Магнитная линза

)Н 01 Х 3 СВИДЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННИЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 30,04.85. Бюл, В 16172) В.С.Босов и А,И.ЕлякоткоА 53) 621 385 833 1088 8)56) 1. Стоянов П.А. и др, Объективная линза электронного микроскопа сбольщой магнитодвижущей силой, Изв.АН СССР. Сер. физическая. 1968,т. 32, У 7, с, 1120,2, Солцатенко Г.А. Магнитная линза с ленточной обмоткой высоковольтного электронного. микроскопа. Препринт. Киев. Институт ядерных иссле:дований АН УССР, 1977, с. 3-13 (про тотип ).(54) 57) МАГНИТНАЯ ЛИНЗА, содержащаямагнитопровод, ленточную обмотку возбуждения, выполненную из электропроводящего материала, фпокрытого слоемизоляции, и охлаждаемые теплообменники, контактирующие с обмоткой возбуждения по ее торцовым поверхностям,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью уменьшения веса и габаритовлинзы за счет увеличения допустимойплотности тока, линза снабжена до- .полнительной ленточной обмоткой изнемагнитного теплопроводящего материала, размещенной между виткамиобмотки возбуждения и соединеннойпо торцам с поверхностью теплообменников.1 11533Изобретение относится к оптикезаряженных частиц, а именно к,фокусировке электронных или ионныхпучков, и может найти применение,например, в микроскопии. 5Известна магнитная линза, содер-жащая магнитопровод иэ Ферромагнитного металла, обмотку возбуждения,выполненную изолированным проводомкруглого сечения, и водоохлаждаемые 1 Отеплообменники из немагнитного металла. Фокусное расстояние этой линзы для частиц с заданными массой,зарядом и энергией определяется числом ампер-витков в обмотке возбуждения и конфигурацией магнитопровода.При этом габариты и вес линзы существенно зависят от допустимой плотности тока в обмотке возбуждения, анадежность ее работы - от темпера- рОтуры и толщины межвитковой изоляции и изоляции обмотки от корпуса р.13,Недостатки линзы данного типамалая степень заполнения сечения обмотки проводами, затрудненный отводтепла от внутренних витков обмотки,слабая эффективность охлаждения, низкая плотность тока в обмотке (23 А/мм )и, как следствие, большиегабариты и вес,Наиболее близкой к изобретениюявляется магнитная линза, содержащаямагинтопровод, ленточную обмотку возбуждения, выполненную из электропроводящего материала, покрытого слоемизоляции, и охлаждаемые теплообменникн, контактирующие с обмоткой возбуждения по ее торцовым поверхностям (21.В известной линзе вследствие высо 40кой степени заполнения обмотки металлом с большим коэффициентом теплопроводности и эффективного отвода тепла восевом направлении рабочая плотность45. тока в обмотке линзы составляет 68 А/ми при относительной простотеее конструкции. Магнитную линзу с ленточной обмоткой отличает также сравнительная компактность и легкость. Однако известная линза характеризуется низкой теплопроводностью слоя изоляции между обмоткой и охлаждаемыми теплообменниками. Увеличение площади поперечного сечения этого слоя ограничено наружным и внутренним радиусами обмотки, а уменьшение толщины слоя - требованиями к механической и диэлектрической прочнос. ти конструкции, т.е. требованиями надежности. Дальнейшее повышение плотности тока в обмотке с целью уменьшения габаритов и веса магнитной линзы, является невозможным.Цель изобретения - уменьшение веса н габаритов линзы за счет увеличения допустимой плотности тока.Укаэанная цель достигается тем, что магнитная линза, содержащая магнитопровод, ленточную обмотку возбуждения, выполненную иэ электропроводящего материала, покрытого слоем изоляции, и охлаждаемые теплообменники, контактирующие с обмоткой возбужцения по ее торцовым поверхностям, снабжена дополнительной ленточной обмоткой из немагнитного тепло- проводящего материала, размещенной между витками обмотки возбуждения и соединенной по торцам с поверхностью теплообменников.На чертеже схематически изображена магнитная линза, общий вид,Магнитная линза содержит магнитопровод 1 из Ферромагнитного металла, обмотку 2 возбуждения, выполненную иэ ленты шириной Е и толщиной Ы. водоохлаж знаемые,теплообменники 3 из немагнитного материала, изолированные от обмотки возбуждения слоем изоляции толщиной В, межвитковую изоляцию 4 толщиной ои и дополнительную ленточную обмотку 5 иэ немагнитного теплопроводящего материала шириной Е,- Е+ 2 а и толщиной г витки которой размещены между витка" ми обмотки 2 возбужденияМагнитная линза работает следующим образом.Прохождение тока через обмотку возбуждения создает магнитное поле, которое концентрируется магнитопроводом в области рабочего зазора шириной 5 и диаметром Р . При этом фокусное расстояние линзы для частиц с определенной массой, зарядом и энергией обратно пропорционально квадрату числа ампер-витков в обмотке возбуждения, причем это.число ог- . раничивается допустимой температурой обмотки, Дополнительная ленточная обмотка 5 улучшает условия теплообмена и тем самым позволяет увеличить допустимую плотность тока обмотки возбуждения, При заданных параметрах линзы уменьшается необходимое число витков обмотки возбуждения, а1153368 37 10 м; ,=8,3 10 м;1,12 О "м; д= 2.10-зм тм = 30 фСвТо = 80 оС; у = 2 16,10-В Ом мэ "м =4 10 Вт/м град; к= 2.10 "Вт/иград и Эм 4,6 10 Авит. Из сравнения параметров двух линз следует, что число ампер-витков в новой линзе увеличено в ,32 раза, Это позволяет для частиц данного сорта О и энергии на 757 уменьщить Фокусное расстояние линзы, При этом наружный диаметр и длина обмотки уменьшены, соответственно в 1,25 и 1,08 раза, Габаритняе размеры линзы в целом 5 уменьшены прИблизительно в такой же пропорции, что эквивалентно снижению веса линзы примерно в 1,6 раза.Толщина межвитковой изоляции увеличена в 1,5 раза, а толщина слоя изоляции между обмоткой и водоохлаждаемыми корпусами увеличена почти на порядок, Это существенно повьппает надежность линзы.Максимальная температура обмотки в ее центральном сечении снижена с .90 до 80 С, что также увеличивает параметр надежности линзы.С помощью аналогичного расчета линза может быть оптимизирована и по одному из ее параметров, например весу или температуре,