WO2022126215A1 - Undulator, control system, operating method for an undulator, and method for assembling magnetic blocks - Google Patents

Undulator, control system, operating method for an undulator, and method for assembling magnetic blocks Download PDF

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James Francisco CITADINI
Flávio RODRIGUES
Milton Cesar ROCHA
André Luis MESA
Reinaldo BASILIO
João Roberto Furaer JUNIOR
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Cnpem - Centro Nacional De Pesquisa Em Energia E Materiais
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Abstract

The present invention describes a Delta undulator with geometry optimized to withstand the stresses resulting from the magnetic forces applied to the structure of the Delta undulator. Specifically, the present invention includes a Delta model undulator for synchrotron machines, a control system for a Delta undulator, an operating method for a Delta undulator, and a method for assembling magnetic blocks in a support for magnetic blocks. The present invention pertains to the fields of material physics and particles.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção Invention Patent Descriptive Report
ONDULADOR, SISTEMA PARA CONTROLE, PROCESSO DE OPERAÇÃO DE UM ONDULADOR E MÉTODO DE MONTAGEM DE BLOCOS MAGNÉTICOS CORRUDER, CONTROL SYSTEM, OPERATION PROCESS OF AN CORRUDER AND MAGNETIC BLOCK ASSEMBLY METHOD
Campo da Invenção Field of Invention
[0001] A presente invenção descreve onduladores, um sistema de controle, um processo de operação de um ondulador e um método de montagem de blocos magnéticos em um suporte para blocos magnéticos, mais especificamente nos campos de física de partículas e física de materiais. [0001] The present invention describes inverters, a control system, a process for operating an inverter and a method of mounting magnetic blocks on a magnetic block holder, more specifically in the fields of particle physics and materials physics.
Antecedentes da Invenção Background of the Invention
[0002] Os presentes avanços na física de partículas auxiliam no entendimento do universo e de sua história. Atualmente, sistemas de aceleração de partículas são utilizados para diversos fins, como a realização de espectroscopia de fotoemissão, além de estudos sobre a absorção de raios X, que auxiliam na descoberta da estrutura eletrônica de materiais, proporcionando um espaço para o avanço das tecnologias na área da ciência dos materiais. Entretanto, com o aumento na necessidade de atingir maiores energias e maior fluxo de fótons por exemplo, se faz latente a criação de estruturas capazes de proporcionar monitoramento e controle das propriedades dos mecanismos que são utilizados em aceleradores de partículas [0002] The present advances in particle physics help to understand the universe and its history. Currently, particle acceleration systems are used for various purposes, such as the performance of photoemission spectroscopy, in addition to studies on the absorption of X-rays, which help in the discovery of the electronic structure of materials, providing a space for the advancement of technologies in area of materials science. However, with the increase in the need to reach higher energies and greater photon flux, for example, the creation of structures capable of providing monitoring and control of the properties of the mechanisms that are used in particle accelerators is latent.
[0003] Um instrumento fundamental para este estudo é o ondulador. Este instrumento proporciona a possibilidade de alterar as características do feixe de partículas, tal qual a polarização do feixe, e possibilitar desvios na trajetória do feixe. Além disso, a interação do feixe de partículas com o ondulador pode ser utilizada para estudos da emissão de radiação das partículas do feixe. Estas interações são obtidas através de um campo magnético alternado que se forma no interior do ondulador, e é possível alterar a disposição das linhas do campo para modificar cada um dos fatores mencionados anteriormente. [0003] A fundamental instrument for this study is the corrugator. This instrument provides the possibility of altering the characteristics of the particle beam, such as the beam polarization, and enabling deviations in the beam path. Furthermore, the interaction of the particle beam with the undulator can be used to study the radiation emission of the beam particles. These interactions are obtained through an alternating magnetic field that forms inside the undulator, and it is possible to change the arrangement of the field lines to modify each of the factors mentioned above.
[0004] No contexto de onduladores, a estrutura mecânica que fornece suporte ao bloco magnético é de significativa importância, uma vez que está sujeita a forças de magnitude elevada. Neste caso, a intensidade do feixe está limitada a um parâmetro da resistência e da rigidez da estrutura mecânica do ondulador. Outra limitação é a magnitude do campo magnético, que é limitada pelas tecnologias de geração do campo magnético, entre outros fatores. [0004] In the context of corrugators, the mechanical structure that provides Magnetic block support is of significant importance as it is subject to forces of high magnitude. In this case, the intensity of the beam is limited to a parameter of strength and rigidity of the mechanical structure of the inverter. Another limitation is the magnitude of the magnetic field, which is limited by magnetic field generation technologies, among other factors.
[0005] Anteriormente à presente invenção, uma das soluções ao problema da magnitude do campo magnético é a utilização de uma câmara de vácuo compreendendo os elementos magnéticos. Outra solução utilizada pelo estado da técnica é utilizar uma câmara de criogenia para aumentar o campo remanescente. Outra solução ainda é a utilização de efeitos de supercondutividade para diminuir as perdas envolvidas no processo. [0005] Prior to the present invention, one of the solutions to the problem of the magnitude of the magnetic field is the use of a vacuum chamber comprising the magnetic elements. Another solution used by the state of the art is to use a cryogenics chamber to increase the remaining field. Another solution is the use of superconductivity effects to reduce the losses involved in the process.
[0006] Em relação à natureza do campo magnético, antecedentes utilizam eletroímãs como geradores de campo magnético, enquanto outros antecedentes se utilizam de imãs permanentes como geradores. [0006] Regarding the nature of the magnetic field, antecedents use electromagnets as magnetic field generators, while other antecedents use permanent magnets as generators.
[0007] Na busca pelo estado da técnica em literaturas científica e patentária, foram encontrados os seguintes documentos que tratam sobre o tema: [0007] In the search for the state of the art in scientific and patent literature, the following documents were found that deal with the subject:
[0008] O documento Hara et al. 2001 , intitulado “In-vacuum X-ray helical undulator for high flux beamline at SPring-8’, publicado em “Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 467-468 (2001) 165-168’ revela urn ondulador helicoidal de raios X sob vácuo desenvolvido para um feixe linear de luz de alto fluxo (BL40XU) de SPring-8. Como o BL40XU não é equipado com um monocromador para fornecer alto fluxo de fótons, a radiação fundamental no eixo do ondulador helicoidal é usada diretamente para experimentos após ser focada por espelhos horizontais e verticais. A presente invenção permite alcançar avanços técnicos frente ao referido documento, permitindo solucionar problemas técnicos do estado da arte. [0008] The document Hara et al. 2001, titled “In-vacuum X-ray helical undulator for high flux beamline at SPring-8', published in “Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 467-468 (2001) 165-168' reveals a helical X-ray undulator under vacuum developed for a high-flux linear beam of light (BL40XU) from SPring-8. As the BL40XU is not equipped with a monochromator to provide high photon flux, the fundamental radiation in the helical undulator axis is used directly for experiments after being focused by horizontal and vertical mirrors. The present invention makes it possible to achieve technical advances in relation to the aforementioned document, allowing to solve technical problems of the state of the art.
[0009] O documento Temnykh et al. 2010, intitulado “Delta undulator model: Magnetic field and beam test results” revela um modelo em escala de ímã Ondulador de Polarização Elíptica (EPU) em vácuo desenvolvido para feixe linac (ondulador Delta). Para avaliar as propriedades mecânicas, de vácuo e magnéticas do ímã, o modelo reduzido em escala, com 30 cm e com uma lacuna redonda de 5 mm de diâmetro e um período de 2,4 cm foi construído e testado. No artigo, é descrito o design do ímã, as técnicas e as configurações usadas para a medição do campo magnético e os resultados do teste de feixe. A presente invenção permite alcançar avanços técnicos frente ao referido documento, permitindo solucionar problemas técnicos do estado da arte. [0009] The document Temnykh et al. 2010 titled “Delta undulator model: Magnetic field and beam test results” reveals a scale model of a vacuum Elliptical Polarization Undulator (EPU) magnet developed for linear beam (Delta undulator). To evaluate the mechanical, vacuum and magnetic properties of the magnet, a scaled-down 30 cm model with a 5 mm diameter round gap and a 2.4 cm period was built and tested. The article describes the magnet design, the techniques and settings used for magnetic field measurement, and the beam test results. The present invention makes it possible to achieve technical advances in relation to the aforementioned document, allowing to solve technical problems of the state of the art.
