RU192509U1 - RF resonant transformer for powering Paul trap electrodes - Google Patents
RF resonant transformer for powering Paul trap electrodes Download PDFInfo
- Publication number
- RU192509U1 RU192509U1 RU2019122816U RU2019122816U RU192509U1 RU 192509 U1 RU192509 U1 RU 192509U1 RU 2019122816 U RU2019122816 U RU 2019122816U RU 2019122816 U RU2019122816 U RU 2019122816U RU 192509 U1 RU192509 U1 RU 192509U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output end
- impedance
- winding
- cylindrical screen
- Prior art date
Links
- 238000004812 paul trap Methods 0.000 title claims description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 36
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000005040 ion trap Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002889 diamagnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F19/00—Fixed transformers or mutual inductances of the signal type
- H01F19/04—Transformers or mutual inductances suitable for handling frequencies considerably beyond the audio range
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
- H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к высокочастотной радиотехнике и может быть использована в качестве радиочастотного резонансного трансформатора для согласования импеданса источника сигнала с импедансом ионной ловушки Пауля. Требуемый технический результат, который заключается в расширении функциональных возможностей и расширении на этой основе арсенала технических средств, которые могут быть использованы для согласования импеданса источника сигнала с импедансом ионной ловушки Пауля, достигается в устройстве, содержащем основную обмотку, размещенную на ферритовом сердечнике, антенную обмотку, размещенную на входном конце ферритового сердечника, индуктивно связанную с основной обмоткой и входной конец которой выполнен с возможностью соединения с входным разъемом, а также заземленный цилиндрический экран, охватывающий ферритовый сердечник с основной и антенной обмотками и содержащий входной и выходной торцевые участки с регулируемым между собой соединением, при этом во входном торцевом участке заземленного цилиндрического экрана установлен входной разъем и закреплен выходной конец антенной обмотки, а в выходном торцевом участке заземленного цилиндрического экрана закреплен входной конец основной обмотки, выходной конец которой выполнен с возможностью соединения с электродами ионной ловушки через выходной разъем, выполненный в выходном торцевом участке заземленного цилиндрического экрана. 1 ил.The utility model relates to high-frequency radio engineering and can be used as a radio-frequency resonant transformer to match the impedance of the signal source with the impedance of the Paul ion trap. The required technical result, which consists in expanding the functionality and expanding on this basis the arsenal of technical means that can be used to match the impedance of the signal source with the impedance of the Paul ion trap, is achieved in a device containing a main winding located on a ferrite core, an antenna winding, located at the input end of the ferrite core, inductively coupled to the main winding and the input end of which is configured to connect to the input m connector, as well as a grounded cylindrical screen covering a ferrite core with a main and antenna windings and containing an input and output end sections with a mutually adjustable connection, while an input connector is installed in the input end section of a grounded cylindrical screen and the output end of the antenna winding is fixed, and in the output end portion of the grounded cylindrical screen, the input end of the main winding is fixed, the output end of which is made with the possibility of connection with the electrodes hydrochloric trap through an output terminal arranged in the outlet end portion of the cylindrical earthed screen. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к высокочастотной радиотехнике и может быть использована в качестве радиочастотного резонансного трансформатора для согласования импеданса источника сигнала с импедансом ионной ловушки Пауля что позволяет увеличить амплитуду радиочастотного сигнала на электродах ловушки на рабочей частоте (1-100 МГц) до требуемой величины.The utility model relates to high-frequency radio engineering and can be used as a radio-frequency resonant transformer to match the impedance of the signal source with the impedance of the Paul ion trap, which allows to increase the amplitude of the radio-frequency signal on the electrodes of the trap at the operating frequency (1-100 MHz) to the required value.
Ловушка Пауля представляет собой квадрупольную ионную ловушку, в которой для захвата ионов используются статическое постоянное поле и радиочастотное осциллирующее электрическое поле. На основе ловушек Пауля реализуются реперы частоты и квантовые гейты, в которых захваченные ионы выступают в роли основы. Чтобы эффективно захватывать ионы, к ловушке Пауля должно быть приложено достаточно высокое радиочастотное напряжение (50-1500 В). При этом необходимая амплитуда напряжения зависит от конфигурации ловушки и требуемого режима работы.The Paul trap is a quadrupole ion trap in which a static constant field and a radio-frequency oscillating electric field are used to capture ions. Based on Paul's traps, frequency benchmarks and quantum gates are implemented in which captured ions act as the basis. In order to effectively capture ions, a sufficiently high radio frequency voltage (50-1500 V) must be applied to the Paul trap. In this case, the required voltage amplitude depends on the configuration of the trap and the required operating mode.
