RU1333130C - Method of making of magnetic periodic focusing system - Google Patents

Method of making of magnetic periodic focusing system Download PDF

Info

Publication number
RU1333130C
RU1333130C SU3896017A RU1333130C RU 1333130 C RU1333130 C RU 1333130C SU 3896017 A SU3896017 A SU 3896017A RU 1333130 C RU1333130 C RU 1333130C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic field
cycle
magnet
cell
magnets
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.М. Шабанов
Л.В. Поликарпова
Original Assignee
Нпп "Маги"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нпп "Маги" filed Critical Нпп "Маги"
Priority to SU3896017 priority Critical patent/RU1333130C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1333130C publication Critical patent/RU1333130C/en

Links

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: correcting cycles are repeated during process of making of the magnetic system. In the beginning of any cycle, the relation of required amplitude of axial magnetic field is measured in the cell of the system, where magnet is mounted, and values of the same parameters, got in preliminary cycle. Field on the axis of magnet is partially identified in relation to axial magnetic field amplitude in cells of the system according to the values, achieved in the preliminary cycle. The relation is used for determining corrected level of stabilization of any magnet. After axial magnetic field of the system is controlled, achieved error of the system is compared with error, achieved in preliminary cycle by means of subtraction. Repetition is canceled in the cycle, in which the difference is equal to the sum of random components of errors of control equipment. Corrected level of stabilization of magnets is determined for any cycle from the mathematical equation, given in the description of the invention. EFFECT: improved precision of making of focusing system. 2 cl

Description

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. The invention relates to electrical engineering, in particular to methods for manufacturing magnetic periodic focusing systems for generating flows of charged particles, and can be used in the assembly and tuning to a predetermined distribution of the axial magnetic field of MPPS for electron beam devices.

Цель изобретения заключается в повышении точности изготовления МПФС. The purpose of the invention is to improve the accuracy of manufacturing MPPS.

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. To do this, in the method of manufacturing MPFS, providing for the main and corrective cycles of setting the amplitudes of the axial magnetic field, including magnetizing the magnets to saturation, stabilizing them, controlling the stabilization level, installing each magnet in a cell of two pole pieces, monitoring the axial magnetic field of the system, determining the error manufacturing a system, the subsequent adjustment of the axial magnetic field, determining the relationship between the field on the axis of the magnet and the amplitude of the magnetic field in the cell the systems, determining from this ratio the adjusted levels of stabilization of the magnets and stabilization of the magnets to these levels, repeat the corrective cycles, at the beginning of each of them determine additionally the ratio of the axial magnetic field amplitudes required and received in the previous cycle in the cells of the system, the relationship is partially identified by these relations between the field on the axis of the magnet and the amplitudes of the axial magnetic field in the cells of the system, then from this ratio determine the adjusted level of stable each magnet, and after controlling the axial magnetic field of the system, the resulting system error is compared with the error achieved in the previous cycle by subtraction, repetition is stopped on the cycle in which the difference becomes equal to the sum of the random components of the errors of the control means, then the cycles of manufacturing systems with the required values of the amplitudes from typical magnets, and in the first production cycle, the exact value of the levels of stabilization of the magnets is determined from fully identified with Relations between the field on the axis of the magnet and the amplitudes of the axial magnetic field in the cells of the system.

Уровень напряженности магнитного поля, до которого стабилизируют каждый магнит системы на каждом цикле коррекции, определяют из соотношения
(Hi)к=

