本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種磁環(huán)組件以及一種制造磁環(huán)組件的方法。

背景技術(shù)：

離子源，例如全永磁電子回旋共振(apecr)離子源，需要磁環(huán)組件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供一種磁環(huán)組件以及一種制造磁環(huán)組件的方法，由此例如可以提高磁環(huán)組件的磁場強(qiáng)度。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種磁環(huán)組件，該磁環(huán)組件包括：多個(gè)扇形塊，所述多個(gè)扇形塊組裝成磁環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)扇形塊大小基本相等或多個(gè)扇形塊中的任意兩個(gè)對應(yīng)的圓心角的差值小于360度與多個(gè)扇形塊的數(shù)量的比值的5％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)扇形塊是6、12、18、24、30或36個(gè)扇形塊。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)扇形塊中的每一個(gè)包括多個(gè)子扇形塊，多個(gè)子扇形塊沿徑向方向排列并組裝成一個(gè)扇形塊。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對于每一個(gè)扇形塊，多個(gè)子扇形塊的沿徑向方向上的中心線的尺寸基本相等，或多個(gè)子扇形塊中的任意兩個(gè)的沿徑向方向上的中心線的尺寸的差值小于該扇形塊的沿徑向方向上的中心線的尺寸與多個(gè)子扇形塊的數(shù)量的比值的5％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在徑向方向上相鄰的兩個(gè)子扇形塊的接觸面為平面或圓柱面。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)扇形塊中的每一個(gè)包括2、3、4或5個(gè)子扇形塊。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)扇形塊中的每一個(gè)的多個(gè)子扇形塊粘接在一起形成粘接的扇形塊，并且多個(gè)粘接的扇形塊粘接在一起形成磁環(huán)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種制造磁環(huán)組件的方法，該制造磁環(huán)組件的方法包括：提供多個(gè)扇形塊；以及將所述多個(gè)扇形塊組裝成磁環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述的制造磁環(huán)組件的方法還包括：在將所述多個(gè)扇形塊組裝成磁環(huán)之前，分別對多個(gè)扇形塊充磁。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供多個(gè)扇形塊的步驟包括提供子扇形塊，多個(gè)子扇形塊能夠沿徑向方向排列并組裝成一個(gè)扇形塊。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述的制造磁環(huán)組件的方法還包括：在將所述子扇形塊組裝成磁環(huán)之前，分別對子扇形塊充磁。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將所述多個(gè)扇形塊組裝成磁環(huán)的步驟包括：將多個(gè)扇形塊中的每一個(gè)的多個(gè)子扇形塊粘接在一起，形成粘接的扇形塊，并且將多個(gè)粘接的扇形塊粘接在一起，形成磁環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)扇形塊大小基本相等或多個(gè)扇形塊中的任意兩個(gè)對應(yīng)的圓心角的差值小于360度與多個(gè)扇形塊的數(shù)量的比值的5％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對于每一個(gè)扇形塊，多個(gè)子扇形塊的沿徑向方向上的中心線的尺寸基本相等，或多個(gè)子扇形塊中的任意兩個(gè)的沿徑向方向上的中心線的尺寸的差值小于該扇形塊的沿徑向方向上的中心線的尺寸與多個(gè)子扇形塊的數(shù)量的比值的5％。

采用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁環(huán)組件和制造磁環(huán)組件的方法，例如可以提高磁環(huán)組件的磁場強(qiáng)度。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁環(huán)組件的剖視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁環(huán)組件的主視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁環(huán)組件的扇形塊的主視圖；以及

