一種均勻恒定熱損耗磁透鏡的制作方法
本實用新型涉及帶電粒子束顯微鏡領域，尤其涉及一種均勻恒定熱損耗磁透鏡。
背景技術：
對于電磁透鏡，通常是通過改變激勵線圈中的電流來改變電磁透鏡的聚焦特性；但是，由于激勵線圈具有一定的電阻，因此，在激勵線圈中的電流發(fā)生改變時，電磁透鏡的溫度也發(fā)生變化；溫度的變化會導致導磁殼體和透鏡極靴等結構的熱變形和導磁材料的磁導率發(fā)生變化，進而影響電磁透鏡的磁場分布，如：磁透鏡結構的熱變形會導致磁場分布不均勻，導磁材料的磁導率的變化會影響磁場強度的大小等。
為了控制電磁透鏡因發(fā)熱引起的溫度變化，第一種解決方案是使用水冷裝置對磁透鏡進行溫度控制，但是水冷控制并不能從根本上解決發(fā)熱功率的變化，而且調節(jié)精度有限。第二種解決方案是采用雙激勵線圈的磁透鏡或多激勵線圈的磁透鏡，但是，兩個或多個激勵線圈間不僅各自的熱損耗功率不盡相同，而且，兩個或多個線圈之間還存在熱交換，需要一定的時間才能達到熱平衡，容易引起磁透鏡的溫度波動。
技術實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本實用新型實施例期望提供一種均勻恒定熱損耗磁透鏡，能夠在改變均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度的同時，保持所述均勻恒定熱損耗磁透鏡內部的激勵線圈的熱功率不變。
本實用新型實施例的技術方案是這樣實現(xiàn)的：
本實用新型實施例提供一種均勻恒定熱損耗磁透鏡，所述均勻恒定熱損耗磁透鏡包括：導磁殼體、激勵線圈和電源控制系統(tǒng)；其中，所述導磁殼體，在所述激勵線圈的外部包圍所述激勵線圈；
所述激勵線圈由絞合線纏繞而形成；
所述電源控制系統(tǒng)，用于對所述激勵線圈供電，控制所述激勵線圈的電流方向及電流大小。
上述方案中，所述絞合線包括第一組單線和第二組單線；其中，
所述第一組單線的數(shù)量與所述第二組單線的數(shù)量相同，且所述第一組單線的數(shù)量和所述第二組單線的數(shù)量均為大于1的正整數(shù)。
上述方案中，所述電源控制系統(tǒng)包括：第一電源控制器和第二電源控制器；其中，
所述第一電源控制器，用于對所述第一組單線供電，控制所述第一組單線具有相同的電流方向及控制所述第一組單線的電流大??；
所述第二電源控制器，用于對所述第二組單線供電，控制所述第二組單線具有相反的電流方向及控制所述第二組單線的電流大小。
上述方案中，所述第一電源控制器和所述第二電源控制器的數(shù)量均為一個或多個。
本實用新型實施例所提供的均勻恒定熱損耗磁透鏡，所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的激勵線圈由絞合線纏繞而形成，利用均勻恒定熱損耗磁透鏡中的電源控制系統(tǒng)對所述激勵線圈供電，并控制所述激勵線圈的電流方向和電流大??；所述絞合線包括數(shù)量相同的第一組單線和第二組單線；通過控制第一組單線的電流大小及控制第一組單線具有相同的電流方向來改變所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度；通過控制第二組單線具有相反的電流方向以保持所述激勵線圈的熱功率不變；如此，能夠在改變均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度的同時，保持所述均勻恒定熱損耗磁透鏡內部的激勵線圈的熱功率不變。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例一均勻恒定熱損耗磁透鏡的組成結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例絞合線的示意圖；
圖3A為本實用新型實施例單線的排列方式和電流方向示意圖一；
圖3B為本實用新型實施例單線的排列方式和電流方向示意圖二；
