Мультиплет квадрупольних лінз

Мультиплет квадрупольних лінз, що містить полюсні наконечники з підмагнічувальними обмотками, з'єднаними магнітопроводом, виготовленим з суцільного шматка магнітом'якого заліза, який відрізняється тим, що у кожній парі полюсних наконечників в магнітопроводі виконано принаймні по одному наскрізному отвору призматичної форми, при цьому осі цих отворів взаємно перпендикулярні, а крива твірної полюсного наконечника має форму рівнобічної гіперболи, асимптотами якої є осі декартової системи координат, яка на кінцях наконечників плавно сполучена з дугою окружності радіусом R Винахід відноситься до електронно-іонних оптичних пристроїв для фокусування заряджених часток і може бути використаний для формування пучка заряджених часток у приладах і установках. Як відомо одиночна магнітна квадрупольна лінза не може створювати стигматичного зображення в силу того, що вона є фокусуючей в одному напрямку і дефокусуючей в іншому, взаємно перпендикулярному першому. Тому для створення стигматичного зображення звичайно застосовуються системи з декількох квадрупольних лінз. Відомий мультиплет квадрупольних лінз - триплет (статья D.N. Jamieson, G.W. Grime and F. Watt, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B40/41, (1989), P. 669-674). Цей аналог є найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого і прийнятий як прототип. Дана конструкція містить три магнітні квадрупольні лінзи, що розміщені окремо на одному юстувальному столі. Кожна з лінз має магнітопровід виконаний із суцільного шматка магнітом'ягкого заліза з струмопровідами у виді штампованих П-образных мідних шин спаяних по черзі плоскими шинами також самого сечіння для забезпечення проходження струму по спіралі. Виконання магнитопровода кожної квадрупольної лінзи із суцільного шматка заліза з високою точністю обробки дозволяє домогтися геометрії близької до ідеальної квадрупольної симетрії з одного боку, а відсутність повітряних зазорів, властивих розбірним лінзам, забезпечує однорідність магнітних потоків у кожнім з полюсів. Усе це зводить до прийнятного мінімуму величини паразитичних мультипольних компонентів поля лінзи. Однак у системах з декількох лінз порушення в співвісності квадруполів приводять до погіршення якості фокусування, необхідності розробки додаткових пристроїв і методів юстування. В основу винаходу поставлена задача створення мультиплету квадрупольних лінз, у якому шляхом виконання в магнітопроводе, виготовленому із суцільного шматка магнитомягкого заліза, і кожній парі полюсів, принаймні, по одному R 2 2 4 4 1 2h ra 2 2 hs 4h ra , 2h 2 4 ra 2h 2 8h 4 ra (19) UA (11) 75687 (13) C2 де: h - половина відстані між точками переходу гіперболи в дугу окружності, rа - радіус апертури квадрупольної лінзи, s - напівширина полюсного наконечника, при цьому на твірній поверхні полюсного наконечника розташовані підмагнічувальні обмотки. 3 75687 4 наскрізному отвора призматичної форми, дозволяє одержати конструкцію ефективного забезпечується підвищення якості фокусування і мультиплету квадрупольних лінз, що забезпечує зниження витрат на експлуатацію. високу якість фокусування і низьких Поставлена мета досягається тим, що в експлуатаційних витрат. мультиплеті квадрупольних лінз, що містить полюСутність винаходу пояснюється кресленнями. са з подмагничивающими обмотками, з'єднаними На фіг. 1 схематично зображена конструкція магніто-провідами, відповідно до винаходу, квадрупольної лінзи, вид зверху, фіг. 2 - від попемагнітопровід виготовлений зі шматка реду, фіг. 3 - аксонометрія. магнітом'якого заліза й у ньому й у кожній парі Лінза містить полюси 1-4 (фіг. 2), з полюсів виконано, принаймні, по одному подмагнічуючими обмотками 5-8 (фіг. 2), наскрізному отвору призматичної форми, при цьозв'язаними магнітопровідом 9 (фіг. 3). У кожній парі му осі цих отворів взаємно перпендикулярні і полюсів 1, 2 і 3, 4 виконані (у нашому прикладі) по складають кут 90°, а крива утворюючого полюса одному наскрізному отворі 10-13 (фіг. 1, 3). має в центральній частині форму рівнобедреної При проходженні струму через подмагнічуючи гіперболи асимптотами якої є осі декартовой сисобмотки 5-8 виникає магнітний потік, що теми координат, що далі плавно сполучена з дузамикається через полюси 1-4 і магнітопровід 9, і, тим самим, забезпечує в області проходження гою окружності з радіусом R пучка заряджених часток поле з ква-друпольною 2 2 4 4 1 2h ra 2 2 hs 4h ra симетрією. R У полі квадрупольних лінз існує фізична вісь 2h 2 2 4 4 ra 2h 8h ra уздовж якої поле дорівнює нулю. Заряджена частка на вході в мультиплет квадрупольних лінз, ругде: h - половина відстані між точками перехаючись уздовж цієї осі, на виході з лінз не змінює ходу гіперболи в дугу окружності, свого просторового положення і напрямку руху. У ra - радіус апертури квадрупольної лінзи, системі квадрупольних лінз мається, принаймні, s - напівширина полюсного наконечника. дві альтернативні комбінації розсіюювальних і При цьому дуга окружності у свою чергу плавзбираючих лінз у двох ортогональних площинах. но сполучена з утворюючою поверхнею на якій За рахунок вибору величини струму в розташовані подмагнічуючи обмотки. подмагнічуючих обмотках 5-8 можна одержати Виконання магнітопровіда у виді суцільного сумарну збираючу дію всієї системи квадруполів. шматка магнітом'якого заліза з наскрізними отвоПропонований мультиплет квадрупольних лінз рами в ньому і кожній парі полюсів забезпечує у порівнянні з існуючими має наступні переваги: повне сполучення осей і площин симетрії й 1. Підвищується якість фокусування. антисиметрії, що в процесі експлуатації 2. Знижуються експлуатаційні витрати. забезпечує високу якість фокусування і юстування. Використання сукупності всіх істотних ознак 5 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 75687 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601