CN107316729B - 磁环组件和制造磁环组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种磁环组件以及一种制造磁环组件的方法。该磁环组件包括：多个扇形块，所述多个扇形块组装成磁环；以及禁锢环，设置于所述磁环的外围。所述磁环组件用于电子回旋共振离子源双向梯度磁场的产生。该制造磁环组件的方法包括：准备禁锢环；提供多个扇形块；以及将所述多个扇形块在所述禁锢环内组装成磁环。根据本发明的实施例，例如可以提高磁环组件的磁场强度。

Description

磁环组件和制造磁环组件的方法

技术领域

本发明的实施例涉及一种磁环组件以及一种制造磁环组件的方法。

背景技术

离子源，例如全永磁电子回旋共振(APECR)离子源，需要磁环组件。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种磁环组件以及一种制造磁环组件的方法，由此例如可以提高磁环组件的磁场强度。

本发明的实施例提供了一种磁环组件，该磁环组件包括：多个扇形块，所述多个扇形块组装成磁环。

根据本发明的实施例，多个扇形块大小基本相等或多个扇形块中的任意两个对应的圆心角的差值小于360度与多个扇形块的数量的比值的5％。

根据本发明的实施例，多个扇形块是6、12、18、24、30或36个扇形块。

根据本发明的实施例，多个扇形块中的每一个包括多个子扇形块，多个子扇形块沿径向方向排列并组装成一个扇形块。

根据本发明的实施例，对于每一个扇形块，多个子扇形块的沿径向方向上的中心线的尺寸基本相等，或多个子扇形块中的任意两个的沿径向方向上的中心线的尺寸的差值小于该扇形块的沿径向方向上的中心线的尺寸与多个子扇形块的数量的比值的5％。

根据本发明的实施例，在径向方向上相邻的两个子扇形块的接触面为平面或圆柱面。

根据本发明的实施例，多个扇形块中的每一个包括2、3、4或5个子扇形块。

根据本发明的实施例，多个扇形块中的每一个的多个子扇形块粘接在一起形成粘接的扇形块，并且多个粘接的扇形块粘接在一起形成磁环。

本发明的实施例提供了一种制造磁环组件的方法，该制造磁环组件的方法包括：提供多个扇形块；以及将所述多个扇形块组装成磁环。

根据本发明的实施例，所述的制造磁环组件的方法还包括：在将所述多个扇形块组装成磁环之前，分别对多个扇形块充磁。

根据本发明的实施例，提供多个扇形块的步骤包括提供子扇形块，多个子扇形块能够沿径向方向排列并组装成一个扇形块。

根据本发明的实施例，所述的制造磁环组件的方法还包括：在将所述子扇形块组装成磁环之前，分别对子扇形块充磁。

根据本发明的实施例，将所述多个扇形块组装成磁环的步骤包括：将多个扇形块中的每一个的多个子扇形块粘接在一起，形成粘接的扇形块，并且将多个粘接的扇形块粘接在一起，形成磁环。

根据本发明的实施例，多个扇形块大小基本相等或多个扇形块中的任意两个对应的圆心角的差值小于360度与多个扇形块的数量的比值的5％。

根据本发明的实施例，对于每一个扇形块，多个子扇形块的沿径向方向上的中心线的尺寸基本相等，或多个子扇形块中的任意两个的沿径向方向上的中心线的尺寸的差值小于该扇形块的沿径向方向上的中心线的尺寸与多个子扇形块的数量的比值的5％。

采用根据本发明的实施例的磁环组件和制造磁环组件的方法，例如可以提高磁环组件的磁场强度。

附图说明

图1是根据本发明实施例的磁环组件的剖视图；

图2是根据本发明实施例的磁环组件的主视图；

图3是根据本发明实施例的磁环组件的扇形块的主视图；以及

图4是根据本发明实施例的磁环组件的扇形块的侧视图。

具体实施方式

参见图1至4，根据本发明实施例的磁环组件包括：多个扇形块10，所述多个扇形块10组装成磁环1，磁环1可以是圆环以及可以是永磁环。中心孔可以是圆孔。磁环1可以由磁钢制成，例如N50M、N42SH等。根据本发明的实施例，多个扇形块10大小基本相等或多个扇形块10中的任意两个对应的圆心角的差值小于360度与多个扇形块10的数量的比值的2％、5％、10％或任意合适的百分比。多个扇形块10可以是6、12、18、24、30或36个扇形块10，或更多个扇形块10或其它数量的扇形块10。磁环1可以是辐射型磁环，例如如图2、3中的箭头所示的扇形块10的磁力线方向均径向向内，即径向外侧的端部是S极，而径向内侧的端部是N极(参见图3)。作为选择，扇形块10的磁力线方向也可以均径向向外。