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁環(huán)組件的扇形塊的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1至4，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁環(huán)組件包括：多個(gè)扇形塊10，所述多個(gè)扇形塊10組裝成磁環(huán)1，磁環(huán)1可以是圓環(huán)以及可以是永磁環(huán)。中心孔可以是圓孔。磁環(huán)1可以由磁鋼制成，例如n50m、n42sh等。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)扇形塊10大小基本相等或多個(gè)扇形塊10中的任意兩個(gè)對應(yīng)的圓心角的差值小于360度與多個(gè)扇形塊10的數(shù)量的比值的2％、5％、10％或任意合適的百分比。多個(gè)扇形塊10可以是6、12、18、24、30或36個(gè)扇形塊10，或更多個(gè)扇形塊10或其它數(shù)量的扇形塊10。磁環(huán)1可以是輻射型磁環(huán)，例如如圖2、3中的箭頭所示的扇形塊10的磁力線方向均徑向向內(nèi)，即徑向外側(cè)的端部是s極，而徑向內(nèi)側(cè)的端部是n極(參見圖3)。作為選擇，扇形塊10的磁力線方向也可以均徑向向外。

參見圖1至4，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)扇形塊10中的每一個(gè)包括多個(gè)子扇形塊11，多個(gè)子扇形塊11沿徑向方向(磁環(huán)1的徑向方向)排列并組裝成一個(gè)扇形塊10。扇形塊11沿徑向方向的四個(gè)表面可以是平面。對于每一個(gè)扇形塊11，多個(gè)子扇形塊11的沿徑向方向上的中心線的尺寸基本相等，或多個(gè)子扇形塊11中的任意兩個(gè)的沿徑向方向上的中心線的尺寸的差值小于該扇形塊10的沿徑向方向上的中心線的尺寸與多個(gè)子扇形塊11的數(shù)量的比值的2％、5％、10％或任何合適的百分比。在徑向方向上相鄰的兩個(gè)子扇形塊11的接觸面111可以為平面或圓柱面。多個(gè)扇形塊10中的每一個(gè)可以包括2、3、4或5個(gè)子扇形塊11，或更多個(gè)子扇形塊11。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)扇形塊10中的每一個(gè)的多個(gè)子扇形塊11粘接在一起形成粘接的扇形塊10，并且多個(gè)粘接的扇形塊10粘接在一起形成磁環(huán)1。上述實(shí)施例中，多個(gè)扇形塊10大小基本相等，但是多個(gè)扇形塊10大小也可以不同，例如多個(gè)扇形塊10對應(yīng)的圓心角可以不同。此外，上述實(shí)施例中，對于每一個(gè)扇形塊11，多個(gè)子扇形塊11的沿徑向方向上的中心線的尺寸基本相等，然而，對于每一個(gè)扇形塊11，多個(gè)子扇形塊11的沿徑向方向上的中心線的尺寸也可以不同。

如圖1、2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁環(huán)組件還可以包括外殼2，該外殼2包括套筒21，磁環(huán)1配合在套筒21中。外殼2可以由鋁或鋁合金制成。

參見圖1至4，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造磁環(huán)組件的方法包括：提供多個(gè)扇形塊10；以及將所述多個(gè)扇形塊10組裝成磁環(huán)1。制造磁環(huán)組件的方法還可以包括：在將所述多個(gè)扇形塊10組裝成磁環(huán)1之前，分別對多個(gè)扇形塊10充磁。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供多個(gè)扇形塊10的步驟包括提供子扇形塊11，多個(gè)子扇形塊11能夠沿徑向方向排列并組裝成一個(gè)扇形塊10。制造磁環(huán)組件的方法還可以包括：在將所述子扇形塊11組裝成磁環(huán)1之前，分別對子扇形塊11充磁。將所述多個(gè)扇形塊10組裝成磁環(huán)1的步驟可以包括：將多個(gè)扇形塊10中的每一個(gè)的多個(gè)子扇形塊11粘接在一起，形成粘接的扇形塊10，并且將多個(gè)粘接的扇形塊10粘接在一起，形成磁環(huán)1。如果采用永磁體的扇形塊10和子扇形塊11，可以省去充磁步驟。

下面參照圖1至4描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例的制造一種特定的磁環(huán)組件的方法的具體步驟。