圖3C為本實用新型實施例單線的排列方式和電流方向示意圖三；
圖3D為本實用新型實施例單線的排列方式和電流方向示意圖四；
圖4為本實用新型實施例均勻恒定熱損耗磁透鏡中激勵線圈的截面示意圖；
圖5為本實用新型實施一種控制絞合線參數(shù)的示意圖；
圖6為本實用新型實施例I1和I2的關系曲線示意圖；
圖7為本實用新型實施例另一種控制絞合線參數(shù)的示意圖；
圖8為本實用新型實施例IA和TS的關系曲線示意圖；
圖9為本實用新型實施例控制均勻恒定熱損耗磁透鏡特性的方法的處理流程示意圖。
具體實施方式
為了更好的理解本實用新型實施例，下面對電磁透鏡進行簡單的說明。
使用電流激勵的磁透鏡稱為電磁透鏡，其廣泛應用于對帶電粒子進行聚焦的設備中，如：掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、聚焦粒子束等；電流激勵的磁透鏡通常由高磁導率的導磁殼體、激勵線圈和電源控制系統(tǒng)等構成，與恒磁體構成的恒磁透鏡相比，電磁透鏡的優(yōu)勢在于能夠通過控制激勵電流來改變電磁透鏡的聚焦特性。
磁透鏡對帶電粒子束的聚焦特性是由磁透鏡中的磁場強度和磁場分布共同決定的，即帶電粒子束經(jīng)過磁透鏡聚焦后的束斑大小和聚焦位置與磁透鏡中磁場強度和磁場分布密切相關；電磁透鏡中的磁場強度及其分布的決定因素包括：激勵線圈中電流的大小、導磁殼體的形狀和導磁材料的磁導率，三者中的任意一個發(fā)生改變時，都會對電磁透鏡中的磁場強度和磁場分布產(chǎn)生影響，進而影響電磁透鏡的聚焦特性。
以下根據(jù)說明書附圖以及實施例對本實用新型做進一步的闡述。
實施例一
本實用新型實施例一提供一種均勻恒定熱損耗磁透鏡，所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的組成結構，如圖1所示，包括：導磁殼體10、激勵線圈20和電源控制系統(tǒng)30；其中，
所述導磁殼體10，在所述激勵線圈20的外部，包圍所述激勵線圈20；
所述激勵線圈20由絞合線纏繞而形成；
所述電源控制系統(tǒng)30，用于對所述激勵線圈20供電，控制所述激勵線圈 20的電流方向及電流大小。
在一具體實施方式中，所述絞合線由多條單線構成，因此，將所述絞合線分為第一組單線和第二組單線，其中，所述第一組單線的數(shù)量與所述第二組單線的數(shù)量相同，且所述第一組單線的數(shù)量和所述第二組單線的數(shù)量均為大于1 的正整數(shù)。
以構成所述絞合線的單線數(shù)量是4為例，所述絞合線的示意圖，如圖2所示，所述第一組單線的數(shù)量為2，用黑色表示；所述第二組單線的數(shù)量也為2，用白色表示。
在一具體實施方式中，所述電源控制系統(tǒng)30包括第一電源控制器3001和第二電源控制器3002；其中，所述第一電源控制器3001，用于對所述第一組單線供電，并控制所述第一組單線具有相同的電流方向及控制所述第一組單線的電流大小，以改變所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度。
在所述第二組單線的數(shù)量為偶數(shù)時，所述第二電源控制器3002，用于對所述第二組單線供電，控制所述第二組單線具有相反的電流方向；由于第二組單線具有相反的電流方向，因此，能夠通過控制第二組單線中的電流大小使得第二組單線產(chǎn)生的磁場為零，即不改變均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度；第二組單線僅用于補償?shù)谝唤M單線的發(fā)熱功率，使得絞合線始終具有恒定的發(fā)熱功率，不會由于第一組單線電流的改變而引起均勻恒定熱損耗磁透鏡溫度的波動。
這里，所述第一電源控制器3001的數(shù)量為一個或多個，所述第二電源控制器3002的數(shù)量為一個或多個。