[0010] O documento Lee et al. 2014, intitulado “Numerical investigation of the radiation characteristics of a variable-period helical undulator” revela urn ondulador helicoidal com capacidade de período variável para gerar radiação de alta potência na faixa de terahertz. O referido documento apresenta um código de simulação para a emissão espontânea de um feixe de elétrons dentro de um ondulador a fim de caracterizar o desempenho do ondulador. A presente invenção permite alcançar avanços técnicos frente ao referido documento, permitindo solucionar problemas técnicos do estado da arte. [0010] The document Lee et al. 2014, entitled “Numerical investigation of the radiation characteristics of a variable-period helical undulator” reveals a helical undulator with variable period capability to generate high-power radiation in the terahertz range. The referred document presents a simulation code for the spontaneous emission of an electron beam inside an inverter in order to characterize the performance of the inverter. The present invention makes it possible to achieve technical advances in relation to the aforementioned document, allowing to solve technical problems of the state of the art.
[0011] O documento Bahrdt et al. 2018, intitulado “Cryogenic permanent magnet and superconducting undulators” discorre sobre a combinação da tecnologia CPMU (onduladores baseados em ímã permanente resfriados criogenicamente) e a tecnologia de SCUs (onduladores supercondutores) visando proporcionar flexibilidade na escolha de onduladores avançados para instalações de fontes de luz novas e atualizadas. A presente invenção permite alcançar avanços técnicos frente ao referido documento, permitindo solucionar problemas técnicos do estado da arte. [0011] The Bahrdt et al. 2018, entitled “Cryogenic permanent magnet and superconducting undulators” discusses the combination of CPMU technology (cryogenically cooled permanent magnet-based undulators) and SCUs (superconducting undulators) technology to provide flexibility in choosing advanced undulators for light source installations. new and updated. The present invention makes it possible to achieve technical advances in relation to the aforementioned document, allowing to solve technical problems of the state of the art.
[0012] O documento Nuhn et al. 2015, intitulado “Commissioning Of The Delta Polarizing Undulator At LCLS” revela um ondulador compacto de 3,2 m de comprimento (baseado no projeto Cornell University Delta) que fornece controle do grau de polarização e valor de K. Usado sozinho, ele produz radiação totalmente polarizada no estado selecionado (linear, circular ou elíptico), mas em baixa intensidade. Para aumentar a potência de saída em ordens de magnitude, o feixe de elétrons é micro-agrupado por vários (~ 10) segmentos do ondulador LCLS a montante operados no regime FEL linear. Como subproduto inevitável, este processo de microbunching produz quantidades moderadas de radiação polarizada horizontalmente linear que se mistura com a radiação produzida pelo ondulador Delta. A eliminação total do componente polarizado linear foi alcançada por meio da separação espacial combinada com a colimação transversal. O artigo descreve ainda outros métodos testados durante o comissionamento. A presente invenção permite alcançar avanços técnicos frente ao referido documento, permitindo solucionar problemas técnicos do estado da arte. [0012] The document Nuhn et al. 2015 entitled “Commissioning Of The Delta Polarizing Undulator At LCLS” unveils a 3.2m long compact undulator (based on the Cornell University Delta project) that provides control of polarization degree and K value. Used alone, it produces radiation fully polarized in the selected state (linear, circular or elliptical), but at low intensity. To increase the output power by orders of magnitude, the electron beam is micro-bundled by several (~10) undulator segments. Upstream LCLS operated in the linear FEL regime. As an unavoidable by-product, this microbunching process produces moderate amounts of horizontally linearly polarized radiation that mixes with the radiation produced by the Delta undulator. Total elimination of the linear polarized component was achieved through spatial separation combined with transverse collimation. The article also describes other methods tested during commissioning. The present invention makes it possible to achieve technical advances in relation to the aforementioned document, allowing to solve technical problems of the state of the art.
[0013] A presente invenção apresenta um avanço em relação aos antecedentes adotando uma geometria em delta, utilizando mecanismos para alteração das posições dos imãs permanentes, habilitando modificações na trajetória e polarização do feixe. Além disso, apresenta uma geometria estrutural otimizada de alta rigidez, de forma a suportar os esforços solicitantes gerados pela força magnética. Além disso, apresenta a possibilidade de realização do procedimento de obtenção de espectros de fotoemissão com resolução angular, uma das técnicas mais poderosas para investigação da estrutura eletrônica de materiais [0013] The present invention presents an advance in relation to the previous ones, adopting a delta geometry, using mechanisms to change the positions of permanent magnets, enabling changes in the trajectory and polarization of the beam. In addition, it has an optimized structural geometry of high rigidity, in order to withstand the forces generated by the magnetic force. In addition, it presents the possibility of carrying out the procedure for obtaining photoemission spectra with angular resolution, one of the most powerful techniques for investigating the electronic structure of materials.
[0014] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica. [0014] Thus, from what can be seen from the researched literature, no documents were found anticipating or suggesting the teachings of the present invention, so that the solution proposed here has novelty and inventive step compared to the state of the art.
Sumário da Invenção Summary of the Invention
[0015] Dessa forma, a presente invenção resolve os problemas do estado da técnica a partir de um ondulador, de modelo delta, para atuação em aceleradores de partículas e máquinas síncrotron, que apresenta geometria otimizada capaz de resistir aos esforços solicitados pela força magnética no bloco magnético (12), e conjuntos de peças que proporcionam mudança da posição dos blocos magnéticos (12) para diferentes situações de operação. [0016] Em um primeiro objeto, a invenção apresenta um ondulador, de modelo Delta, para máquinas síncrotron que compreende: ao menos um bloco magnético (12); ao menos um suporte para o bloco magnético (10); ao menos um conjunto de movimentação (20) do suporte para o bloco magnético (10); ao menos um conjunto de sustentação (30); em que: cada bloco magnético (12) é associado a um suporte para o bloco magnético (10); cada suporte para o bloco magnético (10) é associado a uma pluralidade de conjuntos de movimentação; e cada suporte para o bloco magnético (10) é associado a uma pluralidade de conjuntos de sustentação (30). [0015] In this way, the present invention solves the problems of the state of the art from an undulator, of delta model, for operation in particle accelerators and synchrotron machines, which presents optimized geometry capable of resisting the forces requested by the magnetic force in the magnetic block (12), and sets of parts that provide changing the position of the magnetic blocks (12) for different operating situations. [0016] In a first object, the invention presents an undulator, Delta model, for synchrotron machines comprising: at least one magnetic block (12); at least one support for the magnetic block (10); at least one drive assembly (20) from the support to the magnetic block (10); at least one support assembly (30); wherein: each magnetic block (12) is associated with a support for the magnetic block (10); each support for the magnetic block (10) is associated with a plurality of drive assemblies; and each support for the magnetic block (10) is associated with a plurality of support assemblies (30).
[0017] Em um segundo objeto, a invenção apresenta um sistema para controle de um ondulador delta que compreende: ao menos um conjunto de sensores; ao menos uma interface de entradas e saídas de parâmetros de controle ao menos uma estação de monitoramento; em que: o conjunto de sensores capta sinais físicos resultantes do estado de operação do ondulador delta e envia para a estação de monitoramento e para a interface de entradas e saídas; e a interface de entradas e saídas e saída de parâmetros de controle está associada ao conjunto de movimentação (20) para alterar as condições de operação do ondulador delta. [0017] In a second object, the invention presents a system for controlling a delta undulator comprising: at least one set of sensors; at least one interface for inputs and outputs of control parameters at least one monitoring station; where: the set of sensors captures physical signals resulting from the operating state of the delta inverter and sends it to the monitoring station and to the I/O interface; and the interface of inputs and outputs and output of control parameters is associated with the movement set (20) to change the operating conditions of the delta inverter.
[0018] Em um terceiro objeto, a invenção apresenta um processo para operação de um ondulador delta, que compreende as etapas de: seleção de uma pluralidade de parâmetros de controle, feita por uma interface de entradas e saídas associada a um conjunto de sensores e a um conjunto de movimentação (20); e monitoramento dos sinais resultantes do estado de operação do ondulador delta, feito por uma estação de monitoramento associada ao conjunto de sensores. [0018] In a third object, the invention presents a process for operating a delta undulator, which comprises the steps of: selection of a plurality of control parameters, made by an input and output interface associated with a set of sensors and to a drive assembly (20); and monitoring of the signals resulting from the operating state of the delta inverter, performed by a monitoring station associated with the set of sensors.
