Магнитная система для создания однонаправленного фокусирующего поля

О и ияЯЙ".:и-е и во Веете ЙМ я 1 ц 714539 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 080877(21) 2516673/18-25 Н 01 Х 23/08 с присоединением заявки ЙР(23) Приоритет Государственный номитет СССР по делам изобретений н открытий(53) УДК 621. 385. 6088. 8) Опубликовано 05,02.80. Бюллетень Мо 5 Дата опубликования описания 0802.80(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОДНОНАПРАВЛЕННОГО ФОКУСИРУЮЩЕГО ПОЛЯИзобретение относится к устройствам для магнитной фокусировки потоков заряженных частиц,а именно к экранированньм системам на аксиально намагниченных постоянных магни.- 5 тах, создающих однонаправленное протяженное магнитное поле, и может быть использовано для формирования и стабилизации электронных потоков в электровакуумных СВЧ приборахтипа 0, например лампах бегущей волны, лампах обратной волны, клистронах.Известны применяемые для фокусировки электронных потоков однонаправ ленньм магнитным полем в электровакуумных СВЧ приборах соленоиды и магнитные системы на трубчатых или кольцевых магнитах с прямоугольным или скругленным профилем поперечного сечения 1.однако соленоиды не выгодны из-за тепловых потерь в катушках с током. Трубчатые магниты громоздкй, имеют большие помехонесущие поля рассеяния, которые сложно экранировать.Наиболее близким к предлагаемому устройству является магнитная система для создания однонаправленного фокусирующего поля, содержащаядва соосных кольцевых магнита, намагниченных акснально в одном направлении, и магнитопровод, соединякщий наружные полюса магнитов 2), С целью уменьшения веса магнитов в системе, трубчатый магнит с прямоугольным продольньм профилем разделен пополам сечением, перпендикулярньм оси магнита. Полученные кольцевые магниты разнесены к концам рабочего канала система и соединены между собой магнитопроводом.Однако в вьпаеописанной системе масса аксиально-намагниченных кольцевых магнитов прямоугольного сеченияиспользуется не полно, а только около 0,1 части суммарного магнитного потока, создаваемого в системе кольцевыми магнитами.Целью изобретения является уменьшение веса и улучшение однородности фокусирующего поля магнитной системы.Поставленная цель достигается тем, что каждая полюсная поверхность магнитов имеет коническую и плоскую торцовую части, причем отношение наружного диаметра к диаметру плоской части от 2/3 до 5/6, а образующие конических частей параллельны другдругу и составляют с осью системыугол от 15 до 45 ри отсчете изцентра системы от оси к радиусу осевого канала. аа плбской частивнут-ренних полюсов магнитов установленымагнйтонасыщенные магнитомягкие кольца с наружным диаметром, равным большему диаметру плоской части полюсови протяженностью каждая ие менее ра"диальйой толщинй колец й не болеетрети расстояния между магнитами. Магнитная система для создания однонаправленного Фокусирующего поляизображена на чертеже, где показан;осевой разрез магнитной Фокусирукж(ей системы на основе аксиально намагниченных кольцевых магнитов.Предлагаемая магнитная системасостоит из двух в одном, направленииаксиально-намагниченных кольцевыхмагнитов 1, 2 (направление Б и 3) иэкрана 3 в виде полой капсулы, соединяющей в качестве магнитопроводапо отношению к центру системы полюса.магнитов 1 и 2. В осевом канале,магнитов и между ними создается однонаправленное аксиально-симметричноемагнитное Фокусирующее поле. Кольцевые магниты,1, 2 выполнены с переменным осевым сечением так, чтобыцйлйндркческие поверхности магнитов пересекались конусными поверхностями,:образуюЩие которых составляют с осьюсистемы острый угол о(,. Величина уг"Ла с Выбирается в интервале значенийот 15 до 45 . При названных углахформирования конусного профиля магнйтов, магнитные потоки последних переРаспредейяются так, что по токи за торцами магнитов, обращенньяи к центру системы, резко возрастают по сравнению с аналогичнымийотоками"у равных им по весу маг.- нитов прямоугольного профиля поперечного сечения. Максимальная вели -"чина напряженности магнитного поляэа суженным к оси концом магнита возрастает при.с( около 45-30 ф,от угласкоса начиная с 15 и ниже она почтине растет,и, кроме того, при такихмалых-углах скоса существенно увели"чиваются продольные размеры и, соответственно, вес экрана системы.По абсолютной величине макси-мальная напряженность магнитного поляэа торцом магнита виае у магйита с конусной поверхностью; чем у магнитапрямоугольного профиля, тогда какотношение торцовой" части магнита кнанужному диаметру близко к 2/З,Срездо 1/бот наружного, диаметра (каквидно из чертежа) ничтожно меняет со..