在所述第二組單線的數(shù)量為奇數(shù)時，所述第二電源控制器3002，用于對所述第二組單線供電，除了用于控制所述第二組單線具有相反的電流方向外，還用于控制所述第二組單線的電流大小，使電流方向為正的所有單線的電流大小之和與電流方向為負的所有單線的電流大小之和相等，以確保所述第二組單線的電流大小不對所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度產(chǎn)生影響。
在一具體實施例中，由第一組單線和第二組單線構成絞合線，第一組單線用A標識，第二組單線用B標識；構成絞合線的第一組單線和第二組單線的排列方式和電流方向示意圖一，如圖3A所示，第一組單線的兩條單線呈對角線方向排列，且兩條單線的電流方向相同，第二組單線的兩條單線也呈對角線方向排列，且兩條單線的電流方向相反。構成絞合線的第一組單線和第二組單線的排列方式和電流方向示意圖二，如圖3B所示，第一組單線的兩條單線平行排列，且兩條單線的電流方向相同，第二組單線的兩條單線也平行排列，且兩條單線的電流方向相反。構成絞合線的第一組單線和第二組單線的排列方式和電流方向示意圖三，如圖3C所示，第一組單線的三條單線并列放置，且三條單線的電流方向相同，第二組單線的三條單線并列放置，且其中兩條單線的電流方向相同，一條單線的電流方向相反；此時，需確保第二組單線中具有相同電流方向的兩條單線的電流大小之和與另一條具有相反電流方向的單線的電流大小相等，以使所述第二組單線的電流大小不改變所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度；僅用于補償?shù)谝唤M單線的發(fā)熱功率，使得絞合線始終具有恒定的發(fā)熱功率，不會由于第一組單線電流的改變而引起均勻恒定熱損耗磁透鏡溫度的波動。構成絞合線的第一組單線和第二組單線的排列方式和電流方向示意圖四，如圖3D所示，第一組單線和第二組單線中單線的數(shù)據(jù)均為三條，第一組單線中的各單線與第二組單線中的各單線交叉排列，其中，第一組單線中各單線的電流方向相同，第二組單線中兩條單線的電流方向相同，一條單線的電流方向相反；此時，需確保第二組單線中具有相同電流方向的兩條單線的電流大小之和與另一條具有相反電流方向的單線的電流大小相等，以使所述第二組單線的電流大小不改變所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度；僅用于補償?shù)谝唤M單線的發(fā)熱功率，使得絞合線始終具有恒定的發(fā)熱功率，不會由于第一組單線電流的改變而引起均勻恒定熱損耗磁透鏡溫度的波動；當然，本實用新型實施例中構成所述絞合線的單線數(shù)量不限于上述幾種。
在一具體實施方式中，所述均勻恒定熱損耗磁透鏡中激勵線圈的截面示意圖，如圖4所示，401為整個激勵線圈的截面區(qū)域，402為一條絞合線的截面區(qū)域，利用本實用新型的上述實施例可使得激勵線圈在一條絞合線的范圍402內實現(xiàn)恒定的發(fā)熱功率。同時，可對所述均勻恒定熱損耗磁透鏡配置水冷裝置， 403為所述水冷裝置的截面示意圖；由于本實用新型實施例所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的激勵線圈整體發(fā)熱功率恒定，因此，簡化水的冷裝置便能實現(xiàn)均勻恒定熱損耗磁透鏡的溫度恒定。
下面以絞合線的數(shù)量是4條為例，詳細說明本實用新型實施例的具體實現(xiàn)過程。
本實用新型實施例中一種控制絞合線的電流方向和大小等參數(shù)的示意圖，如圖5所示，其中第一組單線分別由獨立的電源501和502控制，第二組單線由獨立電源503控制；其中，第一組單線包括兩條單線，分別是A1和A2，二者的電流方向相同；其中，A1的電阻為RA1，A1的電壓為UA1，A1的電流為IA1， A2的電阻為RA2，A2的電壓為UA2，A2的電流為IA2；通過控制A1和A2的電流大小產(chǎn)生所需要的磁場強度。