参见图1至4，根据本发明的实施例，多个扇形块10中的每一个包括多个子扇形块11，多个子扇形块11沿径向方向(磁环1的径向方向)排列并组装成一个扇形块10。扇形块11沿径向方向的四个表面可以是平面。对于每一个扇形块11，多个子扇形块11的沿径向方向上的中心线的尺寸基本相等，或多个子扇形块11中的任意两个的沿径向方向上的中心线的尺寸的差值小于该扇形块10的沿径向方向上的中心线的尺寸与多个子扇形块11的数量的比值的2％、5％、10％或任何合适的百分比。在径向方向上相邻的两个子扇形块11的接触面111可以为平面或圆柱面。多个扇形块10中的每一个可以包括2、3、4或5个子扇形块11，或更多个子扇形块11。根据本发明的实施例，多个扇形块10中的每一个的多个子扇形块11粘接在一起形成粘接的扇形块10，并且多个粘接的扇形块10粘接在一起形成磁环1。上述实施例中，多个扇形块10大小基本相等，但是多个扇形块10大小也可以不同，例如多个扇形块10对应的圆心角可以不同。此外，上述实施例中，对于每一个扇形块11，多个子扇形块11的沿径向方向上的中心线的尺寸基本相等，然而，对于每一个扇形块11，多个子扇形块11的沿径向方向上的中心线的尺寸也可以不同。

如图1、2所示，根据本发明实施例的磁环组件还可以包括外壳2，该外壳2包括套筒21，磁环1配合在套筒21中。外壳2可以由铝或铝合金制成。

参见图1至4，根据本发明实施例的制造磁环组件的方法包括：提供多个扇形块10；以及将所述多个扇形块10组装成磁环1。制造磁环组件的方法还可以包括：在将所述多个扇形块10组装成磁环1之前，分别对多个扇形块10充磁。根据本发明的实施例，提供多个扇形块10的步骤包括提供子扇形块11，多个子扇形块11能够沿径向方向排列并组装成一个扇形块10。制造磁环组件的方法还可以包括：在将所述子扇形块11组装成磁环1之前，分别对子扇形块11充磁。将所述多个扇形块10组装成磁环1的步骤可以包括：将多个扇形块10中的每一个的多个子扇形块11粘接在一起，形成粘接的扇形块10，并且将多个粘接的扇形块10粘接在一起，形成磁环1。如果采用永磁体的扇形块10和子扇形块11，可以省去充磁步骤。

下面参照图1至4描述根据本发明的一个示例的制造一种特定的磁环组件的方法的具体步骤。

1.根据所需求磁环的技术指标，通过模拟计算确定合适的磁环规格，如内径和外径、磁环的厚度以及制造磁环的磁钢的型号等；

2.将该磁环按照特定角度等分为大小相同的扇形块10。将一个完整的磁环等分为12的整数倍个扇形块，对扇形块10饱和充磁，并将已经充磁的扇形块10集成为1个完整的磁环1。

a.若等分数目等于12个扇形块，则可以利用工装将饱和充磁后的扇形块粘接成为一个完整的磁环；

b.若等分数大于12个扇形块，则可以将磁环等分为24或36个扇形块。将24或36个扇形块饱和充磁，并以二合一的形式，组成12个或18个双联扇形块，再将该12个或18个双联扇形块粘接成为完成的磁环1；或者将36个扇形块饱和充磁，并以三合一的形式，组成12个三联扇形块，再将该12个三联扇形块粘接成为完整的磁环1。

3.对每一个等分后的扇形块10，可以根据其充磁长度、将扇形块10沿径向等间距分解为2个或3个或更多个子扇形块11，通过子扇形块11的粘接工装，可将该2个或3个或更多个子扇形块11粘接成为1个完整的扇形块。再将该完整的扇形块以独立的形式或双联扇形块、三联扇形块的形式集成为一个完整的磁环1。

根据本发明的实施例，可以利用例如厌氧胶，将多个扇形块中的每一个的多个子扇形块粘接在一起，形成粘接的扇形块，并且将多个粘接的扇形块粘接在一起，形成磁环。由此，可以减小扇形块以及子扇形块之间的间隙。