отношение между максимальной напря женностью магнитного поля за торцами прямоугольного магнита и магнита,имеющего конусный срез. Поэтому разумные пределы целесообразных со-отношений между дкаметром, торцовой части магнита и наружным диаметром следует признать от 2/3 до 5/б. При таких соотношениях наиболее эффективно работает кольцевой полюсный наконечник 4, наружный диаметр которого равен диаметру плоской части торца магнитов, с.которой наконечник 4 жестко скреплен. Полюсный наконечник 4 предназначен для улучшения однородности магнитного поля в рабочемканале магнитной системы. он действует одновременно и как полюсный наконечник,более равномерно распределяющий магнитный поток по азимуту по "люса магЯита, и какшимма, улучвающая аксиальную симметрию и качество продольного распределения магнитного полн не только в охватываемомею районе, но и вдоль осевого канала за своими торцамиу и как внутренний экран,"шунтнрующий возмож- О ные максимумы напряженности в распределении магнитного поля в осевом канале за торцами магнитов. отметим,чтоискажающие однородное распределение максимумы в величйне магнит 25 ного поля в рабочем канале возможны около внутренних торцов магнитовна длине не более одной трети расстояния между магнитами, нижний пределзависит от радиальной толщины колец,ЗО которая определяется по требуемомууровню снижения поперечных дефокусирующих нолей в системе.Ио наверняка можно сказать, что-делать кольцо"протяженностьщ "мень 3 шей его радильной толщины не целесообразно, его влияние на симметричность поля в рабочем зазоре в такомслучае будет ничтожным, это влияниене почувствует электронный поток.4 О Поэтому РазУмные пределы изменения длийй магнитомягких колец представляется целесообразным принять от.длины, равной радйальной протяженнос.ти кольца до 1/3 длины рабочего зазора. Наружный диаметр магнитов и их45 протяженность, измеренная вдоль осИ,.выбираются в зависимости от объемаосевого канала и требуемой в этомканале величины напряженности магнитного поля., При выборе размеров осе 30 вая протяженйость магнитов 1 и 2 недолжна превышать протяженность зазора междумагнитами,Предлагаемая форма магнитной системы хорошо сочетается с внешнимиразмерами электровакуумных приборов,например ЛОВ-О, а именно. в конусахна оконечнь 1 х частях магнитной Фокусирующей системы (МФС) удачно размещаются начальные части радиатора.бо охлаждения .коллектора и расширеннаяпуаичная часть прибора.Предложенная система обеспечиваетуменьшение габаритов и соответственно веса при .одновременном улучшении5 однородности фокусирующего поля.714539 2 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СШЪ Р 2791718,кл. 315-35 опубл. 1957. 2, Патент СВЙ В 3243639,кл. 315-35, опубл. 1966 (прототип), Формула изобретения Составитель СШитовРедактор В.СмирягинаТехред З,Фанта ррКо ектор В.Синицкаяе 844Подписнокомитета СССРи открытийкая наб д. 4/5 аз 9305/54Тираж ЦЯИИПИ Государствеиног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, РаушЗак тентф, г,ужгород, ул.Проектная,Фили уменьшение габаритов и веса достигается целесообразным выбором формы маг"нитов. Одновременно шнммы (магнитоМягкие кольца на рабочих полюсах маг"нитов) ограничивают потоки рассеянияв полюсов на экран и позволяют егоприблизить к магнитам, чем достигается дополнительное снижение веса игабаритов системы,Кроме того, отсутствие магнитовв рабочей зоне МФС (от рабочего полоса до следующего рабочего полюса,что соответствует расстоянию от катода до коллектора лампы) приводитк улучшению, однородности поля в этойзоне по азимуту, что еще более уЛучшается введением кольцевой вжммы.Трансформация формы кольца от прямоугольного сечения к сечению с 1 двой-нцм конусом приводит к увеличениюпо абсолютной величине и растягиванию по длине магнитного поля за рабочим полюсом магйита, что улучшаетоднородность магнитного поля в рабочей зоне МФС вдольее оси, И эт од".норадность существенно улучшаетсяшиммой. Магнитная система для создания ЗОоднонаправленного фокусирующего поля, содержащая два сооснцх кольцевых магнита, намагниченных аксиально в одном направлеии, и магнитопровод, соединяющий наружные полюсамагнитов, о т л и ч а ю щ а яс ятем, что, с целью уменьшения весамагнитов и улучшения однородностифокусирующего поля, каждая полюснаяповерхность магнитов имеет коническую и плоскую части с соотнощениемдиаметра плоской части к наружномудиаметру магнита,от 2/3 до 5/6,образующие конических частей Оарал"лельнц друг другу и составляют с .осью системы угол,лежащий в пределах от 15 до 45 ф при отсчете изцентра системы от оси к радиусу осевого канала, кроме того, на плоскойчасти внутренних полюсов магнитовустановлены магнитонасцщенные магнитсмягкие кольца с наружным диаметром, равным большемудиаметру плоской части полюсов и протяженностьюкаждая не менее радиальной толщиныколец и не более трети расстояниямежду магнитами.