第二組單線包括兩條單線，分別是B1和B2，二者的電流方向相反；其中， B1的電阻為RB1，B1的電壓為UB1，B1的電流為IB1，B2的電阻為RB2，B2的電壓為UB2，B2的電流為IB2；通過控制B1和B2的電流大小相同，方向相反，因此，B1和B2產(chǎn)生的磁場相互抵消，即第二組線圈不對均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度產(chǎn)生影響，僅用于對第一組單線產(chǎn)生的熱功率進行補償。
具體地，第一組單線產(chǎn)生的熱功率為：PA＝IA1RA1+IA22RA2＝UA1IA1+UA2IA2；第二組單線產(chǎn)生的熱功率為：PB＝IB2RB1+IB2RB2＝UB IB；因此，激勵線圈總的熱功率為Ptotal＝PA+PB；在實際操作中，假設第二組單線中無電流，其熱損耗功率為0，在達到所需最大磁場時，第一組單線的熱功率為PAmax，因此總的恒定的熱功率Ptotal的值大于PAmax。此時，當磁場從0變化到最大值時，第一組單線的熱功率從0變化到PAmax，為了保持總功率Ptotal不變，則第二組單線的熱功率為PB＝Ptotal-PA；因此，第二組單線的電壓UB和電流IB由以下公式得到：
綜上，電流激勵均勻恒定熱損耗磁透鏡的工作方式如下：首先根據(jù)所需要的最大磁場確定均勻恒定熱損耗磁透鏡總的熱損耗功率Ptotal；然后再通過調整 UA1、IA1、UA2、IA2獲得所需磁場值；并根據(jù)上述公式調整UB和IB，使得總的熱功率Ptotal保持不變。
本實用新型的另一個優(yōu)選實施例是：絞合線包括四條單線，根據(jù)上述定義方式，通過電源控制系統(tǒng)實現(xiàn)IA1＝IA2＝IA，在穩(wěn)定狀態(tài)時，可以認為 RA1＝RA2＝RB1＝RB2＝R；此時，PA＝2RIA2，PB＝2RIB2，Ptotal＝2R(IA2+IB2)；因此IA和IB的關系曲線，如圖6所示，為坐標系第一象限中的四分之一圓弧。
以絞合線的數(shù)量是6條為例，詳細說明本實用新型實施例的具體實現(xiàn)過程。
本實用新型實施例中另一種控制絞合線的電流方向和大小等參數(shù)的示意圖，如圖7所示，所述絞合線包括第一組單線和第二組單線；其中，所述第一組單線中的三根單線分別由三個獨立電源701A、702A和703A控制，所述第二組單線中的三根單線分別由三個獨立電源701A、702A和703A控制，第一組單線包括三條單線，分別是A1、A2和A3，三者的電流方向相同；其中，A1的電阻為RA1，A1的電壓為UA1，A1的電流為IA1；A2的電阻為RA2，A2的電壓為UA2，A2的電流為IA2；A3的電阻為RA3，A3的電壓為UA3，A3的電流為IA3；通過控制IA1、IA2和IA3的大小控制所述均勻恒定熱損耗磁透鏡產(chǎn)生所需要的磁場強度。
第二組單線包括三條單線，分別是B1、B2和B3，其中B2和B3的電流方向相同，且與B1中的電流方向相反；其中，B1的電阻為RB1，B1的電壓為UB1，B1的電流為IB1；B2的電阻為RB2，B2的電壓為UB2，B2的電流為IB2；B3的電阻為RB3，B3的電壓為UB3，B3的電流為IB3；通過控制第二組單線中的電流大小使得第二組單線對外產(chǎn)生的凈磁場為零，僅用于對第一組單線產(chǎn)生的熱功率進行補償。
具體地，第一組單線產(chǎn)生的熱功率為：
PA＝IA12RA1+IA22RA2+IA32RA3＝UA1IA1+UA2IA2+UA3IA3 (2)
第二組單線產(chǎn)生的熱功率為：
PB＝IB12RB1+IB22RB2+IB32RB3＝UB1IB1+UB2IB2+UB3IB3 (3)