离子源的永磁环不仅需要径向分布，还需要达到千高斯甚至更高的磁场，根据本发明实施例的单个磁环的轴向磁场可达到千高斯，由此获得的全永磁离子源可在加速器装置上提供良好的磁场。

根据本发明的实施例，可以实现全永磁磁环的制作，通过对(诸如辐射型磁环的)磁环的分解、充磁、粘接和集成等工艺，并通过模拟计算，可满足(诸如辐射型永磁环的)磁环的要求。

采用根据本发明的实施例的磁环组件以及制造磁环组件的方法，单个磁环的轴向磁场就可达到6000高斯以上。根据本发明的实施例的磁环组件以及制造磁环组件的方法，该方法的可操作性强，磁环的平整度高，磁环半径可调，磁环的磁场强度高，易于在加速器装置上集成。

采用根据本发明的实施例的磁环组件以及制造磁环组件的方法，有效解决了一定充磁机的极限充磁长度问题，使得每个扇块都被饱和充磁从而能够达到较高的磁场(例如可达6000高斯以上)。另外，采用多个扇形块和/或多个子扇形块不但可以实现辐射取向固定的轴向磁环充磁，而且可以实现非固定磁化方向的多极磁环的生产(例如为离子源提供径向磁约束的六极磁铁)。

Claims (11)

1.一种磁环组件，包括：

多个扇形块，所述多个扇形块组装成磁环，以及

禁锢环，设置于所述磁环的外围；

其中，多个扇形块中的每一个包括多个子扇形块，多个子扇形块沿径向方向排列并组装成一个扇形块，对于每一个扇形块，多个子扇形块的沿径向方向上的中心线的尺寸基本相等，或多个子扇形块中的任意两个的沿径向方向上的中心线的尺寸的差值小于该扇形块的沿径向方向上的中心线的尺寸与多个子扇形块的数量的比值的5％，且所述子扇形块的尺寸符合设定充磁机的极限充磁长度，达到饱和充磁，对于每一个扇形块，多个子扇形块沿径向方向上的磁化方向一致；所述磁环组件用于电子回旋共振离子源双向梯度磁场的产生。

2.根据权利要求1所述的磁环组件，其中：

多个扇形块大小基本相等或多个扇形块中的任意两个对应的圆心角的差值小于360度与多个扇形块的数量的比值的5％。

3.根据权利要求1所述的磁环组件，其中：

多个扇形块是6、12、18、24、30或36个扇形块。

4.根据权利要求1所述的磁环组件，其中：

在径向方向上相邻的两个子扇形块的接触面为平面或圆柱面。

5.根据权利要求1所述的磁环组件，其中：

多个扇形块中的每一个包括2、3、4或5个子扇形块。

6.根据权利要求1所述的磁环组件，其中：

多个扇形块中的每一个的多个子扇形块粘接在一起形成粘接的扇形块，并且多个粘接的扇形块粘接在一起形成磁环。

7.一种制造磁环组件的方法，所述磁环组件用于电子回旋共振离子源双向梯度磁场的产生，该方法包括：

准备禁锢环；

提供多个扇形块；以及

将所述多个扇形块在所述禁锢环内组装成磁环，

其中，提供多个扇形块的步骤包括提供子扇形块，多个子扇形块能够沿径向方向排列并组装成一个扇形块，对于每一个扇形块，多个子扇形块的沿径向方向上的中心线的尺寸基本相等，或多个子扇形块中的任意两个的沿径向方向上的中心线的尺寸的差值小于该扇形块的沿径向方向上的中心线的尺寸与多个子扇形块的数量的比值的5％，且所述子扇形块的尺寸符合设定充磁机的极限充磁长度，达到饱和充磁，对于每一个扇形块，多个子扇形块沿径向方向上的磁化方向一致。

8.根据权利要求7所述的制造磁环组件的方法，还包括：

在将所述多个扇形块组装成磁环之前，分别对多个扇形块充磁。

9.根据权利要求7所述的制造磁环组件的方法，还包括：

在将所述子扇形块组装成磁环之前，分别对子扇形块充磁。

10.根据权利要求9所述的制造磁环组件的方法，其中：

将所述多个扇形块组装成磁环的步骤包括：

将多个扇形块中的每一个的多个子扇形块粘接在一起，形成粘接的扇形块，并且将多个粘接的扇形块粘接在一起，形成磁环。

11.根据权利要求7所述的制造磁环组件的方法，其中：

多个扇形块大小基本相等或多个扇形块中的任意两个对应的圆心角的差值小于360度与多个扇形块的数量的比值的5％。