[0019] Em um quarto objeto, a presente invenção apresenta um método de montagem de blocos magnéticos (12) em um suporte para bloco magnético (10) de um ondulador modelo Delta, o referido método compreendendo as etapas de: posicionamento de um dispositivo de fixação do bloco magnético (11 ) sobre um suporte para bloco magnético (10), sendo o dispositivo de fixação do bloco magnético (1 1 ) de seção transversal trapezoidal dotada de cavidade em sua face superior que se associa aos blocos magnéticos (12); ajuste da posição de cada bloco magnético (12) ao longo do dispositivo de fixação de blocos magnéticos (1 1 ) por meio de um dispositivo de montagem capaz de mover cada bloco magnético (12) em um eixo horizontal X; ajuste da posição vertical de cada bloco magnético (12) em relação ao dispositivo de fixação de blocos magnéticos[0019] In a fourth object, the present invention presents a method of assembling magnetic blocks (12) on a magnetic block support (10) of a Delta model undulator, said method comprising the steps of: positioning a device of fixing the magnetic block (11) on a magnetic block holder (10), the fixing device being magnetic block (11) of trapezoidal cross-section provided with a cavity on its upper face that is associated with the magnetic blocks (12); adjusting the position of each magnetic block (12) along the magnetic block fixing device (11) by means of a mounting device capable of moving each magnetic block (12) on a horizontal axis X; adjustment of the vertical position of each magnetic block (12) in relation to the magnetic block clamping device
(1 1 ) por meio do dispositivo de montagem capaz de mover cada bloco magnético(1 1 ) by means of the mounting device capable of moving each magnetic block
(12) em um eixo vertical Y; e fixação de cada bloco magnético (12) ao dispositivo de fixação do bloco magnético (1 1 ) por um par de grampos que é disposto nas laterais inferiores dos blocos magnéticos (12) e parafusado às laterais superiores do dispositivo de fixação (1 1 ). (12) on a vertical Y axis; and fixing each magnetic block (12) to the magnetic block fixture (11) by a pair of clips which are arranged on the lower sides of the magnetic blocks (12) and screwed to the upper sides of the fixture (11) .
[0020] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e serão descritos detalhadamente a seguir. [0020] These and other objects of the invention will be immediately appreciated by those skilled in the art and will be described in detail below.
Breve Descrição das Figuras Brief Description of Figures
[0021] São apresentadas as seguintes figuras: [0021] The following figures are presented:
[0022] A figura 1 mostra uma visão em perspectiva do ondulador delta. [0022] Figure 1 shows a perspective view of the delta undulator.
[0023] A figura 2 mostra uma visão lateral do ondulador delta. [0023] Figure 2 shows a side view of the delta undulator.
[0024] A figura 3 mostra uma visão superior do ondulador delta. [0024] Figure 3 shows a top view of the delta undulator.
[0025] A figura 4 mostra uma visão posterior do ondulador delta. [0025] Figure 4 shows a rear view of the delta crimper.
[0026] A figura 5 mostra uma visão em perspectiva do ondulador delta com ênfase no dispositivo de suportação e nivelação (40). [0026] Figure 5 shows a perspective view of the delta undulator with emphasis on the support and leveling device (40).
[0027] A figura 6 mostra uma concretização de um conjunto de sustentação (30) do ondulador delta. [0027] Figure 6 shows an embodiment of a support assembly (30) of the delta undulator.
[0028] A figura 7 mostra uma concretização do conjunto de movimentação (20). [0028] Figure 7 shows an embodiment of the movement set (20).
[0029] A figura 8 mostra uma concretização da guia linear (13). [0029] Figure 8 shows an embodiment of the linear guide (13).
[0030] A figura 9 mostra uma concretização do fuso de esferas (25), compreendido pelo dispositivo de transmissão de movimento (22). [0030] Figure 9 shows an embodiment of the ball screw (25), comprised of the movement transmission device (22).
[0031] A figura 10 mostra uma concretização do conjunto redutor (23). [0032] A figura 11 mostra uma concretização da disposição dos blocos magnéticos (12). [0031] Figure 10 shows an embodiment of the reducer assembly (23). [0032] Figure 11 shows an embodiment of the arrangement of the magnetic blocks (12).
[0033] A figura 12 mostra uma concretização do sensor de final de curso (52). [0033] Figure 12 shows an embodiment of the limit switch sensor (52).
[0034] A figura 13 mostra uma concretização do codificador linear absoluto (51 ). [0034] Figure 13 shows an embodiment of the absolute linear encoder (51).
Descrição Detalhada da Invenção Detailed Description of the Invention
[0035] Em um primeiro objeto, a invenção apresenta um ondulador, de modelo Delta, para máquinas síncrotron que compreende: ao menos um bloco magnético (12); ao menos um suporte para o bloco magnético (10); ao menos um conjunto de movimentação (20) do suporte para o bloco magnético (10); ao menos um conjunto de sustentação (30); em que: cada bloco magnético (12) é associado a um suporte para o bloco magnético (10); cada suporte para o bloco magnético (10) é associado a uma pluralidade de conjuntos de movimentação; e cada suporte para o bloco magnético (10) é associado a uma pluralidade de conjuntos de sustentação (30). [0035] In a first object, the invention presents an undulator, Delta model, for synchrotron machines comprising: at least one magnetic block (12); at least one support for the magnetic block (10); at least one drive assembly (20) from the support to the magnetic block (10); at least one support assembly (30); wherein: each magnetic block (12) is associated with a support for the magnetic block (10); each support for the magnetic block (10) is associated with a plurality of drive assemblies; and each support for the magnetic block (10) is associated with a plurality of support assemblies (30).
[0036] O bloco magnético (12) é um conjunto de ímãs alocados de maneira a gerar um campo magnético alternado em uma região de passagem do feixe de partículas. Em uma concretização, o bloco magnético (12) é composto de uma pluralidade de imãs permanentes, dispostos linearmente ao longo de uma das extremidades de uma região de passagem do feixe de partículas, posicionados de modo a gerar campos magnéticos alternados ao longo do comprimento longitudinal na região de passagem do feixe de partículas. Em uma concretização alternativa, o bloco magnético (12) é composto de uma pluralidade de eletroímãs, que podem ser ativados e desativados para diferentes aplicações do ondulador. Em uma concretização, o feixe de partículas passa através de uma câmara de vácuo que é posicionada em uma região central do ondulador, entre blocos magnéticos (12). [0036] The magnetic block (12) is a set of magnets allocated in order to generate an alternating magnetic field in a region of passage of the particle beam. In one embodiment, the magnetic block (12) is composed of a plurality of permanent magnets, arranged linearly along one end of a region of passage of the particle beam, positioned to generate alternating magnetic fields along the longitudinal length. in the region where the particle beam passes. In an alternative embodiment, the magnetic block (12) is composed of a plurality of electromagnets, which can be activated and deactivated for different applications of the inverter. In one embodiment, the particle beam passes through a vacuum chamber that is positioned in a central region of the undulator, between magnetic blocks (12).
[0037] O suporte para o bloco magnético (10) fornece associação entre o bloco magnético (12) e ao menos um conjunto de movimentação (20) e ao menos um conjunto de sustentação (30). Em uma concretização, o suporte para o bloco magnético (10) está associado a um conjunto de movimentação (20) através de um dispositivo de transmissão de movimento (22), que fornece movimentação para o bloco magnético (12). Em uma concretização, o suporte para o bloco magnético (10) está associado a ao menos dois conjuntos de sustentação (30) através de um guia linear (13), que habilita a movimentação do suporte para o bloco magnético (10) de maneira a diminuir as forças de atrito e forças resistentes ao movimento. [0037] The support for the magnetic block (10) provides association between the magnetic block (12) and at least one drive assembly (20) and at least one support assembly (30). In one embodiment, the support for the magnetic block (10) is associated with a movement assembly (20) through a movement transmission device (22), which provides movement for the magnetic block (12). In one embodiment, the support for the magnetic block (10) is associated with at least two sets of support (30) through a linear guide (13), which enables the movement of the support for the magnetic block (10) in a way that decrease frictional forces and forces resisting movement.
[0038] O conjunto de movimentação (20) é uma composição de dispositivos que promovem movimentação do suporte para o bloco magnético (10). Em uma concretização, o conjunto de movimentação (20) é composto de ao menos: um servomotor, que fornece torque ao conjunto de movimentação (20); um conjunto redutor (23) do tipo cicloidal de folga zero, para diminuição de velocidade e aumento do torque; e um dispositivo de transmissão de movimento (22), que converte o movimento rotacional do motor (21 ) em um movimento linear transmitido ao suporte para o bloco magnético (10). Em uma concretização, o dispositivo de transmissão de movimento (22) é composto de um fuso de esferas (25) que realiza a conversão do movimento; e um porta castanha, que realiza a associação do conjunto de movimentação (20) com o suporte para o bloco magnético (10). [0038] The movement set (20) is a composition of devices that promote movement of the support for the magnetic block (10). In one embodiment, the drive assembly (20) is composed of at least: a servomotor, which supplies torque to the drive assembly (20); a reducer assembly (23) of the zero-backlash cycloidal type, for speed reduction and torque increase; and a motion transmission device (22), which converts the rotational motion of the motor (21) into a linear motion transmitted to the support for the magnetic block (10). In one embodiment, the motion transmission device (22) is composed of a ball screw (25) that performs motion conversion; and a chestnut door, which associates the movement set (20) with the support for the magnetic block (10).