因此，激勵線圈總的熱功率為：Ptotal＝PA+PB；在實際操作中，假設B組中無電流，其熱損耗功率為0，在達到所需最大磁場時，第一組單線的熱功率為 PAmax，因此總的恒定的熱功率Ptotal的值大于PAmax；此時，當磁場從0變化到最大值時，第一組電線的熱功率從0變化到PAmax，為了保持總功率Ptotal不變，則第二組單線的熱功率為PB＝Ptotal-PA；因此，第一組單線和第二組單線之間的電學參數(shù)滿足如下公式：
Ptotal＝UA1IA1+UA2IA2+UA3IA3+UB1IB1+UB2IB2+UB3IB3 (4)
本實施例的一個簡化實施例是：六條單線完全相同，在穩(wěn)定狀態(tài)時，六條單線具有相同的電阻：R＝RA1＝RA2＝RA3＝RB1＝RB2＝RB3；其中，第一組單線中的三條單線并聯(lián)，即保持：UA＝UA1＝UA2＝UA3；因此，IA＝IA1＝IA2＝IA3。
第二組單線中，兩條單線B2和B3并聯(lián)，并控制第二組單線中各單線之間的電流關系為：IB1＝2IB2＝2IB3＝2IB；
第二組單線中各電線之間的電壓關系為：UB1＝2UB2＝2UB3＝2UB；
因此第二組單線中個單線之間產(chǎn)生的凈磁場相互抵消；此時，為了保持兩組單線總的熱損耗功率不變，兩組電線中的電流和電壓應滿足的關系為：
Ptotal＝3UAIA+6UBIB＝3IA2R+6IB2R (5)
因此，IA和IB的關系曲線，如圖8所示，為坐標系第一象限中的四分之一橢圓弧。
實施例二
基于本實用新型實施例的上述均勻恒定熱損耗磁透鏡，本實用新型實施例二提供一種控制均勻恒定熱損耗磁透鏡特性的方法，所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的激勵線圈由絞合線纏繞而形成，所述控制均勻恒定熱損耗磁透鏡特性的方法的處理流程，如圖9所示，包括以下步驟：
步驟101，利用均勻恒定熱損耗磁透鏡中的電源控制系統(tǒng)對所述激勵線圈供電；
具體地，所述激勵線圈的絞合線由多條單線構成，因此，將所述絞合線分為第一組單線和第二組單線，其中，所述第一組單線的數(shù)量與所述第二組單線的數(shù)量相同，且所述第一組單線的數(shù)量和所述第二組單線的數(shù)量均為大于1的正整數(shù)。
以構成所述絞合線的單線數(shù)量是4為例，所述絞合線的示意圖，如圖2所示，所述第一組單線的數(shù)量為2，用黑色表示；所述第二組單線的數(shù)量也為2，用白色表示。
在一具體實施方式中，所述電源控制系統(tǒng)包括第一電源控制器和第二電源控制器；其中，所述第一電源控制器，用于對所述第一組單線供電；所述第二電源控制器，用于對所述第二組單線供電；
這里，所述第一電源控制器的數(shù)量為一個或多個，所述第二電源控制器的數(shù)量為一個或多個。
在一具體實施例中，構成絞合線的第一組單線和第二組單線的排列方式和電流方向示意圖，如圖3所示；其中，圖3A中第一組單線的兩條單線呈對角線方向排列，且兩條單線的電流方向相同，第二組單線的兩條單線也呈對角線方向排列，且兩條單線的電流方向相反。圖3B中第一組單線的兩條單線平行排列，且兩條單線的電流方向相同，第二組單線的兩條單線也平行排列，且兩條單線的電流方向相反。圖3C中第一組單線的三條單線并列放置，且三條單線的電流方向相同，第二組單線的三條單線并列放置，且其中兩條單線的電流方向相同，一條單線的電流方向相反；此時，需確保第二組單線中具有相同電流方向的兩條單線的電流大小之和與另一條具有相反電流方向的單線的電流大小相等，以使所述第二組單線的電流大小不改變所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度；僅用于補償?shù)谝唤M單線的發(fā)熱功率，使得絞合線始終具有恒定的發(fā)熱功率，不會由于第一組單線電流的改變而引起均勻恒定熱損耗磁透鏡溫度的波動。