Магнитная система для создания однонаправленного фокусирующего поля

 

о п иж я"и е „,714539 изоБГет е ЙМя ""

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.2 (22) Заявлено 080877(21) 2516673/18-25

Н 01 Х 23/08 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н. открытий (53) УДК 621. 385. 6 (088. 8) Опубликовано 05.02.80. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 0802.80 (72) Авторы изобретения

М.Е.Березин и Ю.А.Мельников (71) Заявитель (54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СОЗДАНИЯ

ОДНОНАПРАВЛЕННОГО ФОКУСИРУЮЩЕГО

ПОЛЯ

Изобретение относится к устройствам для магнитной фокусировки потоков заряженных частиц,а именно к экранированньм системам на аксиально намагниченных постоянных магии- 5 тах, создающих однонаправленное протяженное магнитное поле, и может быть использовано для формирования и стабилизации электронных потоков в электровакуумных СВЧ приборах типа 0, например лампах бегущей волны, лампах обратной волны, клистронах.

Известны применяемые для фокусировки электронных потоков одноналрав- 15 ленньм магнитным полем в электровакуумных СВЧ приборах соленоиды и магнитные системы на трубчатых или кольцевых магнитах с прямоугольным или сйругленным профилем поперечного сечения (1). однако соленоиды не выгодны -из-за тепловых потерь в катушках с током.

Трубчатые магниты громоздкй, имеют большие помехонесущие поля рассеяния, которые сложно экранировать.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является магнитная система для создания однонаправленного фокусирующего поля, содержащая два соосных кольцевых магнита, намагниченных акснально в одном направлении, и магнитопровод, соединякший наружные полюса магнитов (2) . С целью уменьшения веса магнитов в системе, трубчатый магнит с прямоугольным продольньм профилем разделен пополам сечением, перпендикулярньм оси магнита. Полученные кольцевые магниты разнесены к концам рабочего канала системы и соединены между собой магннтопроводом.

Однако в вьпаеописанной системе масса аксиально-намагниченных кольцевых магнитов прямоугольного сечения используется не полно, а только около 0,1 части суммарного магнитного потока, создаваемого в системе кольцевыми магнитами.

Целью изобретения является уменьшение веса и улучшение однородности фокусирующего поля магнитной системы.

Поставленная цель достигается тем, что каждая полюсная поверхность магнитов имеет коническую и плоскую торцовую части, причем отношение наружного диаметра к диаметру плоской части от 2/3 до 5/6, а образующие конических частей параллельны друг

714539

1 другу и составляют с осью системы угол от 15 до 45 нри отсчете из центра системы от оси к радиусу осевого канала. da плбской чаати внутренних полюсов магнитов установлены магнитонасыщенные магнитомягкие кольца с наружным диаметром, равным большему диаметру плоской части полюсов и протяженностью каждая ие менее радиальйой толщинй колец и не более трети расстояния между магнитами.

Магнитная система для создания однонаправленного фокусирующего поля изображена на чертеже, где показан .осевой разрез магнитной фокусирукидей системы на основе аксиально намагниченных кольцевых магнитов.

Предлагаемая магнитная система состоит из двух s одном, направлении аксиально-намагниченных кольцевых магнитов 1, 2 (направление N и S} и экрана 3 в виде полой капсулы, соеди няющей в качестве магнитопровода по отношению к центру системы полюса магнитов 1 и 2. В осевом канале ,магнитов и между ними создается одно« направленное аксиально-симметричное магнитное фокусирующее поле. Кольцевые магниты .1, 2 выполнены с переменным осевым сечением так, чтобы цилйн» дркческие поверхности магнитов rieресекались конусными поверхностями,: образующие которых составляют с осью системы острый угол о . Величина угЛа eL Выбирается в интервале значений от 15 до 45 . При названных углах формирования конусного профиля маг нйтов, магнитные потоки последних переРаспредейяются так, что потоки за торцами магнитов, обращен ньяи:к центру системы, резко возрастают по сравнению с аналогичными йотоками"у равных им по весу маг.нитов прямоугольного профиля поперечного сечения. Максимальная вели - чина йапряженности магнитного поля эа суженным к оси концом магнита возрастает при.с< около 45-30, от угла скоса начиная с 15 и ниже она почти не растет,и, кроме того, при таких малых-углах скоса существенно увеличиваются продольные размеры и, соответственно, вес экрана системы.

