[發(fā)明專利]一種多相繞組的偏轉(zhuǎn)掃描裝置及偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810023162.5
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108305701B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃小東;韋壽祺;秦玉江;朱國坤;蔡樹立;費(fèi)翔;黃國華;張建飛;覃胤鴻;陸葦;黃興泉
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林獅達(dá)技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G21K1/093
• 分類號: G21K1/093
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.一種多相繞組的偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于,該偏轉(zhuǎn)掃描裝置(1)為呈軸對稱的喇叭狀或圓柱狀結(jié)構(gòu)，所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置(1)包括：鐵磁框架(11)和偏轉(zhuǎn)掃描繞組(12)；在鐵磁框架(11)內(nèi)側(cè)開有縱向延伸沿圓周等分分布的2aw個(gè)線槽，以及由鐵磁框架(11)內(nèi)壁圍成的空腔構(gòu)成的所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置的帶電粒子束通道，其中a、w為整數(shù),且a≥1，w≥3；

所述偏轉(zhuǎn)掃描繞組(12)包括：w相繞組(12i)；在所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置(1)的橫截面上所述w相繞組(12i)的軸線呈對稱分布；

每相繞組(12i)均對應(yīng)地連接一相驅(qū)動電路(2i)，通電后所述w相繞組(12i)在所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置(1)橫截面上產(chǎn)生垂直于帶電粒子束飛行方向的合磁動勢，所述合磁動勢產(chǎn)生正比的合磁感應(yīng)強(qiáng)度，所述合磁感應(yīng)強(qiáng)度驅(qū)動帶電粒子束在垂直于帶電粒子束飛行方向平面上移動；

當(dāng)w為偶數(shù)時(shí)相鄰兩相繞組的軸線夾角為弧度角，當(dāng)w為奇數(shù)時(shí)，相鄰兩相繞組軸線夾角為弧度角，且任一相繞組(12i)在任一線槽中的分布匝數(shù)的計(jì)算公式為：

Z_i,n＝λ_i,nz；

其中，λ_i,n為第i(i＝1,2,…,w)相繞組在第n(n＝1,2,…,2aw)槽中匝數(shù)系數(shù)，且當(dāng)λ_i,n為負(fù)值時(shí)Z_i,n亦為負(fù)值表示繞組繞向相反，λ_min為2aw槽中最小正匝數(shù)系數(shù)，Z_min為對應(yīng)λ_min選定的最小正整數(shù)匝數(shù)，z為每相繞組匝數(shù)基準(zhǔn)值，Z_i,n為第i相繞組在第n槽中匝數(shù)，且Z_i,n的絕對值按其計(jì)算值的絕對值四舍五入取整數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，所述鐵磁框架(11)由高頻導(dǎo)磁材料制成。

3.一種多相繞組的偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)，包括：如權(quán)利要求1-2任一所述的偏轉(zhuǎn)掃描裝置(1)、中央控制器(3)和驅(qū)動電源單元(2)；所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置(1)中每相繞組(12i)均對應(yīng)連接驅(qū)動電源單元(2)中的一相驅(qū)動電路(2i)；每相驅(qū)動電路(2i)均與所述中央控制器(3)連接；

所述中央控制器(3)，用于將預(yù)設(shè)的帶電粒子束偏轉(zhuǎn)掃描軌跡依次分解成有限個(gè)偏轉(zhuǎn)掃描點(diǎn)，并依次計(jì)算出各偏轉(zhuǎn)掃描點(diǎn)分別對應(yīng)w相繞組(12i)中每相繞組(12i)的分磁動勢數(shù)值，同時(shí)依次根據(jù)各偏轉(zhuǎn)掃描點(diǎn)的分磁動勢數(shù)值發(fā)出相應(yīng)的w相電壓指令信號給對應(yīng)的w相驅(qū)動電路(2i)；

所述驅(qū)動電源單元(2)包括：w相驅(qū)動電路(2i)，每相驅(qū)動電路(2i)用于將其對應(yīng)的一相電壓指令信號轉(zhuǎn)換成包含電壓指令幅值及其微分值信息的一相電流指令信號，并將所述一相電流指令信號進(jìn)行線性放大；同時(shí)將根據(jù)所述一相電流指令信號放大后的相驅(qū)動電流提供給所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置(1)中與其對應(yīng)連接的一相繞組(12i)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動電源單元(2)還包括：一對直流供電電源E1和E2；

所述一對直流供電電源E1和E2相串聯(lián)，用于輸出正負(fù)對稱電壓值給所述w相驅(qū)動電路(2i)，且所述一對直流供電電源E1和E2的公共端接地。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述每相驅(qū)動電路(2i)均包括：指令輸入電路(2i1)、推挽放大電路(2i2)、消振反饋電路(2i3)、運(yùn)算放大器A_i；

所述指令輸入電路(2i1)一端與所述中央控制器(3)連接，另一端與所述運(yùn)算放大器A_i負(fù)輸入端連接；

所述推挽放大電路(2i2)的控制端與控制電阻R_6i的一端連接，所述推挽放大電路(2i2)的正負(fù)輸入端分別與所述一對直流供電電源E₁和E₂的正負(fù)極連接，所述推挽放大電路(2i2)的輸出端分別與所述消振反饋電路(2i3)的一端和所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置(1)中對應(yīng)相繞組(12i)的一端連接；

所述消振反饋電路(2i3)的另一端與所述運(yùn)算放大器A_i的負(fù)輸入端連接；所述運(yùn)算放大器A_i的輸出端與控制電阻R6i的另一端連接；

所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置(1)中對應(yīng)相繞組(12i)的另一端與取樣電阻R_8i的非接地端連接，所述取樣電阻R_8i的另一端接地；

所述取樣電阻R_8i非接地端還與反饋電阻R_7i的一端相接，所述反饋電阻R_7i的另一端接至所述運(yùn)算放大器A_i的負(fù)輸入端，所述運(yùn)算放大器A_i的正輸入端與平衡電阻R_3i的一端連接，所述平衡電阻R_3i的另一端接地，所述運(yùn)算放大器A_i的正負(fù)電源輸入端分別與所述一對直流供電電源E₁和E₂的正負(fù)極連接。