[发明专利]一种永磁束流均匀化六极磁铁

说明书

技术领域

本发明属于加速器设计技术，具体涉及一种加速器用永磁束流均匀化六极磁铁。

背景技术

加速器产生的束流横向截面的粒子分布一般是高斯分布的，即轰击到靶上的粒子分布是不均匀的。在某些工业电子辐照场合，对束流辐照均匀度要求是很高，例如对半导体材料的辐照。此外，在重离子加速器产生的高功率密度的束流轰击靶的时候，为了降低靶的尺寸和实现靶的冷却，需要在束斑扩大的同时，将束流尽量整型为均匀分布的。因此，加速器束流的均匀化是一个非常重要的问题。

目前，国内外采用的束流均匀化器件分为非线性多极铁和非线性阶梯场二极磁铁两类。非线性多极铁有八极铁和十二极铁等，非线性阶梯场二极磁铁分为单台阶和多台阶。

由于非线性多极铁在进行束流均匀化的过程中引入了非常强的非线性效用，其结果不尽如人意。非线性阶梯场二极磁铁均匀化的目标是将束流边缘部分的粒子等密度平移到内部区域，但其所平移的束流是不均匀的，在平移叠加时，是高密度与较高密度叠加，低密度与较低密度的叠加，其叠加后的均匀度仍然不是很好。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种永磁束流均匀化六极磁铁结构，使束斑具有更好的均匀化效果。

本发明的技术方案如下：一种永磁束流均匀化六极磁铁，磁铁的六个磁极两两相对沿环形设置，其中，两个相对的磁极上不设置磁场励磁组件，其余磁极上设置磁场励磁组件；在两个设置磁场励磁组件的相邻磁极内产生的磁场方向相反，两个设置磁场励磁组件的相对磁极内产生的磁场方向相同，从而形成相对于磁铁中心线对称的磁场分布；所述的磁场励磁组件包括作为主磁场励磁的永磁铁和作为辅助磁场励磁的励磁线包。

进一步，如上所述的加速器用束流均匀化六极磁铁，其中，不设置磁场励磁组件的相对磁极之间的距离小于设置磁场励磁组件的相对磁极之间的距离。

进一步，如上所述的加速器用束流均匀化六极磁铁，其中，所述的作为辅助磁场励磁的励磁线包是对作为主磁场励磁的永磁铁所励磁的磁场进行小范围调整；在所述永磁铁所励磁的磁场不需要调整时，可取消所述作为辅助磁场励磁的励磁线包。

进一步，如上所述的加速器用束流均匀化六极磁铁，其中，所述的磁极内产生的磁场方向是指如果磁场方向指向磁铁中心为正方向，如果磁场方向离开磁铁中心为负方向。

进一步，如上所述的加速器用束流均匀化六极磁铁，其中，所述的作为主磁场励磁的永磁铁设置在磁极铁芯内部，磁极铁芯中除永磁铁以外的其它部分为软磁材料；所述的作为辅助磁场励磁的励磁线包设置在磁极铁芯的外侧。

本发明的有益效果如下：本发明所提供的六极磁铁，是在传统六极磁铁的基础上删除了相对的一对磁极的磁场励磁，并缩短了这对磁极之间的距离，同时改变一对相邻磁极的磁场励磁方向。这种磁铁能够在X轴上所产生的磁场关于坐标原点对称，磁场的大小与位置的平方呈正比，能够对类三角密度分布的束斑提供很好的均匀化效果。

附图说明

图1为本发明实施例中六极磁铁的结构示意图；

图2为本发明实施例的六极磁铁磁场分布与现有技术的比较示意图；

图3为采用本发明的六极磁铁形成的束流初始密度分布示意图；

图4为束流的光路示意图；

图5为光路末端束斑示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明是在传统六极磁铁的基础上进行的改进，传统六极磁铁的六个磁极两两相对沿环形对称设置，每个磁极外均设有励磁线包，而且相对的两个磁极之间的距离都是相等的，相邻被励磁的磁极内的磁场方向相反，相对磁极内的磁场方向也相反，这种六极磁铁的磁场分布是关于经过磁铁中心线的平面对称的，如图2中的A曲线所示，磁场的大小与位置的平方成比例。