[0039] O conjunto de sustentação (30) é uma estrutura de associação que associa o conjunto de movimentação (20) com o suporte para o bloco magnético (10). Em uma concretização, o conjunto de movimentação (20) é associado ao conjunto de sustentação (30) através de uma pluralidade de mancais (24), e o conjunto de sustentação (30) é associado a ao menos dois suportes para o bloco magnético (10) através de ao menos dois guias lineares para diminuição das forças resistentes ao movimento do suporte para o bloco magnético (10). [0039] The support assembly (30) is an association structure that associates the movement assembly (20) with the support for the magnetic block (10). In one embodiment, the drive assembly (20) is associated with the support assembly (30) through a plurality of bearings (24), and the support assembly (30) is associated with at least two supports for the magnetic block ( 10) through at least two linear guides to reduce the forces resistant to the movement of the support for the magnetic block (10).
[0040] O bloco magnético (12) é associado ao suporte para o bloco magnético (10) através de um dispositivo de fixação do bloco magnético (1 1 ). Em uma concretização, uma pluralidade de dispositivos de fixação do bloco magnético (1 1 ) associa uma pluralidade de imãs permanentes ao suporte para o bloco magnético (10). [0040] The magnetic block (12) is associated with the support for the magnetic block (10) through a magnetic block fixing device (11). In one embodiment, a plurality of magnetic block fixtures (11) associate a plurality of permanent magnets with the magnetic block holder (10).
[0041] Após os blocos magnéticos (12) serem dispostos sequencialmente ao longo do dispositivo de fixação do bloco magnético (11 ) e fixados por este no suporte para bloco magnético (10), são instaladas fitas de poli-imida para revestir os blocos magnéticos, envolvendo assim a região central do ondulador onde é inserida a câmara de vácuo. [0041] After the magnetic blocks (12) are arranged sequentially along the magnetic block fixing device (11) and fixed by this to the magnetic block holder (10), polyimide tapes are installed to coat the magnetic blocks , thus involving the central region of the crimper where the vacuum chamber is inserted.
[0042] A câmara de vácuo é uma peça fabricada em material metálico que compreende comprimento elevado e pequena espessura, podendo sofrer deflexão elástica no interior do ondulador, o que acaba por resultar em seu apoio sobre os blocos magnéticos (12) inferiores do ondulador da presente invenção. Durante operação do ondulador, todo o conjunto de blocos magnéticos (12) é movimentado através do conjunto de movimentação (20), gerando atrito entre a câmara de vácuo e os blocos magnéticos (12) da porção inferior do ondulador, onde ocorre o toque da câmara de vácuo devido à sua deflexão. Dessa forma, a fim de prevenir e/ou reduzir o desgaste e a deformação da câmara de vácuo e dos blocos magnéticos (12) durante a operação do ondulador, fitas de poli-imida são adicionadas entre os blocos magnéticos (12) e a câmara de vácuo. As fitas de poli-imida são fixadas ao suporte para bloco magnético (10) por meio de fixadores metálicos. [0042] The vacuum chamber is a piece made of metallic material that comprises a high length and small thickness, and may undergo elastic deflection inside the corrugator, which ultimately results in its support on the lower magnetic blocks (12) of the corrugator. present invention. During operation of the inverter, the entire set of magnetic blocks (12) is moved through the drive assembly (20), generating friction between the vacuum chamber and the magnetic blocks (12) of the lower portion of the inverter, where the touch of the vacuum chamber due to its deflection. Thus, in order to prevent and/or reduce wear and tear and deformation of the vacuum chamber and the magnetic blocks (12) during the operation of the crimper, polyimide tapes are added between the magnetic blocks (12) and the chamber. of vacuum. The polyimide tapes are fixed to the magnetic block support (10) by means of metallic fasteners.
[0043] Para fins da presente invenção, as fitas de poli-imida são películas com base em filme de poli-imida que utilizam como adesivo silício orgânico sensível à pressão, apresentando elevadas propriedades de estabilidade e resistência a altas e baixas temperaturas (de -269°C a 400°C), resistência a ácidos e álcalis, resistência a solventes, promovendo isolamento elétrico (nível H), proteção contra radiação e isolamento de motores. Além de apresentar alta estabilidade mecânica e térmica, apresentam ainda alta transmitância de raios X, sendo também relativamente insensível a danos por radiação. [0043] For the purposes of the present invention, polyimide tapes are films based on polyimide film that use pressure-sensitive organic silicon as an adhesive, presenting high stability and resistance properties at high and low temperatures (from - 269°C to 400°C), resistance to acids and alkalis, resistance to solvents, promoting electrical insulation (H level), radiation protection and motor insulation. In addition to having high mechanical and thermal stability, they also have high X-ray transmittance, and are also relatively insensitive to radiation damage.
[0044] Um conjunto de suportação e nivelamento (40) fornece uma estrutura de suporte para o ondulador delta. Em uma concretização, o conjunto de suportação e nivelamento (40) fornece suporte a ao menos uma pluralidade de suportes para blocos magnéticos (12), mancais (24), conjuntos de movimentação e conjuntos de sustentação (30), através da associação entre ao menos um mancai (24) ao conjunto de suportação e nivelamento (40). Em uma concretização, o conjunto de suportação e nivelamento (40) proporciona o ajuste fino da posição do ondulador, para manter o sistema nivelado em relação ao feixe de partículas. [0044] A support and leveling assembly (40) provides a support structure for the delta corrugator. In one embodiment, the support and leveling assembly (40) provides support to at least a plurality of supports for magnetic blocks (12), bearings (24), drive assemblies and support assemblies (30), through association between the least one bearing (24) to the support and leveling assembly (40). In one embodiment, the support and leveling assembly (40) provides for fine adjustment of the crimper position to keep the system level with respect to the particle beam.
[0045] O ondulador da presente invenção é capaz de ser aberto para a montagem de uma câmara de vácuo junto de seus blocos magnéticos (12), sendo a referida câmara de vácuo por onde há a passagem de elétrons para interação com o campo magnético gerado pela presente invenção. A presente invenção compreende ao menos um dispositivo de abertura associado a ao menos dois mancais (24) distintos do equipamento da presente invenção, de modo que o dispositivo de abertura possibilita a abertura do ondulador da presente invenção para inserção da câmara de vácuo e seu fechamento subsequente. Em uma concretização, uma parte superior do dispositivo de abertura é associada a uma face externa de um mancai (24) e uma parte inferior do dispositivo de abertura é associada a uma face externa de outro mancai (24), de modo que a parte superior e a parte inferior são conectadas por um eixo roscado em seu interior, o qual compreende um parafuso associado à rosca interna do eixo. O referido parafuso é rotacionado para promover o afastamento ou aproximação entre a parte superior e a parte inferior do dispositivo de abertura, resultando no afastamento ou aproximação das partes superior e inferior do ondulador da presente invenção. [0045] The inverter of the present invention is able to be opened for the assembly of a vacuum chamber together with its magnetic blocks (12), the aforementioned vacuum chamber being where electrons pass through to interact with the generated magnetic field by the present invention. The present invention comprises at least one opening device associated with at least two bearings (24) distinct from the equipment of the present invention, so that the opening device makes it possible to open the corrugator of the present invention for insertion of the vacuum chamber and its closure. subsequent. In one embodiment, an upper part of the opening device is associated with an outer face of one bearing (24) and a lower part of the opening device is associated with an outer face of another bearing (24), such that the upper part and the lower part are connected by a threaded shaft inside, which comprises a screw associated with the shaft's internal thread. Said screw is rotated to promote the distance or approximation between the upper part and the lower part of the opening device, resulting in the separation or approximation of the upper and lower parts of the corrugator of the present invention.
[0046] Em uma concretização, a presente invenção compreende uma pluralidade de dispositivos de abertura, haja vista que a interação entre os campos magnéticos dos blocos magnéticos (12) é de alta intensidade e o conjunto em si do ondulador da presente invenção possui peso próprio considerável. Em uma concretização preferencial, são utilizados quatro dispositivos de abertura dispostos de maneira simétrica nas laterais externas do ondulador, cada dispositivo de abertura associado a dois mancais (24), um mancai (24) na porção superior do ondulador e outro mancai (24) na porção inferior do ondulador. Ainda, a movimentação de todos os dispositivos de abertura é atuada de maneira sincronizada, prevenindo assim que ocorram possíveis inclinações que podem vir a danificar o ondulador durante sua abertura e/ou fechamento. [0046] In one embodiment, the present invention comprises a plurality of opening devices, given that the interaction between the magnetic fields of the magnetic blocks (12) is of high intensity and the set itself of the inverter of the present invention has its own weight considerable. In a preferred embodiment, four opening devices arranged symmetrically on the outer sides of the corrugator, each opening device associated with two bearings (24), one bearing (24) in the upper portion of the corrugator and another bearing (24) in the lower portion of the corrugator. Furthermore, the movement of all opening devices is actuated in a synchronized way, thus preventing possible inclinations that could damage the inverter during its opening and/or closing.
