Устройство для юстировки квадрупольных магнитных линз

(11)ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл,а Н 01 1 3/20 Госудорственнык комнтет Опубликовано 23.11.81, Бюллетень43Дата опубликования описания 28.11.81но делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮСТИРОВКИКВАДРУПОЛЪНЫХ МАГНИТНЫХ ЛИНЗ Устройство относится к технике наладки систем фокусировки лля каналов ускорЕния и транспортировки пучков заряженных частиц.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 соелиненная с источником переменного тока. На струне укреплена немагнитная пластинка, к которой плотно прилегает пьезоэлектрический датчик, подключенный к измерительному прибору )Однако техническая реализация такого устройства и условия применения достаточно сложны, поскольку необхолим учет посторонних акустических помех, ограничение величины тока в струне с целью исключения перегрева струны, подбор частоты источника переменного тока и лр. Наиболее близким к. предлагаемому потехнической 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 2.Недостатком известного устройства явщ 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 з. равномерности намотки (процессы намоткикатушки и сборки ее держателя контролируют с помощью микроскопа, а разницу расстояния от продольных сторон катушки до оси вращения выдерживают с точностью +0,5 о ).фф Цель изобретения - упрощение технологии изготовления устройства при сохранении точности юстировки.Указанная пель достигается тем, что в устройстве лля юстировки квадрупольных магнитных линз, содержащем плоскую прямоугольную катушку, размещенную в межполюсном пространстве линзы, укрепленную на оси вра 1 цения 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 соелинены 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 лве плоскости антисимметрии. В симметрично расположенных относительно этих плоскостей точках скалярные потенциалы магнитного поля равны ио абсолютной величине, но в первом случае они равны пб"знаку, а во втором - противоположны.Вследствие этого, наблюдаемый сигнал имеет форму, близкую к синусоиде с четырьмя полупериолами (по количеству полюсов) чередующейся полярности. В случае, когда магнитная ось линзы совпадает с осью вращения катушки (и, следовательно, с геометрической осью линзы), амплитудные значения полупернодов 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 полупериолов одного знака равны между собой и отличаются для двух других полупериодов, величина смещения г магнитной оси относительно осн вращения описана следующим соотношениемдг=к - д -0 Ф 1 Гь 2ть) з ь 2 где К - радиальный размер вращаю щейся катуи)ки;УьЦ - значение ам ил и туп отличаю.щихся полуиериолов сиисоилы.Юстировка линзы сводится к процессу выравнивания амплитул иолупериолов, например, сначала в одной плоскости симметрии квадрупольного поля, затем в лругой. Метолом смещения магнитной осн может быть изменение магнитных сопротивлений полюсов линзы.Точность юстировки квадруиольной лин. зы с помощью предлагаемого устройства определяется, в основном, точностью изме 1 О рения амплитуд полупериолов синусоиды. В известном же устройстве точность юстировки зависит как от точности измерения сигнала с катушки, так и от илентичности 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 квалрупольных магнитных линз, содержащее плоскую прямоугольную катушку, размещенную в меж полюсном пространстве ли нзы, укрепленную на оси вра 1 цения 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. 50 55 20 гамоникой, поэтому, если внутренняя частьвитка 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 50 применено для юстировки и мультипольныхмагнитных линз (секступолей, октуиолей и пр.). К достоинствам устройства слелует 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 маг.нитного поля линзы, поскольку амилитула сигнала с катушки, ось вращения которой совмещена с магнитной осью линзы, прямо пропорциональная градиенту магнитного 45 поля.Источники информации,принять 1 е во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР202361, кл. Н 013/20, 1966. 8840042. КовауасЫ М., Тапака 1 апд а 1, Ргес 158 семге ве 111 пд дечсе аког 11 иадгиро 11 п 1 аа- пеЬ - Яар. 1 огп. о арр 1. рЬувйв, ч. 12,9, 1971, р. 195 в 202 (прототип).ас ИИП 13035, ал Г 1 П еда ктор Н. 11 у шненк аказ 10244/78 Составитель В Техред А. ВойкТираж 787 ГаврюшинКорректорПодписноомитета СССРоткрытийкая наб., д. 45ул Проектная 4 И Государственного делам изобретений н осква, Ж - 35, РаушсПатентэ, г. Ужгоро иницк