圖3D中第一組單線和第二組單線中單線的數(shù)據(jù)均為三條，第一組單線中的各單線與第二組單線中的各單線交叉排列，其中，第一組單線中各單線的電流方向相同，第二組單線中兩條單線的電流方向相同，一條單線的電流方向相反；此時，需確保第二組單線中具有相同電流方向的兩條單線的電流大小之和與另一條具有相反電流方向的單線的電流大小相等，以使所述第二組單線的電流大小不改變所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度；僅用于補償?shù)谝唤M單線的發(fā)熱功率，使得絞合線始終具有恒定的發(fā)熱功率，不會由于第一組單線電流的改變而引起均勻恒定熱損耗磁透鏡溫度的波動；當然，本實用新型實施例中構成所述絞合線的單線數(shù)量不限于上述幾種。
步驟102，控制所述激勵線圈的電流方向及電流大?。?/p>
具體地，所述第一電源控制器，控制所述第一組單線具有相同的電流方向及控制所述第一組單線的電流大小，以改變所述均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度；
在所述第二組單線的數(shù)量為偶數(shù)時，所述第二電源控制器控制所述第二組單線具有相反的電流方向；在所述第二組單線的數(shù)量為奇數(shù)時，所述第二電源控制器還用于控制所述第二組單線的電流大小，使電流方向為正的所有單線的電流大小之和與電流方向為負的所有單線的電流大小之和相等。由于第二組單線具有相反的電流方向，因此，能夠通過控制第二組單線中的電流大小使得第二組單線產(chǎn)生的磁場為零，即不改變均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度；第二組單線僅用于補償?shù)谝唤M單線的發(fā)熱功率，使得絞合線始終具有恒定的發(fā)熱功率，不會由于第一組單線電流的改變而引起均勻恒定熱損耗磁透鏡溫度的波動。
以絞合線的數(shù)量是4條為例，詳細說明本實用新型實施例的具體實現(xiàn)過程。
本實用新型實施例中一種控制絞合線的電流方向和大小等參數(shù)的示意圖，如圖5所示，其中第一組單線分別由獨立的電源501和502控制，第二組單線由獨立電源503控制；其中，第一組單線包括兩條單線，分別是A1和A2，二者的電流方向相同；其中，A1的電阻為RA1，A1的電壓為UA1，A1的電流為IA1， A2的電阻為RA2，A2的電壓為UA2，A2的電流為IA2；通過控制A1和A2的電流大小產(chǎn)生所需要的磁場強度。
第二組單線包括兩條單線，分別是B1和B2，二者的電流方向相反；其中， B1的電阻為RB1，B1的電壓為UB1，B1的電流為IB1，B2的電阻為RB2，B2的電壓為UB2，B2的電流為IB2；通過控制B1和B2的電流大小相同，方向相反，因此，B1和B2產(chǎn)生的磁場相互抵消，即第二組線圈不對均勻恒定熱損耗磁透鏡的磁場強度產(chǎn)生影響，僅用于對第一組單線產(chǎn)生的熱功率進行補償。
具體地，第一組單線產(chǎn)生的熱功率為：PA＝IA1RA1+IA22RA2＝UA1IA1+UA2IA2；第二組單線產(chǎn)生的熱功率為：PB＝IB2RB1+IB2RB2＝UB IB；因此，激勵線圈總的熱功率為Ptotal＝PA+PB；在實際操作中，假設第二組單線中無電流，其熱損耗功率為0，在達到所需最大磁場時，第一組單線的熱功率為PAmax，因此總的恒定的熱功率Ptotal的值大于PAmax。此時，當磁場從0變化到最大值時，第一組單線的熱功率從0變化到PAmax，為了保持總功率Ptotal不變，則第二組單線的熱功率為PB＝Ptotal-PA；因此，第二組單線的電壓UB和電流IB由以下公式得到：
綜上，電流激勵均勻恒定熱損耗磁透鏡的工作方式如下：首先根據(jù)所需要的最大磁場確定均勻恒定熱損耗磁透鏡總的熱損耗功率Ptotal；然后再通過調整 UA1、IA1、UA2、IA2獲得所需磁場值；并根據(jù)上述公式調整UB和IB，使得總的熱功率Ptotal保持不變。