[0047] Em um segundo objeto, a invenção apresenta um sistema para controle de um ondulador delta que compreende: ao menos um conjunto de sensores; ao menos uma interface de entradas e saídas de parâmetros de controle ao menos uma estação de monitoramento; em que: o conjunto de sensores capta sinais físicos resultantes do estado de operação do ondulador delta e envia para a estação de monitoramento e para a interface de entradas e saídas; e a interface de entradas e saídas de parâmetros de controle está associada ao conjunto de movimentação (20) para alterar as condições de operação do ondulador delta. [0047] In a second object, the invention presents a system for controlling a delta undulator comprising: at least one set of sensors; at least one interface for inputs and outputs of control parameters at least one monitoring station; where: the set of sensors captures physical signals resulting from the operating state of the delta inverter and sends it to the monitoring station and to the I/O interface; and the control parameters input and output interface is associated with the movement set (20) to change the operating conditions of the delta inverter.
[0048] O conjunto de sensores é uma pluralidade de sensores posicionados em uma pluralidade de regiões do ondulador delta que performam a medição de sinais físicos provenientes do modo de operação do ondulador delta. Em uma concretização, o conjunto de sensores compreende ao menos: sensores de temperatura, que medem a temperatura ao longo de uma pluralidade de regiões do ondulador; codificadores lineares absolutos (51 ), que medem as posições de conjuntos de movimentação em relação com conjuntos de sustentação (30); e sensores de final de curso (52), que medem a passagem dos conjuntos de movimentação entre regiões de atuação e regiões proibidas, e enviam os sinais para cessar a movimentação dos conjuntos de movimentação. [0049] A interface de entradas e saídas recebe os sinais medidos pelo conjunto de sensores e é capaz de enviar ao menos um parâmetro de controle para o ondulador delta. Em uma concretização, a interface de entradas e saídas recebe as medidas de posição relativa provenientes dos codificadores lineares absolutos (51 ) e envia parâmetros de controle a um motor (21 ) no ondulador delta para ajuste da posição do conjunto de movimentação (20). [0048] The sensor array is a plurality of sensors positioned in a plurality of regions of the delta inductor that perform the measurement of physical signals coming from the delta inverter operating mode. In one embodiment, the sensor array comprises at least: temperature sensors, which measure temperature across a plurality of regions of the crimper; absolute linear encoders (51), which measure the positions of drive sets in relation to support sets (30); and end-of-course sensors (52), which measure the passage of the movement sets between operating regions and prohibited regions, and send the signals to stop the movement of the movement sets. [0049] The input/output interface receives the signals measured by the set of sensors and is capable of sending at least one control parameter to the delta inverter. In one embodiment, the input/output interface receives relative position measurements from linear encoders. absolute values (51) and sends control parameters to a motor (21) in the delta inverter to adjust the position of the drive assembly (20).
[0050] A estação de monitoramento recebe os sinais medidos pelo conjunto de sensores e fornece a visualização dos sinais medidos para tomada de decisão dos operadores do ondulador delta. [0050] The monitoring station receives the signals measured by the set of sensors and provides the visualization of the measured signals for decision making by the delta inverter operators.
[0051] Em um terceiro objeto, a invenção apresenta um processo para operação de um ondulador delta, que compreende as etapas de: seleção de uma pluralidade de parâmetros de controle, feita por uma interface de entradas e saídas associada a um conjunto de sensores e a um conjunto de movimentação (20); e monitoramento dos sinais resultantes do estado de operação do ondulador delta, feito por uma estação de monitoramento associada ao conjunto de sensores. [0051] In a third object, the invention presents a process for operating a delta undulator, which comprises the steps of: selection of a plurality of control parameters, made by an input and output interface associated with a set of sensors and to a drive assembly (20); and monitoring of the signals resulting from the operating state of the delta inverter, performed by a monitoring station associated with the set of sensors.
[0052] Em uma concretização, os parâmetros de controle são utilizados para definição de zeros e offsets, além de velocidades e estados de operação do ondulador. Em uma concretização, os parâmetros de controle podem ser utilizados para sincronizar a operação de uma pluralidade de onduladores delta. [0053] Em uma concretização o processo de operação do ondulador inicia com a escolha de parâmetros de controle com base em sinais medidos por um conjunto de sensores. Em uma concretização, o parâmetro de controle é a posição de um bloco magnético (12) em relação aos demais blocos magnéticos (12), que é alterada através do movimento do conjunto de movimentação (20), promovido pelo motor (21 ), que altera a posição do suporte para o bloco magnético (10). Em uma concretização, este parâmetro de controle é alterado de acordo com o sinal medido pelo codificador linear absoluto (51 ), e diferentes parâmetros de controle alterados em diferentes blocos magnéticos (12) configuram estados de operação diferentes do ondulador delta. Em uma concretização, o sinal medido no codificador linear absoluto (51 ) é comparado com ao menos um resolver no motor (21 ), para promover a [0052] In one embodiment, the control parameters are used to define zeros and offsets, in addition to speeds and operating states of the inverter. In one embodiment, the control parameters can be used to synchronize the operation of a plurality of delta undulators. [0053] In one embodiment, the operation process of the inverter starts with the choice of control parameters based on signals measured by a set of sensors. In one embodiment, the control parameter is the position of a magnetic block (12) in relation to the other magnetic blocks (12), which is changed through the movement of the drive assembly (20), promoted by the motor (21), which changes the position of the support for the magnetic block (10). In one embodiment, this control parameter is changed according to the signal measured by the absolute linear encoder (51), and different control parameters changed in different magnetic blocks (12) configure different operating states of the delta waver. In one embodiment, the signal measured in the absolute linear encoder (51) is compared to at least one resolver in the motor (21) to promote the
[0054] Em uma concretização, um estado de operação do ondulador delta é a alteração da polarização do feixe de partículas. Em uma concretização, o estado de operação do ondulador delta é o incremento na intensidade horizontal ou vertical do feixe de partículas. [0054] In one embodiment, an operating state of the delta undulator is the change in the polarization of the particle beam. In one embodiment, the operating state of the delta undulator is the increment in the horizontal or vertical intensity of the particle beam.
[0055] Em uma concretização, o processo de operação do ondulador delta gera relatórios informando sobre erros e falhas que ocorreram em ao menos um dos dispositivos mencionados acima, e proporciona a possibilidade de reparação. [0055] In one embodiment, the delta inverter operation process generates reports informing about errors and failures that have occurred in at least one of the devices mentioned above, and provides the possibility of repair.
[0056] Em um quarto objeto, a presente invenção apresenta um método de montagem de blocos magnéticos (12) em um suporte para bloco magnético[0056] In a fourth object, the present invention presents a method of mounting magnetic blocks (12) on a magnetic block holder
(10) de um ondulador modelo Delta, o referido método compreendendo as etapas de: posicionamento de um dispositivo de fixação do bloco magnético (11 ) sobre um suporte para bloco magnético (10), sendo o dispositivo de fixação do bloco magnético (1 1 ) de seção transversal trapezoidal dotada de cavidade em sua face superior que se associa aos blocos magnéticos (12); ajuste da posição de cada bloco magnético (12) ao longo do dispositivo de fixação de blocos magnéticos (1 1 ) por meio de um dispositivo de montagem capaz de mover cada bloco magnético (12) em um eixo horizontal X; ajuste da posição vertical de cada bloco magnético (12) em relação ao dispositivo de fixação de blocos magnéticos(10) of a Delta model corrugator, said method comprising the steps of: positioning a magnetic block fixing device (11) on a magnetic block holder (10), the magnetic block fixing device (11) being ) of trapezoidal cross-section equipped with a cavity on its upper face that is associated with the magnetic blocks (12); adjusting the position of each magnetic block (12) along the magnetic block fixing device (11) by means of a mounting device capable of moving each magnetic block (12) on a horizontal axis X; adjustment of the vertical position of each magnetic block (12) in relation to the magnetic block clamping device
(1 1 ) por meio do dispositivo de montagem capaz de mover cada bloco magnético(1 1 ) by means of the mounting device capable of moving each magnetic block
(12) em um eixo vertical Y; e fixação de cada bloco magnético (12) ao dispositivo de fixação do bloco magnético (1 1 ) por um par de grampos que é disposto nas laterais inferiores dos blocos magnéticos (12) e parafusado às laterais superiores do dispositivo de fixação (1 1 ). (12) on a vertical Y axis; and fixing each magnetic block (12) to the magnetic block fixture (11) by a pair of clips which are arranged on the lower sides of the magnetic blocks (12) and screwed to the upper sides of the fixture (11) .