1.根據(jù)所需求磁環(huán)的技術(shù)指標(biāo)，通過模擬計(jì)算確定合適的磁環(huán)規(guī)格，如內(nèi)徑和外徑、磁環(huán)的厚度以及制造磁環(huán)的磁鋼的型號等；

2.將該磁環(huán)按照特定角度等分為大小相同的扇形塊10。將一個(gè)完整的磁環(huán)等分為12的整數(shù)倍個(gè)扇形塊，對扇形塊10飽和充磁，并將已經(jīng)充磁的扇形塊10集成為1個(gè)完整的磁環(huán)1。

a.若等分?jǐn)?shù)目等于12個(gè)扇形塊，則可以利用工裝將飽和充磁后的扇形塊粘接成為一個(gè)完整的磁環(huán)；

b.若等分?jǐn)?shù)大于12個(gè)扇形塊，則可以將磁環(huán)等分為24或36個(gè)扇形塊。將24或36個(gè)扇形塊飽和充磁，并以二合一的形式，組成12個(gè)或18個(gè)雙聯(lián)扇形塊，再將該12個(gè)或18個(gè)雙聯(lián)扇形塊粘接成為完成的磁環(huán)1；或者將36個(gè)扇形塊飽和充磁，并以三合一的形式，組成12個(gè)三聯(lián)扇形塊，再將該12個(gè)三聯(lián)扇形塊粘接成為完整的磁環(huán)1。

3.對每一個(gè)等分后的扇形塊10，可以根據(jù)其充磁長度、將扇形塊10沿徑向等間距分解為2個(gè)或3個(gè)或更多個(gè)子扇形塊11，通過子扇形塊11的粘接工裝，可將該2個(gè)或3個(gè)或更多個(gè)子扇形塊11粘接成為1個(gè)完整的扇形塊。再將該完整的扇形塊以獨(dú)立的形式或雙聯(lián)扇形塊、三聯(lián)扇形塊的形式集成為一個(gè)完整的磁環(huán)1。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以利用例如厭氧膠，將多個(gè)扇形塊中的每一個(gè)的多個(gè)子扇形塊粘接在一起，形成粘接的扇形塊，并且將多個(gè)粘接的扇形塊粘接在一起，形成磁環(huán)。由此，可以減小扇形塊以及子扇形塊之間的間隙。

離子源的永磁環(huán)不僅需要徑向分布，還需要達(dá)到千高斯甚至更高的磁場，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單個(gè)磁環(huán)的軸向磁場可達(dá)到千高斯，由此獲得的全永磁離子源可在加速器裝置上提供良好的磁場。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)全永磁磁環(huán)的制作，通過對(諸如輻射型磁環(huán)的)磁環(huán)的分解、充磁、粘接和集成等工藝，并通過模擬計(jì)算，可滿足(諸如輻射型永磁環(huán)的)磁環(huán)的要求。

采用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁環(huán)組件以及制造磁環(huán)組件的方法，單個(gè)磁環(huán)的軸向磁場就可達(dá)到6000高斯以上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁環(huán)組件以及制造磁環(huán)組件的方法，該方法的可操作性強(qiáng)，磁環(huán)的平整度高，磁環(huán)半徑可調(diào)，磁環(huán)的磁場強(qiáng)度高，易于在加速器裝置上集成。

采用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁環(huán)組件以及制造磁環(huán)組件的方法，有效解決了一定充磁機(jī)的極限充磁長度問題，使得每個(gè)扇塊都被飽和充磁從而能夠達(dá)到較高的磁場(例如可達(dá)6000高斯以上)。另外，采用多個(gè)扇形塊和/或多個(gè)子扇形塊不但可以實(shí)現(xiàn)輻射取向固定的軸向磁環(huán)充磁，而且可以實(shí)現(xiàn)非固定磁化方向的多極磁環(huán)的生產(chǎn)(例如為離子源提供徑向磁約束的六極磁鐵)。