Figure 00000001
(a -1 ji )кHj,
(1) где (Hi)k - напряженность осевого поля магнита, до которой дополнительно стабилизируют i-й из n магнитов на k-м цикле коррекции;
Hi - требуемое амплитудное значение напряженности магнитного поля в i-й из n ячеек системы,
Figure 00000002
,
(2) где (аji -1)k и (aji -1)k-1 - элементы матриц, скорректированных на k-м и (k-1)-м циклах коррекции соответственно, при этом (аji -1)о - элементы матрицы Ао -1= { aji -1} о, обратной матрице Ao = { aji} o, a (aji)o=
Figure 00000003
, где Нji - напряженность осевого магнитного поля, создаваемого в i-й ячейке магнитом, который помещен в i-ю ячейку и имеет максимальное значение напряженности магнитного поля - Но;
dj=
Figure 00000004
- отношение требуемой величины напряженности поля в i-й ячейке к напряженности поля в этой ячейке, полученной после предыдущего цикла коррекции;
di=
Figure 00000005
- отношение требуемой величины напряженности поля в i-й ячейке к напряженности поля в ней, полученной после предыдущего цикла коррекции.The level of magnetic field strength to which each magnet of the system is stabilized on each correction cycle is determined from the relation
(H i ) k =
Figure 00000001
(a -1 ji ) to H j ,
(1) where (H i ) k is the axial field strength of the magnet, to which the i-th of n magnets is additionally stabilized on the k-th correction cycle;
H i - the required amplitude value of the magnetic field in the i-th of n cells of the system,
Figure 00000002
,
(2) where (a ji -1 ) k and (a ji -1 ) k-1 are the elements of the matrices adjusted on the kth and (k-1) -th correction cycles, respectively, while (a ji -1 ) о - elements of the matrix A о -1 = {a ji -1 } о , inverse matrix A o = {a ji } o , a (a ji ) o =
Figure 00000003
where Н ji is the axial magnetic field strength created in the i-th cell by a magnet, which is placed in the i-th cell and has the maximum value of the magnetic field strength - Н о ;
d j =
Figure 00000004
- the ratio of the required field strength in the i-th cell to the field strength in this cell obtained after the previous correction cycle;
d i =
Figure 00000005
- the ratio of the required field strength in the i-th cell to the field strength in it obtained after the previous correction cycle.

В простейшем варианте данный способ изготовления магнитных периодических фокусирующих систем осуществляют, например, следующим образом. In the simplest embodiment, this method of manufacturing magnetic periodic focusing systems is carried out, for example, as follows.

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 Ао и Ао -1. Из соотношения
Hi =

Figure 00000006
(a -1 ji )oHj (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 Нai в каждой ячейке, определяют погрешность изготовления Sо, равную максимальному значению относительного отклонения поля в ячейке от требуемых значений, определяют годность системы, сравнивая So c SH, где SH - требуемая погрешность изготовления МПФС. Далее по предлагаемому способу проводят один за другим корректирующие циклы.In accordance with widely known methods, MPPS is equipped with typical magnets with similar forms of demagnetization characteristics. A typical magnet is placed in the MPPS prototype from the pole pieces and, by measuring the magnetic field strength at the centers of the cells, the matrices A about and A about -1 are determined. From the relation
H i =
Figure 00000006
(a -1 ji ) o H j (3) determine the levels of additional stabilization of the magnets and stabilize the magnets to these levels. Then, magnets are installed in the cells (assembled) by MPPS, the axial magnetic field of the system is monitored, its amplitudes H ai are measured in each cell, the manufacturing error S о equal to the maximum value of the relative deviation of the field in the cell from the required values is determined, the suitability of the system is determined by comparing S o c S H , where S H is the required manufacturing error of MPPS. Further, the proposed method conducts one after the other corrective cycles.

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 Sо. Если разность | S1-So | > 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 | Sk-Sk-1 | ≅ δ , повторение корректировок прекращают.At the beginning, the matrix A -1 is modified according to the expression (2), and from the expression (1), the stabilization level of each magnet is determined. Then the magnets are stabilized to these levels by removing from the system together with their pole pieces and installing them in turn in the magnetic processing device. After all the magnets are stabilized and each of them is installed in the intended cell (system assemblies), the amplitudes of the axial magnetic field of the system are controlled, during which the error S 1 of the system setting is determined, it is compared with the error S о obtained in the previous cycle. If the difference | S 1 -S o | > δ, where δ is the sum of the random components of the instrumental errors of the means of monitoring the magnetic field of the system and the device for stabilizing the induction of magnets, the correction cycle is repeated in the described sequence. On the cycle with number k, in which the difference | S k -S k-1 | ≅ δ, repetition of adjustments is stopped.

Матрица Ак -1 соотношения (2) является полностью идентифицированной для МПФС данной конструкции, данного типа магнитов, требуемых значений амплитуд H1j. Полностью идентифицированную матрицу Ак -1 - { aij -1} ксоотношения (2) выводят из оперативной памяти ЭВМ на промежуточный носитель информации (перфоленту, магнитный диск).The matrix A to -1 of the relation (2) is fully identified for the MPPS of this design, this type of magnets, the required values of the amplitudes H 1j . The fully identified matrix A to -1 - {a ij -1 } to relation (2) is removed from the main memory of the computer to an intermediate storage medium (punched tape, magnetic disk).