[0057] Em uma concretização, os grampos dos dispositivos de fixação do bloco magnético (11 ) são parafusados às laterais da porção superior do dispositivo de fixação do bloco magnético (1 1 ), de modo que blocos magnéticos (12) de múltiplas geometrias distintas podem ser fixados a suportes para blocos magnéticos (10) de geometrias distintas também, uma vez que sua fixação é realizada de maneira individual por cada par de grampos do dispositivo de fixação do bloco magnético (1 1 ) permite uma fixação individual para cada bloco magnético (12). [0058] Em uma concretização, a etapa de ajuste da posição vertical de cada bloco magnético (12) do método da presente invenção compreende uma subetapa opcional de aplicação de um calço metálico entre a base do bloco magnético (12) e a face superior do dispositivo de fixação (1 1 ). Assim, o método da presente invenção, além de permitir um melhor posicionamento e espaçamento entre os blocos magnéticos (12) (eixo X), também permite um ajuste fino e preciso da altura dos blocos magnéticos (12) (eixo Y). [0057] In one embodiment, the clamps of the magnetic block fixtures (11) are screwed to the sides of the upper portion of the magnetic block fixture (11), so that magnetic blocks (12) of multiple different geometries can be fixed to supports for magnetic blocks (10) of different geometries as well, since their fixation is carried out individually by each pair of clamps of the magnetic block fixation device (11) allows an individual fixation for each magnetic block (12). [0058] In one embodiment, the step of adjusting the vertical position of each magnetic block (12) of the method of the present invention comprises an optional sub-step of applying a metallic shim between the base of the magnetic block (12) and the upper face of the fixing device (1 1 ). Thus, the method of the present invention, in addition to allowing a better positioning and spacing between the magnetic blocks (12) (X axis), also allows a fine and precise adjustment of the height of the magnetic blocks (12) (Y axis).
[0059] Ainda, durante o método de montagem dos blocos magnéticos (12), estes devem ser devidamente espaçados para correta operação de um ondulador Delta. Para isso, o método da presente invenção faz uso do dispositivo de montagem, o qual realiza movimentos em dois eixos, sendo o eixo horizontal (X) e o eixo vertical (Y). O dispositivo de montagem da presente invenção compreende uma garra com batentes laterais, sendo um batente móvel e um batente fixo, o que permite posicionar os blocos magnéticos (12) sem causar danos às superfícies laterais dos blocos (12). [0059] Also, during the assembly method of the magnetic blocks (12), they must be properly spaced for the correct operation of a Delta inverter. For this, the method of the present invention makes use of the mounting device, which performs movements in two axes, the horizontal axis (X) and the vertical axis (Y). The mounting device of the present invention comprises a claw with side stops, being a movable stop and a fixed stop, which allows positioning the magnetic blocks (12) without causing damage to the side surfaces of the blocks (12).
[0060] Através destes objetos, a invenção apresenta um ondulador delta que funciona em diferentes estados de operação, compreendendo uma estrutura otimizada de resistência aos esforços solicitados pelas forças magnéticas. [0060] Through these objects, the invention presents a delta undulator that works in different states of operation, comprising an optimized structure of resistance to the efforts requested by the magnetic forces.
Exemplos Examples
[0061] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma. [0061] The examples shown here are intended only to exemplify one of the numerous ways to carry out the invention, however without limiting its scope.
Exemplo 1 - Ondulador Delta para Máquinas Síncroton Example 1 - Delta Inverter for Synchroton Machines
[0062] A figura 1 apresenta uma visão em perspectiva do ondulador delta, apresentando: o suporte para bloco magnético (10), compreendendo o dispositivo de fixação do bloco magnético (11 ), o bloco magnético (12) e a guia linear (13); o conjunto de movimentação (20), compreendendo o motor (21 ), o dispositivo de transmissão de movimento (22), o conjunto redutor (23), e o mancai (24); o conjunto de sustentação (30); e o codificador linear absoluto (51 ). É possível observar que o mancai (24) associa o conjunto de movimentação (20), com o conjunto de sustentação (30), e que o conjunto de movimentação (20) se associa com o suporte para o bloco magnético (10) através do dispositivo de transmissão de movimento (22). [0062] Figure 1 shows a perspective view of the delta inverter, showing: the magnetic block support (10), comprising the magnetic block fixing device (11), the magnetic block (12) and the linear guide (13) ); the movement assembly (20), comprising the motor (21), the movement transmission device (22), the reducer assembly (23), and the bearing (24); the support assembly (30); and the absolute linear encoder (51). It is possible to observe that the bearing (24) associates the movement assembly (20) with the support assembly (30), and that the movement assembly (20) is associated with the support for the magnetic block (10) through the motion transmission device (22).
[0063] A figura 2 mostra uma vista lateral da concretização, apresentando uma pluralidade de motores (21 ), de dispositivos de transmissão de movimento (22) e de mancais (24). Ademais, apresenta o codificador linear absoluto (51 ) e o sensor de final de curso (52), que estabelece os limites da movimentação do sistema de movimentações. [0063] Figure 2 shows a side view of the embodiment, showing a plurality of motors (21), motion transmission devices (22) and bearings (24). Furthermore, it presents the absolute linear encoder (51) and the end-of-course sensor (52), which establishes the movement limits of the movement system.
[0064] A figura 3 mostra uma visão superior da concretização, indicando a pluralidade de elementos mencionados anteriormente. [0064] Figure 3 shows a top view of the embodiment, indicating the plurality of elements mentioned above.
[0065] A figura 4 mostra uma vista posterior da concretização da invenção, apresentando a associação entre o suporte para o bloco magnético (10) e o conjunto de sustentação (30) através do guia linear (13). Além disso, mostra o suporte para o bloco magnético (10) compreendendo o bloco magnético (12) e o dispositivo de fixação do bloco magnético (11 ). [0065] Figure 4 shows a rear view of the embodiment of the invention, showing the association between the support for the magnetic block (10) and the support assembly (30) through the linear guide (13). Furthermore, it shows the support for the magnetic block (10) comprising the magnetic block (12) and the magnetic block fixing device (11).
[0066] A figura 5 apresenta a concretização da invenção, salientando a posição do conjunto de suportação e nivelamento (40), que sustenta o ondulador delta e nivela o ondulador delta em relação com o feixe de partículas[0066] Figure 5 shows the embodiment of the invention, highlighting the position of the support and leveling assembly (40), which supports the delta crimper and levels the delta crimper in relation to the particle beam
[0067] A figura 6 apresenta o conjunto de sustentação (30) da concretização indicando as posições de elementos de associação. [0067] Figure 6 shows the support assembly (30) of the embodiment indicating the positions of association elements.
[0068] A figura 7 mostra o conjunto de movimentação (20) compreendendo o motor (21 ); o dispositivo de transmissão de movimento (22) que transmite o movimento rotacional do motor (21 ) para o movimento linear do suporte para o bloco magnético (10); o conjunto redutor (23) e o mancai (24). [0068] Figure 7 shows the drive assembly (20) comprising the motor (21); the motion transmission device (22) which transmits the rotational motion of the motor (21) for the linear motion of the support for the magnetic block (10); the reducer assembly (23) and the bearing (24).
[0069] A figura 8 apresenta o guia linear (13) que associa o suporte para o bloco magnético (10) com o conjunto de sustentação (30). [0069] Figure 8 shows the linear guide (13) that associates the support for the magnetic block (10) with the support set (30).
[0070] A figura 9 mostra o fuso de esferas (25) que é compreendido pelo dispositivo de transmissão de movimento (22). [0071] A figura 10 mostra o conjunto redutor (23), do tipo cicloidal de folga zero, para diminuição da velocidade e aumento do torque do motor (21). [0070] Figure 9 shows the ball screw (25) which is comprised by the motion transmission device (22). [0071] Figure 10 shows the reducer set (23), of the zero backlash cycloidal type, to reduce the speed and increase the motor torque (21).
[0072] A figura 11 mostra uma disposição dos blocos magnéticos (12) que configura um estado de operação do ondulador delta, no exemplo modificando a polarização do feixe de partículas. [0072] Figure 11 shows an arrangement of the magnetic blocks (12) that configures an operating state of the delta undulator, in the example modifying the polarization of the particle beam.
