевых магнит- 30 ных потоков. Все это увеличивает вес магнитной системы.

Кроме того, большие потоки магнитного рассеяния между торцовыми поверхностями попюсных наконечников еше более снижают процент полезного использования магнитов в системе.

Цель изобретения — уменьшейие веса магнитной периодической фокусируюшей системы. ЗО

Поставленная цель достигается тем, что в предпоженной МПФС полюсные наконечники в продольном сечении имеют форму треугольника, а расстояние L между центрами магнитов, намагниченных в 35 одном и том же направлении, равно

L =1,2d + 0,7 9, когда 0,14«

0,620 и L.= 0,7 d + 3,5Р, когда

0,62д< 1,4d, где d - внутренний диаметр магнитов, (— осевая толщи- @> на магнитов.

Изобретение позволяет создать оптимизированные по весу магнитные системы с малым заполнением периодов сис темы магнитотвердым материалом с максимально возможным магнитным полем на оси в рабочем канале системы.

Оно может примЕняться при проектировании МПФС ЛБВ, клистронов, электронных микроскопов, электронно-лучевых установок, ускорителей заряженных частиц и т.д.

На фиг. 1 изображен продольный разрез МПФС с малым заполнением периодов системы магнитотвердым материалом, выполненной на основе радиально-намагниченных кольцевых магнитов и треугольных в осевом сечении полюсных наконечников: на фиг. 2 — график зависимости расстояния 1 между центрами радиально-на» магниченных магнитов or размеров магнитов: д — внутреннего диаметра„. 9- наружного диаметра; 2 — осевой толщины°

Предложенная МПФС состоит из радиально-намагниченных кольцевых магнитов 1 и полюсных наконечников 2.

Магниты установлены соосно вдоль оси системы. ПОЖОспые наконечники имеют треугольную в осевьм сечении форму, что позволяет уменьшить потоки рассеяния между их обращенными друг к другу сторонами и за счет этого сократить размеры и вес самой дорогой части системы — магнитов.

Расстояние от центра каждого магнита до максимума создаваемого им мах нитного поля составляет 1/4 1.

Чтобы в МПФС, изображенной на фиг. 1, магнитная индукция В в приосевом рай не была максимально достижимой, кольцевые магниты следует располагать так, чтобы расстояние между их центрами было равно 1 . В этом случае совпадает со значснием периода магнитного фокусирующего поля. При таком расположении кольцевых магнитов их приосевые магнитные поля буду г последовательно, непрерывно переходить одно в другое, а распределение магнитной индукции в приосевой части МПФС будет по виду близко к синусоиде (кривая 3 на фиг. 1).

Для улучшения аксиапьной симметрии магнитного поля (особенно в случае изготовления радиальнс -намагниченных магнитов из секторов) у внутренней поверхности магнитов 1 следует устанавливать тонкие (задающие магнитные эквипотенциапьные поверхности) магнитомягкие полюсные наконечники 2 с треугольной формой поперечного сечения.

На графике, показанном на фиг. 2, нижний участок соответствует данным, полученным при отношении - кольцевых в маг чтов, близком к 3.,2, а верхний участок — данным, полученным при — близком

ic 3.

С

Закономернссть, связывающая размеры магнитов и расстояние между ними, учитывается дпя получения максимальных магнитных полей на оси систем на основе радиально-намагниченньж магнитов прямоугольного профиля поперечного сечения. Она экспериментально проверена путем контроля распределения магнитного поля на оси большого числа кольцевых магнитов из различных магнитотвердых

708434

Фо рмула изобретения

Магнитная периодическая фокусируюшая система, состояшая иэ радиально-намагниченных кольцевых магнитов, установленных с зазорами, и магнито-мягких кольцевых попюсных наконечников, установленных у внутренних диаметров магнитов, причем топшина наконечников равна тскшине магнитов, о т и и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью снижения веса, попюсные наконечники в продольном сечении имеют форму треугольника, а расстояние L между центрами магнитов, намагниченных в одном и том же направпении равно:

1,2д + 0,7, когда 0,1(М<Да

0,62Л = 0,74 + 1,5,9, когда 0,624 9<1,4d, где б — внутренний диаметр магнитов, — осевая топшина магнитов

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 2867744, кл. 315-3,5 опубпик. 1959.

2. Мельников Ю. А. Постоянные магниты эпектровакуумных СВЧ-прибс ров. Изд. Советское радио, 1967, с. 111 (прототип).

20

44. 2 материалов и магнитных систем на их основе. Магниты выбирались размеров магнитов, целесообразных при испопьэовании их в магнитных системах электровакуумных приборов.

Распределение магнитного поли контролировали путем измерений на установках с зондами ЭДС Холла (имеюшими точчость +1,5%) и усреднения реэуль татов, попученных на шести кольцевых 1о магнитах тождественных размеров, выполненных по одинаковой технологии.

Преимушества предлагаемой МПФС по сравнению с ранее известными спедуюшие: меньший в 1,25-1,5 раза вес, простота конструкции, а следовательно, и бопьшая надежность, простота настройки н регупировки магнитного поля.

Систему легко намагнитить, а каждое кольцо — раэмагнитить до нужной вепичи- 20 ны в сборе, на приборе, так как все магниты намагничиваются в одном и том же направлении с помошью медных ленточных индукторов мошными импульсами тока, что почти невозможно сделать в

МПФС, в которых соседние магниты намагничены взаимно противопопожно друг другу или замкнуты на экран.

0,,РХ ЮХ О7Х 1 1Я5 l,b 17/

UHHHHH Заказ 10292153

Тираж 844 Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4