Затем для изготовления в производственных условиях МПФС с идентичными конструктивными и магнитными параметрами вводят в память ЭВМ с носителя полностью идентифицированную рабочую матрицу Ак -1, а также требуемые значения амплитуд Нi.Then, for manufacturing under production conditions, MPPS with identical structural and magnetic parameters, a fully identified working matrix A to -1 is introduced into the computer memory from the carrier, as well as the required values of the amplitudes H i .

В начале первого цикла изготовления МПФС, решая с помощью ЭВМ соотношение (1) с матрицей Ак -1 - для требуемых значений амплитуд Нj, 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 Sмин, равную 0,5-0,6% , при случайной погрешности каждого канала контроля осевого магнитного поля МПФС и магнитов, характеризуемой среднеквадратическим отклонением 0,2-0,3% .At the beginning of the first production cycle of MPPS, solving the relation (1) with a matrix A to -1 using a computer for the required amplitudes H j , determine the exact levels of magnet stabilization. After the magnets are stabilized to these levels, their installation in the appropriate cells of the system during the control process, they obtain a minimum error in the production of MPPS S min equal to 0.5-0.6%, with a random error in each control channel of the axial magnetic field of MPPS and magnets characterized by standard deviation 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 Hj значений амплитуд в первом цикле изготовления, решая соотношение (1) с рабочей матрицей Аn -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 Sмин изготовления МПФС.In the case of using atypical magnets with a wide variation in the forms of demagnetization characteristics for manufacturing MPPS, as well as when setting amplitudes different from the previous required H j values in the first manufacturing cycle, solving relation (1) with the working matrix A n -1 determines the first approximation of the levels accurate stabilization of magnets. Further, manufacturing cycles are carried out similarly to identification cycles. In this case, the cycle is repeated if the minimum error S min of manufacturing MPPS is not achieved in the previous one.

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.The first production cycle in the case of using atypical magnets in most cases provides the required error S 1 ≈ 2-5% of real complex MPPS with the number of cells 25-70. The second manufacturing cycle in this case, as a rule, allows to achieve the minimum manufacturing error.

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. The proposed method has the following technical and economic advantages. It indicates the limit of repetition of corrective cycles, methods for obtaining the exact ratio between the field on the axis of the magnet and the required amplitudes of the axial magnetic field in the cells of the system. It also stipulates the condition and makes it possible to obtain an error in the production of MPPS with the required values of the axial magnetic field amplitudes, provides a monotonous decrease in the relative error in the production of MPPS to the level of random components of the instrumental errors of the means for controlling the amplitudes of the axial magnetic field of the system and induction of stabilization of the magnets, allows in production conditions to go to automated, optimal in accuracy control of the production of real MPFS, does not have the fundamental limitations of the scope on the part of the number of MPFS cells, it increases the efficiency of using the metrological parameters of the applied monitoring tools, allows to improve the quality indicators of serial devices by improving the focus of the electron beam by improving the accuracy of manufacturing MPFS. (56) Melnikov, Yu.A. Permanent magnets of microwave electric devices. - M.: Sov. Radio, 1967, p. 108-109.

Авторское свидетельство СССР N 656123, кл. Н 01 J 23/087, 1979. USSR author's certificate N 656123, cl. H 01 J 23/087, 1979.

Claims (2)