[0073] A figura 12 mostra o sensor de final de curso (52), que limita a movimentação do conjunto de movimentação (20). [0073] Figure 12 shows the end of stroke sensor (52), which limits the movement of the movement set (20).
[0074] A figura 13 mostra a posição do codificador linear absoluto (51 ), que envia as medidas de posição do conjunto de movimentação (20) para configuração de um estado de operação do ondulador delta. [0074] Figure 13 shows the position of the absolute linear encoder (51), which sends the position measurements of the movement set (20) to configure an operating state of the delta inverter.
Exemplo 2 - Modelos de Suporte para Blocos Magnéticos Example 2 - Support Models for Magnetic Blocks
[0075] Uma das principais características técnicas desenvolvidas na presente invenção que traz soluções aos problemas da técnica anterior de onduladores é a utilização de dispositivos de fixação de bloco magnético (11 ) que são associados aos suportes para blocos magnéticos (10), os referidos suportes (10) denominados de cassetes. Dessa forma, o dispositivo de fixação[0075] One of the main technical features developed in the present invention that brings solutions to the problems of the prior art of corrugators is the use of magnetic block fastening devices (11) that are associated with the magnetic block supports (10), said supports (10) called cassettes. In this way, the fastening device
(11 ) permite o ajuste fino e preciso dos blocos magnéticos (12) na vertical e na horizontal, bem como sua fixação individual através dos grampos dos dispositivos para fixação de bloco magnético (11 ), que são parafusados na porção superior das faces externas dos dispositivos de fixação (11 ), pressionando a porção inferior de cada bloco magnético (12) individualmente, como em um movimento de pinça. (11 ) allows the fine and precise adjustment of the magnetic blocks (12) vertically and horizontally, as well as their individual fixation through the clamps of the devices for fixing the magnetic block (11 ), which are screwed into the upper portion of the external faces of the clamping devices (11), pressing the lower portion of each magnetic block (12) individually, as in a pinching motion.
[0076] Estes dispositivos de fixação (11 ) são parafusados aos suportes para blocos magnéticos (10), também chamados de cassetes, sendo os cassetes o componente que sofre deslocamento no sentido do feixe (longitudinal), deslocando o dispositivo de fixação (11 ) e os blocos magnéticos[0076] These fixing devices (11) are screwed to the supports for magnetic blocks (10), also called cassettes, the cassettes being the component that undergoes displacement in the direction of the beam (longitudinal), displacing the fixing device (11) and the magnetic blocks
(12) consigo. A utilização de dispositivos para fixação (11 ) permite o melhor alinhamento e espaçamento dos blocos magnéticos (12) e permite a realização de ajustes longitudinais no posicionamento de blocos (12). Os dispositivos para fixação (11 ) são montados no suporte (10) por meio de uma geometria do tipo rabo de andorinha. Essa geometria foi escolhida para que a montagem dos dispositivos para fixação (1 1 ) no suporte (10) pudesse ser realizada com o ondulador na condição “fechado”, ou seja, devido à restrição de espaço lateral disponível para realizar a montagem, a geometria citada permite montagem apenas pela direção longitudinal, permitindo que a montagem seja realizada com o ondulador já fechado. (12) with you. The use of fixing devices (11) allows for better alignment and spacing of the magnetic blocks (12) and allows longitudinal adjustments to be made in the positioning of blocks (12). The devices for fixing (11) are mounted on the support (10) by means of a dovetail geometry. This geometry was chosen so that the assembly of the devices for fixing (1 1 ) on the support (10) could be carried out with the corrugator in the “closed” condition, that is, due to the restriction of lateral space available to carry out the assembly, the geometry mentioned allows assembly only in the longitudinal direction, allowing the assembly to be carried out with the corrugator already closed.
[0077] Dessa forma, a presente invenção apresenta três variações de dispositivos para fixação (1 1 ), conforme descrito a seguir: [0077] Thus, the present invention presents three variations of devices for fixing (1 1 ), as described below:
[0078] Para montagem do primeiro dispositivo para fixação (1 1 ), utiliza-se um batente de subcassetes (construído em material não magnético) que fica fixado à extremidade do cassete por meio de parafusos, funcionando como barreira mecânica para posicionar o primeiro dispositivo para fixação (1 1 ) e, assim, evita seu deslocamento na direção longitudinal além do limite desejado. Ao término da montagem dos dispositivos para fixação (11 ) nos cassetes, um batente de terminação é utilizado na extremidade final do cassete. Dessa forma, ambas as extremidades do cassete apresentam batentes terminais. Este batente terminal é fixado ao cassete por meio de parafusos e seu contato com o dispositivo para fixação (1 1 ) é realizado por meio de parafusos em latão (material macio), evitando o deslocamento longitudinal dos dispositivos para fixação (11 ) montados nas extremidades do cassete. [0078] To assemble the first device for fixing (1 1 ), a sub-cassette stop is used (built in non-magnetic material) that is fixed to the end of the cassette by means of screws, working as a mechanical barrier to position the first device for fixing (1 1 ) and thus avoids its displacement in the longitudinal direction beyond the desired limit. At the end of the assembly of the fixing devices (11) in the cassettes, a termination stop is used at the end of the cassette. In this way, both ends of the cassette have end stops. This end stop is fixed to the cassette by means of screws and its contact with the fixing device (1 1 ) is carried out by means of brass screws (soft material), avoiding the longitudinal displacement of the fixing devices (11 ) mounted on the ends. of the cassette.
[0079] Para que os dispositivos para fixação (11 ) permaneçam fixados ao cassete, uma cunha angulada de geometria especial foi desenvolvida, de maneira a que, por meio da aplicação de torque a um parafuso em contato com a cunha, essa se desloque na direção longitudinal, exercendo pressão nas faces em contato com a cunha e promovendo o travamento do dispositivo para fixação (1 1 ) ao cassete. Adicionalmente, após a instalação de cada dispositivo para fixação (1 1 ), estes são intertravados aos dispositivos para fixação (1 1 ) seguintes por meio de parafusos internos. Dispositivo de Montagem de Dispositivo para Fixação (1 1 ) [0079] In order for the fixing devices (11) to remain fixed to the cassette, an angled wedge of special geometry was developed, so that, through the application of torque to a screw in contact with the wedge, it moves in the longitudinal direction, exerting pressure on the faces in contact with the wedge and promoting the locking of the device for fixing (1 1 ) to the cassette. Additionally, after installing each fixture (1 1 ), they are interlocked to the following fixtures (1 1 ) by means of internal screws. Fixing Device Mounting Device (1 1 )
[0080] Após a montagem dos blocos magnéticos (12) aos dispositivos para fixação (11 ), estes são montados no cassete - suporte (10) - dentro do ondulador já montado. Devido à forte interação entre os campos magnéticos dos blocos, a montagem dos dispositivos para fixação (11 ) é alcançada através da utilização de um dispositivo mecânico para montagem, deste modo um dispositivo especial foi projetado para o propósito, de maneira a promover o deslocamento longitudinal dos e dispositivos para fixação (1 1 ) sequenciais por meio da aplicação de torque em um fuso central após fixação de sua base ao cassete. [0080] After assembling the magnetic blocks (12) to the fixing devices (11), these are mounted in the cassette - support (10) - inside the already assembled inverter. Due to the strong interaction between the magnetic fields of the blocks, the assembly of the fixing devices (11) is achieved through the use of a mechanical assembly device, in this way a special device was designed for the purpose, in order to promote the longitudinal displacement. sequential fixtures and fixtures (1 1 ) by applying torque to a central spindle after fixing its base to the cassette.
Dispositivo para Fixação (1 1 ) de Terminação Device for Fixing (1 1 ) Termination
[0081] Devido às características magnéticas dos blocos (12), para o adequado funcionamento do ondulador sem que este cause alteração nas propriedades do feixe de elétrons, é necessária a utilização de blocos magnéticos (12) de terminação. Estes possuem espessura e espaçamento diferente dos demais blocos (12) do ondulador (blocos dos dispositivos para fixação (1 1 ) intermediários), sendo espaçados por meio de espaçadores em material TVE de mesma geometria dos blocos (12). O modo como os blocos magnéticos (12) de terminação são montados no ondulador da presente invenção apresenta avanço técnico frente aos seus antecedentes, visto que além deste ondulador possuir dispositivos para fixação (1 1 ) que são montados ao cassete, agindo como subcassetes, os dispositivos para fixação (11 ) de início e fim possuem características diferentes dos dispositivos para fixação (1 1 ) intermediários, já que estes possuem menor comprimento em relação aos intermediários, dispositivos para fixação (11 ) modificados para fixação de blocos (12) terminais e ainda batente para restrição de deslocamento do bloco (12) de terminação em sua extremidade, que é utilizado na montagem dos blocos no dispositivo para fixação (1 1 ) e não é removido para montagem no cassete. [0081] Due to the magnetic characteristics of the blocks (12), for the proper functioning of the inverter without causing changes in the properties of the electron beam, it is necessary to use magnetic termination blocks (12). These have a different thickness and spacing from the other blocks (12) of the corrugator (intermediate fixing device blocks (11), being spaced by means of spacers in TVE material of the same geometry as the blocks (12). The way in which the magnetic termination blocks (12) are mounted on the inverter of the present invention presents a technical advance compared to its predecessors, since in addition to this inverter it has fixing devices (11) that are mounted to the cassette, acting as subcassettes, the start and end fixtures (11 ) have different characteristics from intermediate fixtures (1 1 ), as they are shorter in length compared to intermediate fixtures, fixtures (11) modified for fixing terminal blocks (12) and still stop for restriction of displacement of the block (12) of termination in its end, that is used in the assembly of the blocks in the device for fixation (11) and is not removed for assembly in the cassette.
