SU693549A1 - Квадрупольна линза на посто нных магнитах - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к технике фокусировки и транспортировки пучков ускоренных , зар женных частиц и может быть использовано в фокусирующих устройствах, например, жестко-фокусирующих каналах линейных ускорителей, а также в ионопроводах .

Известна квадрупольна  линза, содержаща  .магнитом гкое  рмо и .магнитотвердые полюса в виде брусков пр моугольного сечени  1 .

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой  вл етс  линза, содержаща  однородно намагниченные перпендикул рно диаметральному сечению круглые цилиндрические стержни, установленные в  чейках немагнитного держател  нараллельно оси линзы, на одинаковых рассто ни х от этой оси, равномерно по азимуту , а также цилиндрическое магнитом гкое  рмо, насаживаемое на держатель снаружи 2.

Однако эта линза обладает тем недостатком , что разложени  компонент Bf.(r,tf) и

Ви(г,р) .магнитного пол  B(r,if,2) в средне части апертурного пространства в р ды

,

S(

БгСг.Ч ) - дО., г

«iHH Со5(), ,)

где Г - радиус, отсчитываемый от оси .ппзы .

р-пол рный угол, сугоч| ты:;,:1. одной из медианных п.юскостеГ ,

содержат нслинейн1 1е по г 1-;1| ;о П,чос;ч1 члены, например, соответстрлющп. ч - 1 .: 3...: т. е. и естую, дес тую. ..и1;: и т. д. гармоники. Другой исдост;ич)к со тоит в необходимости зa.Iык;ll и i магпп i ных нотоков, создаваемых полюсами oi мост е.и. но толстым  р.мом, что увеличивает внешний диаметр и вес линзы.

Цель изобретени  -- yMOHv.iiieiine пе.шнейности магнитного пол  линзы, у.меиыпоние толщины  рма, внещнего ди.метра и иоса квадрунольной линзы, а также уве.шчение и регулировка величин ; град1 е;1та ма нитного пол .

Постав.ченна  цель лостшаск-  гс. r. в  чейках держател  уста(и;, 4 - iiii i:ii 1, 2, 3...) стержней, а вектор намагниченности каждого стержн  составл ет с пол рной осью, наклоненной под 45° к медианной оси, угол в три раза больший пол рного угла центра сечени  этого стержн , кроме того в держателе может быть установлено два или более р дов стержней, причем в линзе установлено устройство, позвол ющее смеН1 .ать в азимутальном направлении один р д или группу р дов стержней относительно другого р да или группы р дов стержней. На фиг. 1 изображено сечение двенадцатнстержневой квадрупольной линзы, а на фиг. 2 - сечение двухр дной линзы. 1 14адрупольна  линза, у которой уничюжены , например, шеста  и дес та  гармоники фокусирующего магнитного пол , содержит двенадцать стержней 1, держатель 2 и  рмо 3. Пол рна  ось ОХ проходит посередине между двум  соседними стержн ми . Однако ось ОХ может проходить и через центр стержн . Магнитные свойства линз в этих двух случа х идентичны. Материалом стержней служит анизотропный сплав, например SmCos, имеющий малое (10-20%) изменение намагниченности на участке размагничивани  предельной петли гистерезиса в пределах изменени  напр женности магнитного нол  от нул  до коэрцитивной силы по индукции. Градиент фокусирующего магнитного пол  может быть увеличен в случае, если его величина недостаточна, путем установки в держателе 2 дополнительного р да стержней 4. В такой линзе градиент магнитного фокусирующего пол  равен сумме градиентов полей, создаваемых отдельно каждым р дом стержней. Количество дополнительных р дов может быть более одного, а количество стержней в каждом из них должно быть не меньше количества стержней основного р да. Градиент фокусирующего магнитного пол  можно сделать регулируемым путем поворота одного р да стержней (или одной группы р дов) относительно другого (или другой группы р дов) на определенный угол. Максимальный градиент имеет место при совпадении по направлению магнитных потоков внутреннего и внещнего р дов стержней , а при угле относительного поворота этих р дов, равно О, градиент вычисл етс  по формуле G ,&гСо8гЭ , где GI и GZ - градиенты полей, создаваемых отдельно каждым р дом. В такой линзе возможна регулировка градиента от Gi+(2 До GI-GZ. Коэффициент 3 рассе ни  магнитного потока , создаваемого полюсами известной квад рупольной линзы, определ емый как отношение 3 , где р(полный поток) -поток сквозь нейтральное сечение полюса, Ф (полезный поток) та часть потока Ф„, котора  уходит в апертуру линзы, так что полезный не меньше четырех поток составл ет менее 25°/о полного. В предлагаемой квадрупольной линзе при количестве стержней больще восьми в отсутствие  рма полезный магнитный поток индукции сквозь медианную плоскость в пределах радиуса апертуры не менее, чем в четыре раза больше рассе нного потока сквозь ту же плоскость, так что, с одной стороны, предлагаема  линза существенно эффективнее использует создаваемый стержн ми магнитный поток, а с другой стороны, она имеет малый поток рассе ни , и поэтому  рмо можно не примен ть. Градиент GC предлагаемой линзы, содержащей не менее одного р да с одинаковым и равным NP количеством стержней в каждом из нИх, при условии, что смежные стержни одного и того же р да, а также соседних р дов касаютс  друг друга, выражаетс  формулой G г Si.n jfp (Га S где а -радиус апертуры, dA-внешний диаметр линзы. В линзе с полюсами в виде брусков градиент ОБ определ етс  выражением tf.-ia -Сча-к -гб/В  дезСи W- коэффициенты ослаблени  магнитодвижущей силы и рассе ни  магнитного потока, соответственно; HC(- напр женность магнитного пол , соответствующа  точка на кривой размагничивани  с максимальным энергетическим произведением; Bj)-рабочее значение индукции в Сак-длина полюсного наконечника вдоль оси симметрии его сечени . Из анализа этих выражений вытекает, что при условии - -21 siajg о. г г : j,Hd Например, в случае, если В  18-10 Г и применен сплав SmCo с параметра.ми 4л I 9-10 YC ,oHd 4,5-10, предлагаема  линза даст большую величину градиента независимо от количества стержней в р ду при условии , поскольку на практике хорошо выполн ютс  неравенства а 1,5 и 4, а при соотношении, например, 4 получим 2,5.