本實用新型的另一個優(yōu)選實施例是：絞合線包括四條單線，根據(jù)上述定義方式，通過電源控制系統(tǒng)實現(xiàn)IA1＝IA2＝IA，在穩(wěn)定狀態(tài)時，可以認為 RA1＝RA2＝RB1＝RB2＝R；此時，PA＝2RIA2，PB＝2RIB2，Ptotal＝2R(IA2+IB2)；因此IA和IB的關系曲線，如圖6所示，為坐標系第一象限中的四分之一圓弧。
以絞合線的數(shù)量是6條為例，詳細說明本實用新型實施例的具體實現(xiàn)過程。
本實用新型實施例中另一種控制絞合線的電流方向和大小等參數(shù)的示意圖，如圖7所示，所述絞合線包括第一組單線和第二組單線；其中，所述第一組單線中的三根單線分別由三個獨立電源701A、702A和703A控制，所述第二組單線中的三根單線分別由三個獨立電源701A、702A和703A控制，第一組單線包括三條單線，分別是A1、A2和A3，三者的電流方向相同；其中，A1的電阻為RA1，A1的電壓為UA1，A1的電流為IA1；A2的電阻為RA2，A2的電壓為UA2，A2的電流為IA2；A3的電阻為RA3，A3的電壓為UA3，A3的電流為IA3；通過控制IA1、IA2和IA3的大小控制所述均勻恒定熱損耗磁透鏡產(chǎn)生所需要的磁場強度。
第二組單線包括三條單線，分別是B1、B2和B3，其中B2和B3的電流方向相同，且與B1中的電流方向相反；其中，B1的電阻為RB1，B1的電壓為UB1， B1的電流為IB1；B2的電阻為RB2，B2的電壓為UB2，B2的電流為IB2；B3的電阻為RB3，B3的電壓為UB3，B3的電流為IB3；通過控制第二組單線中的電流大小使得第二組單線對外產(chǎn)生的凈磁場為零，僅用于對第一組單線產(chǎn)生的熱功率進行補償。
具體地，第一組單線產(chǎn)生的熱功率為：
PA＝IA12RA1+IA22RA2+IA32RA3＝UA1IA1+UA2IA2+UA3IA3 (2)
第二組單線產(chǎn)生的熱功率為：
PB＝IB12RB1+IB22RB2+IB32RB3＝UB1IB1+UB2IB2+UB3IB3 (3)
因此，激勵線圈總的熱功率為：Ptotal＝PA+PB；在實際操作中，假設B組中無電流，其熱損耗功率為0，在達到所需最大磁場時，第一組單線的熱功率為 PAmax，因此總的恒定的熱功率Ptotal的值大于PAmax；此時，當磁場從0變化到最大值時，第一組電線的熱功率從0變化到PAmax，為了保持總功率Ptotal不變，則第二組單線的熱功率為PB＝Ptotal-PA；因此，第一組單線和第二組單線之間的電學參數(shù)滿足如下公式：
Ptotal＝UA1IA1+UA2IA2+UA3IA3+UB1IB1+UB2IB2+UB3IB3 (4)
本實施例的一個簡化實施例是：六條單線完全相同，在穩(wěn)定狀態(tài)時，六條單線具有相同的電阻：R＝RA1＝RA2＝RA3＝RB1＝RB2＝RB3；其中，第一組單線中的三條單線并聯(lián)，即保持：UA＝UA1＝UA2＝UA3；因此，IA＝IA1＝IA2＝IA3。
第二組單線中，兩條單線B2和B3并聯(lián)，并控制第二組單線中各單線之間的電流關系為：IB1＝2IB2＝2IB3＝2IB；
第二組單線中各電線之間的電壓關系為：UB1＝2UB2＝2UB3＝2UB；
因此第二組單線中個單線之間產(chǎn)生的凈磁場相互抵消；此時，為了保持兩組單線總的熱損耗功率不變，兩組電線中的電流和電壓應滿足的關系為：
Ptotal＝3UAIA+6UBIB＝3IA2R+6IB2R (5)
因此，IA和IB的關系曲線，如圖8所示，為坐標系第一象限中的四分之一橢圓弧。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。
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