[發(fā)明專利]一種內(nèi)置陶瓷真空室的C型非線性沖擊磁鐵

有效

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111710490B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚雷;宋文彬;尚風(fēng)雷;劉偉;孫振標(biāo);陸業(yè)明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H01F7/06
• 分類號: H01F7/06;H01F27/24;H01F27/36
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發(fā)明涉及一種內(nèi)置陶瓷真空室的C型非線性沖擊磁鐵，包括：陶瓷真空室、形狀和尺寸相同的C型鐵氧體鐵芯、C型屏蔽銅塊，兩塊勵磁電流板，鋁合金外殼，多個絕緣固定板；所述兩塊勵磁電流板分別位于C型鐵氧體鐵芯內(nèi)外兩側(cè)，其中一塊勵磁電流板通過絕緣固定板固定于鐵氧體磁芯外側(cè)，另一塊通過絕緣固定板固定于鐵氧體磁芯的內(nèi)側(cè)與陶瓷真空室的外側(cè)之間，所述陶瓷真空室包括陶瓷室，可伐，法蘭，圓頭螺釘，弧形屏蔽電極；陶瓷真空室與法蘭之間使用釬焊連接；整個非線性沖擊磁鐵放置于鋁合金外殼內(nèi)部。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子儲存環(huán)的束流注入，尤其是低發(fā)射度儲存環(huán)的注入問題。

背景技術(shù)

第四代衍射極限儲存環(huán)動力學(xué)孔徑很小，傳統(tǒng)的凸軌注入法不再適用，非線性磁鐵的磁場場型對注入束流有偏轉(zhuǎn)作用而對儲存束流沒有影響，可以實(shí)現(xiàn)粒子的注入。在傳統(tǒng)凸軌注入法中，電子在直線加速器加速后，經(jīng)過切割磁鐵的偏轉(zhuǎn)進(jìn)入沖擊磁鐵形成的凸軌，同時沖擊磁鐵按一定的時間規(guī)律逐漸減小，使凸軌向平衡軌道靠攏，入射粒子經(jīng)過數(shù)圈以后將再次回到初始注入點(diǎn)位置處，而此時凸軌的收縮量已經(jīng)足夠大，注入粒子可以躲開切割板而被儲存環(huán)捕獲，從而實(shí)現(xiàn)束流注入。由于衍射極限儲存環(huán)的動力學(xué)孔徑變小，通常在10mm以下，使用凸軌注入法將無法接受注入束流，因此德國亥姆霍茲研究中心在Bessy儲存環(huán)上提出了一種使用非線性磁鐵的注入方法。這種注入方法使用非線性磁鐵代替四塊沖擊磁鐵，注入束流在偏離該非線性磁鐵中心軸處會受到磁場力偏轉(zhuǎn)，而儲存束流在中心處不會受到磁場力的作用。對于非線性沖擊磁鐵注入方法，國際上已有一些實(shí)驗(yàn)室提出并且設(shè)計(jì)了可用于儲存環(huán)注入的非線性沖擊磁鐵，如BESSY II，SOLEIL，MAX IV等。

相比現(xiàn)有方案，該方案的磁鐵含有鐵芯，因此可以提供的磁場力更大，可以使束流獲得更大的偏移量。未來的第四代衍射極限儲存環(huán)光源由于其動力學(xué)孔徑的限制無法使用常規(guī)沖擊磁鐵注入時，該磁鐵可以適用。

目前國外設(shè)計(jì)的非線性磁鐵由8根電流條以及陶瓷腔室組成，其非線性磁場由對稱分布的8根電流條勵磁后產(chǎn)生，需要施加的電流很大，且沒有鐵氧體磁芯，勵磁效率較低，并且，其8根電流條的固定位置必須非常精確，通常需要在外面的陶瓷腔中打出固定的孔才能安裝，加工難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決由于衍射極限儲存環(huán)動力學(xué)孔徑過小而導(dǎo)致的注入困難的問題，本發(fā)明提出一種內(nèi)置陶瓷真空室的C型非線性沖擊磁鐵，在相同的電流大小情況下，本發(fā)明提供的磁場作用力更大，磁場主要通過鐵芯的磁回路產(chǎn)生，場型的改變由屏蔽板控制，因此電流板的安裝位置不需要那么精確。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種內(nèi)置陶瓷真空室的C型非線性沖擊磁鐵，包括：陶瓷真空室、形狀和尺寸相同的C型鐵氧體鐵芯、C型屏蔽銅塊，兩塊勵磁電流板，鋁合金外殼，多個絕緣固定板；所述兩塊勵磁電流板分別位于C型鐵氧體鐵芯內(nèi)外兩側(cè)，其中一塊勵磁電流板通過絕緣固定板固定于鐵氧體磁芯外側(cè)，另一塊通過絕緣固定板固定于鐵氧體磁芯的內(nèi)側(cè)與陶瓷真空室的外側(cè)之間，所述陶瓷真空室包括陶瓷室，可伐，法蘭，圓頭螺釘，弧形屏蔽電極；陶瓷室與法蘭之間使用釬焊連接；整個非線性沖擊磁鐵放置于鋁合金外殼內(nèi)部。

進(jìn)一步的，每側(cè)的絕緣固定板分兩層，將每側(cè)的電流板夾在兩層固定板中間。

進(jìn)一步的，C型屏蔽銅塊內(nèi)外兩側(cè)也放置固定板，但是不放置電流板，與用于固定鐵氧體磁芯內(nèi)側(cè)的電流板的絕緣固定板形成對稱結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，陶瓷真空室位于C型鐵氧體鐵芯和C型屏蔽銅塊圍成的內(nèi)孔正中，兩側(cè)與法蘭使用釬焊可伐進(jìn)行連接，兩塊弧形屏蔽電極穿過C型鐵氧體鐵芯，位于陶瓷真空室中，兩塊弧形屏蔽電極的上下端各自固定在兩側(cè)法蘭上。

進(jìn)一步的，該非線性沖擊磁鐵通過在鐵氧體鐵芯兩側(cè)的電流板上施加脈沖電流產(chǎn)生磁回路，磁回路穿過鐵芯在內(nèi)孔產(chǎn)生磁通。

進(jìn)一步的，內(nèi)孔中間部分的弧形屏蔽電極的材料為銅，用于屏蔽掉部分磁場，使得靠近內(nèi)孔中間區(qū)域的磁場值形成一個平臺，磁感應(yīng)強(qiáng)度與0的差值在預(yù)定范圍內(nèi)。