Устройство для юстировки квадрупольных магнитных линз

 

(11)

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

I

Ф < с. - 4 ..

« «« (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.03.80 (21) 2905989/18-21. с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.а

Н 01 J 3/20

Государственный комнтет

Опубликовано 23.11.81. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 28.11.81

-(53) УДК 621.384..66 (088.8} по делам изобретений н открытий

К «7««» т

В. И . Артемов и Ф. А. Пеев

1 (72) Авторы изобретен ия, (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮСТИ РОВ КИ

КВАДРУПОЛЪНЫХ МАГНИТНЫХ ЛИНЗ

Устройство относится к технике наладки систем фокусировки для каналов ускорЕния и транспортировки пучков заряженных частицц.

Известные устройства для юстировки квадрупольных магнитных линз основаны на определении положения магнитной оси линзы и последующем совмещении ее с геометрической осью.

Известно устройство для юстировки квадрупольных магнитных линз, в котором в качестве датчика магнитного поля применена металлическая струна, натянутая в межполюсном пространстве и соединенная с источником переменного тока. На струне укреплена немагнитная пластинка, к которой плотно прилегает пьезоэлектрический датчик, подключенный к измерительному прибору 11).

Однако техническая реализация такого устройства и условия применения достаточно сложны, поскольку необходим учет посторонних акустических помех, ограничение величины тока в струне с целью исключения перегрева струны, подбор частоты источника переменного тока и др.

Наиболее близким к. предлагаемому по технической сущности является устройство для юстировки квадрупольных магнитных линз, содержащее прямоугольную плоскую катушку, помещенную в межполюсное пространство, укрепленную на оси вращения, механизм вращения катушки и регистрирующий прибор (осциллограф). Ось вращения совмещена с прямой, соединяющей середины противоположных сторон катушки 12).

Недостатком известного устройства явтв ляется сложность изготовления прямоугольной плоской катушки. С целью обеспечения высокой точности юстировки обе половины катушки, разделенные осью вращения, необходимо выполнять строго идентичными в отношении их геометрических размеров и

I$. равномерности намотки (процессы намотки катушки и сборки ее держателя контролируют с помощью микроскопа, а разницу расстояния от продольных сторон катушки до оси вращения выдерживают с точностью

+0,5о/ ).

Цель изобретения — упрощение технологии изготовления устройства при сохранении точности юстировки.

884004

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для юстировки квадрупольных магнитных линз, содержащем плоскую прямоугольную катушку, размещенную в межполюсном пространстве линзы, укрепленную на оси вращения и подключенную к регистрирующему прибору, и механизм вращения катушки, одна из ее сторон совмещена с осью вращения.

На чертеже схематично изображено устройство для юстировки квадрупольной магнитной линзы.

Прямоугольная плоская катушка 1 помещена в пространство между полюсами 2 квадрупольной магнитной линзы. Одна из сторон катушки закреплена на оси механизма 3 вращения и совпадает с геометрической осью линзы. Выводы катушки через токосъемник 4 соединены с У-входом осциллографа 5.

Устройство работает следующим образом.

При вращении катушки в магнитном поле линзы в катушке индуцируется ЭДС которая регистрируется осциллографом. Поле квадрупольной линзы имеет две плоскости симметрии и две плоскости антисимметрии.

В симметрично расположенных относительно этих плоскостей точках скалярные потенциалы магнитного поля равны по абсолютной величине, но в первом случае они равны nd- знаку, а во втором — противоположны.

Вследствие этого, наблюдаемый сигнал имеет форму, близкую к синусоиде с четырьмя полупериодами (по количеству полюсов) чередующейся полярности. В случае, когда магнитная ось линзы совпадает с осью вращения катушки (и, следовательно, с геометрической осью линзы), амплитудные значения полупериодов синусоиды равны, и линза считается отъюстированной. Если же магнитная ось линзы не совпадает с осью вращения катушки, полупериоды синусоиды отличаются по амплитуде. Чем больше ось вращения к какому-либо из полюсов линзы, тем больше амплитуда соответствующего полупериода синусоиды, так как витки катушки пересекают магнитное поле с большей напряженностью (и наоборот). Для квадрупольной линзы, если ось вращения катушки находится в плоскости симметрии магнитного поля и смещена к одному из полюсов, амплитуды двух полупериодов одного знака равны между собой и отличаются для двух других полупериодов, величина смещения г магнитной оси относительно оси вращения описана следующим соотношением где R — радиальный размер вращаю. щейся катушки;

Уд,Ц 2- значе ние амплитуд отличаю. щихся полупериодов синусоиды.

Юсти ровка ли нзы сводится к и роцессу выравнивания амплитуд полупериодов, например, сначала в одной плоскости симметрии квадрупольного поля, затем в другой.

Методом смещения магнитной оси может быть изменение магнитных сопротивлений полюсов линзы.

Точность юстировки квадрупольной линзы с помощью предлагаемого устройства определяется, в основном, точностью изме10 рения амплитуд полупериодов синусоиды. В известном же устройстве точность юстировки зависит как от точности измерения сигнала с катушки, так и от идентичности обеих половин катушки. Требования к точности изготовления катушки могут быть ослаблены по следующим причинам. В приосевой области линзы поле определяется основной

Формула изобретения

Устройство для юстировки квадрупольных магнитных линз, содержащее плоскую прямоугольную катушку, размещенную в меж полюсном пространстве ли нзы. укрепленную на оси вращения и подключенную к регистрирующему прибору, и механизм вращения катушки, отличающееся тем, что, с целью уя рощения технологии из готовлени я при сохранении точности юстнровки, одна из сторон катушки совмещена с осью вращения.

20 га)%оникой, поэтому, если внутренняя часть витка приосевой стороны катушки смещена относительно оси вращения из-за неточности изготовления, следует ожидать изменения результирующего сигнала, одинакового для всех полупериодов. Однако, это изменение незначительно потому, что приосевая сторона катушки вращается в поле с малой напряженностью и имеет место изменение только основной гармоники.

Устройство в равной мере может быть

30 применено для юстировки и мульти пол ьных магнитных линз (секступолей, октуполей и пр.). К достоинствам устройства следует отнести также возможность непосредственного измерения с его помощью гармонических составляющих (компонент) магнитного

35 ноля линзы, для чего выводы вращающейся катушки нужно подключить к селективному вольтметру. Если длину стороны катушки, совмещенной с осью вращения,выполнить меньшей или равной эффективной длине линзы, появляется возможность непосредственного измерения градиента магнитного поля линзы, поскольку амплитуда сигнала с катушки, ось вращения которой совмещена с магнитной осью линзы, прямо пропорциональная градиенту магнитного

45 поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 202361, кл. Н 01 J 3/20, 1966.

884004

2. Koeayachi М., Тапака 1 and all, «Preciss ceutre setting device for quadrupol l magnets» — «Лар. jorn. of appl. physik>, v . 12, № 9, 1971, р. 1195 в 1202 (прототип).

Составитель В. Гаврюшин

Редактор Н. Пушненкова Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Заказ 10244/79 Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушакая наб., д. 4/5

Филиал Г1ПП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4