[發(fā)明專利]一種卷繞型納米晶掃描磁鐵及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210036028.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114300211B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂明邦;姚慶高;趙麗霞;張翔;張京京;楊靜;馬力禎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所
• 主分類號(hào): H01F3/04
• 分類號(hào): H01F3/04;H01F41/02
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 朱燕鷗

本發(fā)明提供一種卷繞型納米晶掃描磁鐵，包括鐵芯，所述鐵芯為采用納米晶帶材卷繞而成。一種卷繞型納米晶掃描磁鐵的制備方法，包括步驟：選取納米晶帶材；切除所述納米晶帶材的兩側(cè)邊緣部分，保留中間部分，以使切除后的納米晶帶材的寬度與所述鐵芯的厚度相等；將所述切除后的納米晶帶材卷繞成圓卷；所述圓卷?yè)伍_(kāi)成為所述跑道形；對(duì)跑道形的納米晶帶材進(jìn)行熱處理以改善磁性；對(duì)跑道形的納米晶帶材進(jìn)行真空含浸，以使帶材層間充膠；充膠后對(duì)跑道形納米晶帶材進(jìn)行烘干，固化成型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于本發(fā)明屬于粒子加速器終端領(lǐng)域，更為具體地涉及一種卷繞型納米晶掃描磁鐵及其制備方法。

背景技術(shù)

掃描磁鐵是粒子加速器終端必須的一類磁鐵。其主要功能是通過(guò)水平和垂直掃描將束流掃描成方形視野(均勻掃描)或者快速掃描成平面內(nèi)離散的點(diǎn)陣(點(diǎn)掃描)。

傳統(tǒng)掃描磁鐵鐵芯由硅鋼片3疊壓而成，如圖3所示，硅鋼片3的厚度一般在0.1mm-0.35mm之間。均勻掃描模式在120Hz-200Hz的三角波模式下運(yùn)行，其最大磁感應(yīng)強(qiáng)度常介于0.18T-0.38T之間；點(diǎn)掃描電流曲線不固定，但磁通量的變化速率與均勻掃描相仿或者略低。由于鐵芯內(nèi)部磁通量快速變化，傳統(tǒng)掃描磁鐵面臨以下問(wèn)題：

渦流熱效應(yīng)：磁通連續(xù)快速變化使鐵芯感生出渦電流，渦流產(chǎn)生的熱量使鐵芯持續(xù)發(fā)熱，長(zhǎng)期的烘烤使線圈和鐵芯的壽命大大降低，甚至出現(xiàn)了短時(shí)間內(nèi)將線圈或者其支撐部件燒毀的案例。

渦流磁效應(yīng)：渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在一定程度上抵消主磁場(chǎng)，使得瞬態(tài)磁場(chǎng)滯后于主磁場(chǎng)，即滯后效應(yīng)；渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)相互疊加，對(duì)主磁場(chǎng)的均勻度產(chǎn)生不利影響，使主場(chǎng)產(chǎn)生畸變；

端部效應(yīng)：由傳統(tǒng)的疊壓方式?jīng)Q定，渦流熱磁效應(yīng)在磁鐵端部尤其明顯。①磁場(chǎng)延遲和畸變?cè)诙瞬扛鼮閲?yán)重；②端部渦流熱比鐵芯主體更為顯著，使其成為局部熱源。由于端部存在沿束流方向的磁場(chǎng)，即使采用更薄的材料進(jìn)行疊壓亦無(wú)法解決該問(wèn)題，是傳統(tǒng)疊壓方式的固有問(wèn)題?，F(xiàn)有的解決辦法為在端部設(shè)置梳狀槽，但是該方式增加了加工的難度，降低了加工的下效率，同時(shí)并不能從根本解決端部效應(yīng)問(wèn)題。

巨大的噪音：掃描磁鐵的噪音主要來(lái)自線圈震動(dòng)和鐵芯的磁滯伸縮噪音。僅對(duì)線圈進(jìn)行固定和一定防震措施可大幅減小噪音，但鐵芯磁滯伸縮的噪音仍非常顯著。對(duì)于醫(yī)療用粒子加速器，終端離患者很近，巨大的噪音會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生明顯的不利影響。醫(yī)院往往需要進(jìn)行復(fù)雜大空間的隔音處理，由于設(shè)備密集，隔音的空間非常有限，且造價(jià)昂貴。

總之，傳統(tǒng)掃描磁鐵面臨諸多難題和瓶頸，鐵芯材料和成型工藝亟需改變。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種卷繞型納米晶掃描磁鐵，已解決傳統(tǒng)的鐵芯采用硅鋼片進(jìn)行疊壓形成的方式出現(xiàn)的渦流熱效應(yīng)、渦流磁效應(yīng)、端部效應(yīng)以及產(chǎn)生噪音等問(wèn)題，另一個(gè)目的是提供一種卷繞型納米晶掃描磁鐵的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種卷繞型納米晶掃描磁鐵，包括鐵芯，所述鐵芯為采用納米晶帶材卷繞而成。

進(jìn)一步地，所述鐵芯為采用納米晶帶材卷繞形成為跑道形。

進(jìn)一步地，所述鐵芯的一側(cè)切割形成有一個(gè)開(kāi)口。

進(jìn)一步地，所述鐵芯包括一對(duì)，一對(duì)所述鐵芯通過(guò)固定工裝拼接形成為一體。

進(jìn)一步地，兩個(gè)所述鐵芯對(duì)拼的位置均切割形成有開(kāi)口。

進(jìn)一步地，所述開(kāi)口的頂面和底面的平行度＜0.05mm，頂面和底面之間的間隙d，滿足關(guān)系：d＜D±0.05，其中D為間隙的理論值。

另一方面，本發(fā)明還提供一種所述的卷繞型納米晶掃描磁鐵的制備方法，包括步驟：

將納米晶帶材卷繞成圓卷；