[实用新型]一种可调焦永磁透镜

说明书

本实用新型涉及一种可调焦永磁透镜，该永磁透镜包括壳体、设置在壳体内的固定磁钢机构、环绕设置在固定磁钢机构外的转动磁钢机构、以及与转动磁钢机构传动连接的驱动机构，转动磁钢机构包括与驱动机构传动连接的主动转动磁钢组以及与主动转动磁钢组传动连接的多个从动转动磁钢组，主动转动磁钢组及多个从动转动磁钢组沿周向环绕设置在固定磁钢机构外。与现有技术相比，本实用新型实现了永磁透镜的电动调焦，且调焦不改变主磁极的理论位置，磁性方向保持不变，只改变磁性的大小。因而，对于基于此方案的多个多极磁透镜所组成的系统中，每个磁透镜单元可以独立调整磁场参数，而不会影响其它多极磁透镜的工作参数。

技术领域

本实用新型属于永磁透镜技术领域，涉及一种可调焦永磁透镜。

背景技术

磁透镜是指能够把匀速带电粒子束会聚，并且把这样的束程中的物体形成像的轴对称磁场。这样的磁场(磁透镜)可以由螺线管、电磁铁或永磁体产生。粒子－光学装置一般设置磁透镜或静电透镜，将带电粒子束聚焦到样品上，这些装置希望能在不同束能量下使用，但是不希望粒子束的焦点位置会相对样品移动。

磁透镜使用永磁材料，具有结构紧凑的优点，但传统的永磁透镜不能调焦，只得与静电透镜结合，才保持焦点位置恒定。其缺点是体积大还需要高压，不但有高压击穿的危险，还要使有专用的高压电源。所以，对于在真空场合使用的磁透镜，更需要可调焦永磁四极透镜。

螺线管电磁铁式磁四极是由四个螺线管电磁铁极头所组成的，通过电流来调整磁场强度的大小。其缺点是：需要配置大功率的低压大电流精密电源，设备尺寸大且散热困难，功耗高。

在《永磁四极透镜在加速器束流输送与聚焦中的应用》一文中提出采用内外2 圈磁四极相对旋转调节磁四极的磁场梯度，双层磁四极的内外圈相对转动时，透镜实现了调焦。但内外圈各自产生的磁场在中心区域矢量叠加，空间每点的磁场大小和方向都会发生变化。而磁性方向的偏差又与内外圈的磁场强度的大小关联，在多个磁四极组成的透镜系统中，要求前一个磁四极的磁性方向与后一个磁四极的磁性方向成90°。由于前一个磁四极调焦时，改变了磁性方向，这就要求后面的磁四极也要做出相应的改变，这样就会出现很大的困难。因此，这项技术出现三十多年还未实现工业应用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了提供一种可调焦永磁透镜，实现了永磁透镜的电动调焦。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可调焦永磁透镜，该永磁透镜包括壳体、设置在壳体内的固定磁钢机构、环绕设置在固定磁钢机构外的转动磁钢机构以及与转动磁钢机构传动连接的驱动机构，所述的转动磁钢机构包括与驱动机构传动连接的主动转动磁钢组以及与主动转动磁钢组传动连接的多个从动转动磁钢组，所述的主动转动磁钢组及多个从动转动磁钢组沿周向环绕设置在固定磁钢机构外。壳体内开设有与转动磁钢机构相适配的转动磁钢组安装孔。主动转动磁钢组及多个从动转动磁钢组沿周向环绕设置在固定磁钢机构外，既可以是均匀环绕，也可以是两两一组，每相邻组成60°(磁六极)或90°(磁四极)夹角。

优选地，所述的主动转动磁钢组设有1个，所述的从动转动磁钢组设有7个。

进一步地，所述的固定磁钢机构由2n个(如4个、6个、8个、12个、16个、 18个、24个)磁钢围成一周组合而成，在固定磁钢机构的中心区域产生偶数极磁场(例如四极磁场、六极磁场或其它多极磁场)，其中，n为正整数。主动转动磁钢组及从动转动磁钢组的总数优选为磁极数的2倍，例如8个(磁四极)或12个 (磁六极)。

进一步地，所述的主动转动磁钢组及从动转动磁钢组均包括管体、设置在管体内的转动磁钢、设置在转动磁钢两端的轴伸、设置在轴伸与管体之间的轴伸轴承以及套设在其中一个轴伸端部的齿轮，所述的从动转动磁钢组的齿轮与主动转动磁钢组或相邻的从动转动磁钢组的齿轮啮合。

进一步地，所述的转动磁钢为径向圆柱体磁钢。