[發(fā)明專利]高精度三組合四極透鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110119139.4
• 申請日: 2011-05-10
• 公開（公告）號: CN102208226A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張斌;何源;張小奇;姚慶高;韓少斐;李學(xué)敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院近代物理研究所
• 主分類號: G21K1/08
• 分類號: G21K1/08;G21K1/093
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 張真

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及加速器束流輸運(yùn)線電磁鐵系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高精度三組合四極透鏡。

背景技術(shù)

重離子微束裝置是將輻照材料或生物細(xì)胞的重離子束斑縮小到微米量級，能夠?qū)椪针x子進(jìn)行準(zhǔn)確定位和精確計(jì)數(shù)的裝置。它是開展輻照生物學(xué)、輻照生物醫(yī)學(xué)和輻照材料學(xué)研究的強(qiáng)有力工具；在材料分析和微加工等應(yīng)用領(lǐng)域也具有獨(dú)特的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。目前世界上的微束裝置大多提供低能輕粒子束流，更高能量的重離子微束將使高能量、高電荷單粒子效應(yīng)的研究成為可能，例如航天員在太空旅行時(shí)遭受單粒子輻照后的生物學(xué)效應(yīng)。高梯度組合四極透鏡強(qiáng)聚焦能夠形成微米量級的束斑，滿足科學(xué)研究的要求，是整個(gè)微束裝置的核心部件。為完成該目的，三組合四極透鏡應(yīng)該有極高的制造精度和穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，才能保證束流束斑大小和穩(wěn)定度，滿足實(shí)驗(yàn)的要求。

現(xiàn)有技術(shù)中的四極透鏡采用四塊極頭分別拼裝，定位銷定位的結(jié)構(gòu)形式。該形式的透鏡可以滿足大多數(shù)場合的使用要求，但是在微束線上，其精度和穩(wěn)定性遠(yuǎn)不能滿足實(shí)驗(yàn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高精度三組合四極透鏡，從而有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：所述的高精度三組合四極透鏡，其特點(diǎn)在于：所述的三組合四極透鏡包括組合體外圍框架，高精度四極透鏡通過連接桿和不銹鋼塊安裝在組合體外圍框架內(nèi)，高精度四極透鏡內(nèi)設(shè)有磁鐵線圈，高精度四極透鏡下部設(shè)有與磁鐵線圈相連的電聯(lián)結(jié)板，組合體外圍框架上部設(shè)有直線導(dǎo)軌座、滾動(dòng)導(dǎo)軌座和移動(dòng)板，直線導(dǎo)軌座上設(shè)有直線導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌座上設(shè)有滾動(dòng)導(dǎo)軌。

所述的連高精度四極透鏡為三個(gè)，三個(gè)高精度四極透鏡之間采用定位軸和定位套連接安裝定位，每個(gè)高精度四極透鏡通過導(dǎo)柱導(dǎo)套安裝在連接桿的定位軸上，高精度四極透鏡上部的定位軸上還設(shè)有圓螺母和大墊圈，高精度四極透鏡下部的電聯(lián)結(jié)板與組合體外圍框架對應(yīng)處設(shè)有線夾，高精度四極透鏡與組合體外圍框架之間還設(shè)有微調(diào)桿，微調(diào)桿上設(shè)有調(diào)整螺母和圓弧塊，不銹鋼塊與組合體外圍框架之間設(shè)有雙頭調(diào)節(jié)螺栓；高精度四極透鏡下部還設(shè)有輔助定位套，輔助定位套下部設(shè)有套座。

所述的高精度四極透鏡包含四個(gè)雙曲線形狀的極頭，每個(gè)極頭包含一組磁鐵線圈，磁鐵線圈通過中心襯板與內(nèi)連接排相連，磁鐵線圈還分別與外連接排和中間連接排相連，外連接排與電聯(lián)結(jié)板相連。所述的磁鐵線圈還包括鐵芯，鐵芯采用DT4鍛件為加工胚料，胚料外面通過焊接與不銹鋼塊相連，磁鐵線圈下部設(shè)有內(nèi)墊塊和角尺座，角尺座上還設(shè)有拉桿、鋼帶和外墊塊。

所述的磁鐵線圈為分離式的線圈結(jié)構(gòu)，每組磁鐵線圈有8匝線圈，線圈的材料為T2銅板，銅板的厚度根據(jù)通過的電流選取不同的尺寸，線圈的一半做成U字型，并且做真空環(huán)氧澆注，澆注為一個(gè)整體，線圈的另外一邊按照逐次串接的結(jié)構(gòu)同U型體內(nèi)的每一匝線圈連接。

所述的導(dǎo)柱導(dǎo)套設(shè)置在連接桿和不銹鋼塊之間。所述的組合體外圍框架下部設(shè)有角支撐，組合體外圍框架為不銹鋼型材組成的框架。

本發(fā)明的有益效果是：所述的高精度三組合四極透鏡，通過采用了全新的設(shè)計(jì)思路和機(jī)械結(jié)構(gòu)，選取合理的工藝及制造手段，實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)對工程制造的高要求。為研究所和企業(yè)制造高精度的四極透鏡提供了具體的方案和經(jīng)驗(yàn)。能夠達(dá)到微米級的安裝精度，以及實(shí)驗(yàn)所需的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的透鏡組合裝配示意圖；

圖2為本發(fā)明透鏡組合裝配主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明透鏡組合裝配右視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明圖3俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明圖3中A-A處截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的高精度四極透鏡的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明圖6中B處得結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖8為本發(fā)明磁鐵線圈的U型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中所示：1、組合體的外圍框架；2、連接桿；3、高精度四極透鏡；4、直線導(dǎo)軌座；5、套座；6、滾動(dòng)導(dǎo)軌座；7、滾動(dòng)導(dǎo)軌；8、直線導(dǎo)軌；9、移動(dòng)板；10，圓螺母；11，大墊圈；12，定位軸；13、導(dǎo)柱導(dǎo)套；14、定位套；15、電聯(lián)結(jié)板；16、輔助定位套；17、角支撐；18、磁鐵線圈；19、線夾；20、不銹鋼塊；21、微調(diào)桿；22、調(diào)整螺母；23、圓弧塊；24、雙頭調(diào)節(jié)螺栓；25、中心襯板；26、外連接排；27、內(nèi)連接排；28、中間連接排；29、內(nèi)墊塊；30、鐵芯；31、角尺座；32、拉桿；33、外墊快；34、鋼帶。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。