[0082] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes e alternativas, abrangidas pelo escopo das reivindicações a seguir. [0082] Those versed in the art will value the knowledge here presented and may reproduce the invention in the modalities presented and in other variants and alternatives, covered by the scope of the claims below.

Claims

Reivindicações claims
1 . Ondulador, de modelo Delta, para máquinas síncrotron caracterizado por compreender: a. ao menos um bloco magnético (12); b. ao menos um suporte para o bloco magnético (10); c. ao menos um conjunto de movimentação (20) do suporte para o bloco magnético (10); d. ao menos um conjunto de sustentação (30); em que: 1 . Delta model undulator for synchrotron machines characterized by comprising: a. at least one magnetic block (12); B. at least one support for the magnetic block (10); ç. at least one drive assembly (20) from the support to the magnetic block (10); d. at least one support assembly (30); on what:
- cada bloco magnético (12) é associado a um suporte para o bloco magnético (10); - each magnetic block (12) is associated with a support for the magnetic block (10);
- cada suporte para o bloco magnético (10) é associado a uma pluralidade de conjuntos de movimentação; e - each support for the magnetic block (10) is associated with a plurality of movement sets; and
- cada suporte para o bloco magnético (10) é associado a uma pluralidade de conjuntos de sustentação (30). - each support for the magnetic block (10) is associated with a plurality of support assemblies (30).
2. Ondulador, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo conjunto de movimentação (20) compreender: a. ao menos um motor (21 ); b. ao menos um dispositivo de transmissão de movimento (22); em que: 2. Corrugator, according to claim 1, characterized in that the drive assembly (20) comprises: a. at least one motor (21); B. at least one motion transmission device (22); on what:
- o motor (21 ) fornece rotação para o dispositivo de transmissão de movimento (22); - the motor (21) provides rotation for the movement transmission device (22);
- o dispositivo de transmissão de movimento (22) está associado ao suporte para o bloco magnético (10); e - the movement transmission device (22) is associated with the support for the magnetic block (10); and
- o dispositivo de transmissão de movimento (22) converte o movimento de rotação fornecido pelo motor (21 ) para um deslocamento linear e transfere o deslocamento linear para o suporte para o bloco magnético (10). - the movement transmission device (22) converts the rotational movement provided by the motor (21) to a linear displacement and transfers the linear displacement to the support for the magnetic block (10).
3. Ondulador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 2, caracterizado pelo conjunto de sustentação (30) ser associado ao conjunto de movimentação (20) por ao menos um mancai (24) do conjunto de movimentação (20) e associado ao suporte para o bloco magnético (10) por ao menos uma guia linear (13). 3. Corrugator, according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the support set (30) is associated with the set of drive (20) by at least one bearing (24) of the drive assembly (20) and associated with the support for the magnetic block (10) by at least one linear guide (13).
4. Ondulador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo suporte para o bloco magnético (10) compreender em sua extremidade um dispositivo de fixação do bloco magnético (11 ). 4. Inverter, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the support for the magnetic block (10) comprises at its end a device for fixing the magnetic block (11).
5. Ondulador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por compreender ao menos um conjunto de suportação e nivelamento (40) do conjunto de sustentação (30) e movimentação (20). 5. Corrugator, according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises at least one set of support and leveling (40) of the set of support (30) and movement (20).
6. Sistema para controle de um ondulador delta caracterizado por compreender: a. ao menos um conjunto de sensores; b. ao menos uma interface de entradas e saídas de uma pluralidade de parâmetros de controle; c. ao menos uma estação de monitoramento; em que, 6. System for controlling a delta inverter characterized by comprising: a. at least one set of sensors; B. at least one interface of inputs and outputs of a plurality of control parameters; ç. at least one monitoring station; on what,
- o conjunto de sensores capta sinais físicos resultantes do estado de operação do ondulador delta e envia para a estação de monitoramento e para a interface de entradas e saídas; e - the set of sensors captures physical signals resulting from the operating state of the delta inverter and sends it to the monitoring station and to the input/output interface; and
- a interface de entradas e saídas de parâmetros de controle está associada ao conjunto de movimentação (20) para alterar as condições de operação do ondulador delta. - the interface for inputs and outputs of control parameters is associated with the movement set (20) to change the operating conditions of the delta inverter.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo conjunto de sensores compreender ao menos um entre: a. codificador linear absoluto (51 ); b. sensor de temperatura; c. sensor de final de curso (52); ou d. uma combinação entre os anteriores. 7. System, according to claim 6, characterized in that the set of sensors comprises at least one of: a. absolute linear encoder (51); B. temperature sensor; ç. end of stroke sensor (52); or d. a combination of the above.
8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 7, caracterizado pela interface de entradas e saídas de parâmetros de controle selecionar uma posição do conjunto de movimentação (20) através da comunicação com o motor (21 ). 8. System according to any one of claims 6 to 7, characterized by the input and output interface of control parameters select a position of the drive assembly (20) through communication with the motor (21).
9. Processo para operação de um ondulador delta, caracterizado por compreender as etapas de: a. seleção de uma pluralidade de parâmetros de controle, feita por uma interface de entradas e saídas associada a um conjunto de sensores e a um conjunto de movimentação (20); e b. monitoramento dos sinais resultantes do estado de operação do ondulador delta, feito por uma estação de monitoramento associada ao conjunto de sensores. 9. Process for operating a delta inverter, characterized by comprising the steps of: a. selection of a plurality of control parameters, made by an interface of inputs and outputs associated with a set of sensors and a set of motion (20); and b. monitoring of signals resulting from the operating state of the delta inverter, performed by a monitoring station associated with the set of sensors.
10. Método de montagem de blocos magnéticos (12) em um suporte para blocos magnéticos (10) de um ondulador de modelo Delta, caracterizado por compreender as etapas de: a. posicionamento de um dispositivo de fixação do bloco magnético10. Method of assembling magnetic blocks (12) in a support for magnetic blocks (10) of a Delta model inverter, characterized by comprising the steps of: a. positioning of a magnetic block clamping device
(1 1 ) sobre um suporte para bloco magnético (10), sendo o dispositivo de fixação do bloco magnético (1 1 ) de seção transversal trapezoidal dotada de cavidade em sua face superior que se associa aos blocos magnéticos (12); b. ajuste da posição de cada bloco magnético (12) ao longo do dispositivo de fixação de blocos magnéticos (1 1 ) por meio de um dispositivo de montagem capaz de mover cada bloco magnético(11) on a magnetic block support (10), the magnetic block fixing device (11) being of trapezoidal cross-section provided with a cavity on its upper face that is associated with the magnetic blocks (12); B. adjustment of the position of each magnetic block (12) along the magnetic block clamping device (11) by means of a mounting device capable of moving each magnetic block
(12) em um eixo horizontal X; c. ajuste da posição vertical de cada bloco magnético (12) em relação ao dispositivo de fixação de blocos magnéticos (1 1 ) por meio do dispositivo de montagem capaz de mover cada bloco magnético (12) em um eixo vertical Y; e d. fixação de cada bloco magnético (12) ao dispositivo de fixação do bloco magnético (11 ) por um par de grampos que é disposto nas laterais inferiores dos blocos magnéticos (12) e parafusado às laterais superiores do dispositivo de fixação (1 1 ). (12) on a horizontal X axis; ç. adjusting the vertical position of each magnetic block (12) in relation to the magnetic block fixing device (11) by means of the mounting device capable of moving each magnetic block (12) on a vertical Y axis; and d. fixing each magnetic block (12) to the magnetic block fastening device (11) by a pair of clips which is arranged on the lower sides of the magnetic blocks (12) and screwed to the upper sides of the fastening device (11).
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