По абсолютной величине макси-.. мальная напряженность магнитного поля эа: торцом магнита виае у магйита с ко нусной поверхностью; чем у магнита прямоугольного профиля, тогда как отношение торцовой" части магнита к наРужному диаметру близко к 2/З.Срез до 1/б от наружного, диаметра (как видно из чертежа) ничтожно меняет со.отношение между максимальной напря женностью магнитного поля за торцами прямоугольного магнита и магнита, имеющего конусный срез. Поэтому разумные пределы целесообразных со- отношений между диаметром, торцовой части магнита и наружным диаметром следует признать от 2/3 до 5/б. При таких соотношениях наиболее эффективно работает кольцевой полюсный наконечник 4, наружный диаметр которого равен диаметру плоской части торца магнитов, с.которой наконечник

4 жестко скреплен. Полюсный наконечник 4 предназначен для улучшения однородности магнитного поля в рабочем канале магнитной системы. он действует одновременно и как полюсный наконечник,более равномерно распределяющий магнитный поток по азимуту по люса магЯита, и как шимма, улучша15 ющая аксиальную симметрию и качество продольного распределения магнитного полн не только в охватываемом ею районе, но и вдоль осевого канала за своими торцамиу и как внутренний экран,"шунтнрующий возмож 0 ные максимумы напряженности в распределении магнитного поля в осевом канале за торцами магнитов. отметим, что искажающие однородное распределение максимумы в величйне магнит

25 ного поля в рабочем канале возможны около внутренних торцов магнитов на длине не более одной трети расстояния между магнитами. нижний предел зависит от радиальной толщины колец, 30 которая определяется по требуемому уровню снижения поперечных дефокусирующих нолей в системе.

do наверняка можно сказать, что -делать коппс"йротяженностьюг, мень3$ шей его радильной толщины не целесообразно, его влияние на симметричность поля в рабочем зазоре в таком случае будет ничтожным, это влияние не почувствует электронный поток.

40 ПоэтомУ Разумные пределы изменения длийй магнитомягких колец представляется целесообразным принять от

-длины, равной радиальной протяженнос.ти кольца до 1/3 длины рабочего зазора. наружный диаметр магнитов и их

45 протяженность, измеренная вдоль ocN . выбираются в зависимости от объема осевого канала и требуемой в этом канале величины напряженности магнитного поля., При выборе размеров осе50 вая протяженйость магнитов 1 и 2 не должна превышать протяженность зазора между магнитами. !

Предлагаемая форма магнитной сис» темы хорошо сочетается с внешними размерами электровакуумных приборов, например ЛоВ-О, а именно . в конусах на оконечных частях магнитной фокусирующей системы (МФС) удачно размещаются начальные части радиатора.

60 охлаждения .коллектора и расширенная

Ьуаичная часть прибора.

Предложенная система обеспечивает уменьшение габаритов и соответственно веса при .одновременном улучшении

65 однородности фокусирующего поля.

- 1 . 714539

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIQA 9 2791718, кл. 315-35 опубл. 1957.

2. Патент США 9 3243639, кл. 315-35, опубл. 1966 (прототип), Формула изобретения

Составитель С.Шитов

Редактор В.Смирягина Техред З.Фанта рр

Ко ектор В.Синицкая

Заказ 9305/54 Тираж 844 Подписное

ЦЯИИПИ ГосударствеиногО комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РауШская наб., д. /

4/5

Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул. Проектная, 4

/ уменьшение габаритов и вша достигается целесообразным выбором формы магнитов. Одновременно шнммы (магнитоМягкие кольца на рабочих полюсах маг" нитов) ограничивают потоки рассеяния в полюсов на экран и позволяют его приблизить к магнитам, чем достигается дополнительное снижение веса и габаритов системы, Кроме того, отсутствие магнитов в рабочей зоне МФС (от рабочего полоса до следующего рабочего полюса, что соответствует расстоянию от катода до коллектора лампы) приводит . к улучшению, однородности поля в этой зоне по азимуту, что еще более уйучмается введением кольцевой вжммы.

Трансформация формы кольца от прямоугольного сечения к сечению с двой- ным конусом приводит к увеличению по абсолютной величине и растягиванию по длине магнитного поля за ра- 20 бочим полюсом магйита, что улучшает однородность магнитного поля в рабочей зоне МФС вдоль ее оси, И эта од". норадность существенно улучшается шиммой.

Магнитная система для создания gg однонаправленного фокусирующего поля, содержащая два соосных кольцевых магнита, намагниченных аксиально в одном направлении, и магнитопровод, соединяющий наружные полюса магнитов, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения веса магнитов и улучшения однородности фокусирующего поля, каждая полюсная поверхность магнитов имеет коническую и плоскую части с соотношением диаметра плоской части к наружному диаметру магнита,от 2/3 до 5/б, образующие конических частей параллельны друг другу и составляют с . осью системы угол, лежащий в пределах от 15 до 45 при отсчете из центра системы от оси к радиусу осевого канала, кроме того, на плоской части внутренних полюсов магнитов установлены магнитонасыщенные магнитсмягкие кольца с наружным диаметром, равным большему диаметру плоской части полюсов и протяженностью каждая не менее радиальной толщины .. колец и не более трети расстояния между магнитами.