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
(Hi)к=
Figure 00000007
(a -1 ji )кHj ,
где (Hi)k - напряженность осевого поля магнита, до которой дополнительно стабилизируют i-й из n магнитов на k-м цикле коррекции;
Hj - требуемое амплитудное значение напряженности магнитного поля в i-й из n ячеек системы,
Figure 00000008
,
где ( aji -1 )к и ( aji -1 )к-1 - элементы матриц скорректированных на k-м (k-1)-м циклах коррекции соответственно, при этом ( aji -1 )о элементы матрицы A - o 1= { a -1 ji } o , обратной матрице
Ao= a (aji)o=
Figure 00000009
,
где Hji - 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=
Figure 00000010
- отношение требуемой величины напряженности поля в i-й ячейке к напряженности поля в этой ячейке, полученной после предыдущего цикла коррекции;
di=
Figure 00000011
- отношение требуемой величины напряженности поля в i-й ячейке к напряженности поля в ней, полученной после предыдущего цикла коррекции.
1. METHOD FOR PRODUCING A MAGNETIC PERIODIC FOCUSING SYSTEM, including conducting the main and corrective cycles of adjusting the amplitudes of the axial magnetic field in each of its cells, magnetizing the magnets to saturation and stabilizing them, controlling the level of magnet stabilization, installing each magnet in a cell of two pole tips, axial magnetic field of the system, determination of the manufacturing error of the system, subsequent adjustment of the axial magnetic field, determination of the relationship between the field on the axis of the mag the magnitude and amplitude of the magnetic field in the cell of the system, determining from this ratio the adjusted levels of stabilization of the magnets to these levels, characterized in that, in order to improve the accuracy of manufacturing the system, repeat the corrective cycles until the difference in the error of manufacturing the system at the k-th and the (k-1) -th correction cycles become less than the sum of the random components of the errors of the means for controlling the magnetic field strength, while the adjusted level of magnet stabilization at each cycle is determined from the relation
(H i ) k =
Figure 00000007
(a -1 ji ) to H j ,
where (H i ) k is the axial field strength of the magnet, to which the i-th of n magnets is additionally stabilized on the k-th correction cycle;
H j - the required amplitude value of the magnetic field in the i-th of n cells of the system,
Figure 00000008
,
where (a ji -1 ) k and (a ji -1 ) k-1 are the elements of the matrices adjusted on the k-th (k-1) -th correction cycles, respectively, while (a ji -1 ) о are the elements of the matrix A - o 1 = {a -1 ji } o , the inverse of the matrix
A o = a (a ji ) o =
Figure 00000009
,
where H ji is the intensity of the axial magnetic field created in the i-th cell by a magnet, which is placed in the j-th cell and has the maximum value of the magnetic field strength H 0 ;
d j =
Figure 00000010
- the ratio of the required field strength in the i-th cell to the field strength in this cell obtained after the previous correction cycle;
d i =
Figure 00000011
- the ratio of the required field strength in the i-th cell to the field strength in it obtained after the previous correction cycle.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении последующих идентичных систем при определении уровня начальной стабилизации магнитов, в качестве матриц Aо -1 используют полностью идентифицированную матрицу Aк -1 , полученную на последнем k-м цикле коррекции, при изготовлении предыдущей системы.2. The method according to p. 1, characterized in that in the manufacture of subsequent identical systems in determining the level of initial stabilization of the magnets, as the matrices A about -1 , a fully identified matrix A to -1 is used , obtained at the last k-th correction cycle, when manufacturing the previous system.
SU3896017 1985-05-17 1985-05-17 Method of making of magnetic periodic focusing system RU1333130C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3896017 RU1333130C (en) 1985-05-17 1985-05-17 Method of making of magnetic periodic focusing system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3896017 RU1333130C (en) 1985-05-17 1985-05-17 Method of making of magnetic periodic focusing system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1333130C true RU1333130C (en) 1994-05-30

Family

ID=30440254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU3896017 RU1333130C (en) 1985-05-17 1985-05-17 Method of making of magnetic periodic focusing system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1333130C (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU1333130C (en) Method of making of magnetic periodic focusing system
White et al. Absolute Energy Measurement of Alpha Particles from Po 210
Kalimov et al. Dynamic processes in laminated magnets: simulation and comparison with experimental results
JP2760075B2 (en) Ion mass spectrometer
Richardson The status of TRIUMF
CN114325520B (en) Magnet field raising method and device
Cronje et al. ISOCHRONOUS FIELDS FOR THE NAC SEPARATED-SECTOR CYCLOTRON
Van der Heide et al. The Eindhoven minicyclotron project ILEC
CN110727304B (en) Current output correction method for laser driving circuit
JP3465221B2 (en) Ion implanter
Goto et al. Isochronous fields for RIKEN ring cyclotron
Harding et al. Magnetic field strength and shape measurements of the Fermilab main injector quadrupoles
Friesel et al. Isochronism studies at IUCF
Beauvais et al. Studies on halo formation in a long magnetic quadrupole FODO channel. First experimental results
CN115758735A (en) Scanning magnet dynamic identification real-time segmentation slope feedback method and system
SU656128A1 (en) Method of manufacturing magnetic focusing system
CN115203860A (en) Polarized relay tolerance automatic allocation method considering manufacturing cost
Gmuca et al. Low energy accelerator calibration using EBS resonances
CN116840509A (en) Quick stable processing method for scale factors of quartz flexible accelerometer
Decker The physical way of standardizing magnets
Konijn et al. The g-factor of the 19/2− isomeric state in115Sb
RU2079921C1 (en) Method of manufacture of electron gun of o-type microwave oscillator
Koeth Report on the 12-Inch Cyclotron Magnet Study: Measurements, Modeling, and Future plans.
CN117907912A (en) Magnetic field intensity measuring coil calibration method based on pulse strong magnetic field
JPS6215744A (en) Ion implantation apparatus