Генерирование радиочастотного напряжения на электродах ловушки непосредственно с помощью генератора сигналов или радиочастотного усилителя является нецелесообразным, так как ионная ловушка представляет собой нагрузку с высоким импедансом (в основном емкостным), который не согласован с импедансом источника сигнала (обычно 50 Ом). Это означает, что большая часть мощности радиочастотного сигнала отразится обратно и рассеется в импедансе источника. Для согласования импеданса источника сигнала с импедансом ионной ловушки необходимо использовать радиочастотные резонансные трансформаторы, позволяющие увеличить амплитуду радиочастотного сигнала на электродах ловушки на рабочей частоте (1-100 МГц) до требуемой величины.Generating a radio frequency voltage at the trap electrodes directly using a signal generator or radio frequency amplifier is impractical because the ion trap is a high impedance load (mainly capacitive) that is not matched to the signal source impedance (usually 50 ohms). This means that most of the power of the RF signal will be reflected back and dissipated at the source impedance. To match the impedance of the signal source with the impedance of the ion trap, it is necessary to use radio-frequency resonance transformers, which can increase the amplitude of the radio-frequency signal at the electrodes of the trap at the operating frequency (1-100 MHz) to the required value.
Известно устройство [RU 96286, U1, H01F 27/08, 20.07.2010], выполненное на тороидальном магнитопроводе с теплоотводом, обмотка которой размещена на сердечнике, имеющем один или несколько тороидальных магнитопроводов, выполненных из феррита или карбонильного железа, на торцевых поверхностях которого соосно с его центром, а также между магнитопроводами закреплены прокладки в виде шайб, причем, внешний диаметр шайб больше внешнего диаметра магнитопровода, а внутренний диаметр шайб меньше внутреннего диаметра магнитопровода, при этом, прокладки выполнены из теплопроводного высокочастотного диэлектрика и имеют, по крайней мере, два выступа с монтажными отверстиями, соосно с которыми между выступами прокладок установлены крепежные втулки из теплопроводного диамагнитного материала, с помощью которых посредством винта из диамагнитного материала производят сборку сердечника и установку катушки индуктивности на основание, используемое в качестве дополнительного теплоотвода, при этом боковые поверхности прокладок, расположенных на торцевых поверхностях сердечника, выполняют закругленными для предотвращения повреждения изоляции провода при намотке его на сердечник.A device is known [RU 96286, U1, H01F 27/08, 07/20/2010], made on a toroidal magnetic circuit with a heat sink, the winding of which is located on a core having one or more toroidal magnetic circuits made of ferrite or carbonyl iron, on the end surfaces of which are coaxially gaskets in the form of washers are fixed with its center, as well as between the magnetic circuits, moreover, the outer diameter of the washers is larger than the external diameter of the magnetic circuit, and the inner diameter of the washers is smaller than the internal diameter of the magnetic circuit, while the gaskets are made of a heat-conducting high-frequency dielectric and have at least two protrusions with mounting holes, coaxially with which between the protrusions of the gaskets are fastening sleeves made of heat-conducting diamagnetic material, by which the core is assembled and the inductance coil is mounted on the base used by means of a diamagnetic material screw as an additional heat sink, while the lateral surfaces of the gaskets located on the end surfaces of the core are rounded to prevent damage to the insulation of the wire when winding it on the core.
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 144846, U1, H01F 27/08, 10.09.2014], содержащее обмотку из коаксиального радиочастотного кабеля, размещенную на сердечнике, имеющем один или несколько тороидальных ферритовых магнитопроводов, на торцевых поверхностях которого соосно с его центром, а также между магнитопроводами закреплены прокладки из теплопроводного материала в виде шайб, имеющие выступы с монтажными отверстиями, соосно с которыми между выступами прокладок установлены крепежные втулки с центральным отверстием того же диаметра, что и диаметр монтажных отверстий выступов прокладок, и предназначенные для сборки и установки трансформатора на теплопроводное основание, накладки, выполненные из диэлектрического материала и закрепленные на верхней и нижней прокладках соосно с центрами магнитопроводов, при этом, боковые поверхности накладок, расположенных на торцевых поверхностях сердечника, выполняют закругленными для предотвращения повреждения изоляции провода при намотке его на сердечник, а прокладки имеют внешний и внутренний диаметры, равные внешнему и внутреннему диаметрам магнитопровода.The closest in technical essence to the proposed is a device [RU 144846, U1, H01F 27/08, 09/10/2014], containing a winding of a coaxial radio frequency cable, located on a core having one or more toroidal ferrite magnetic circuits, on the end surfaces of which are coaxial with gaskets made of heat-conducting material in the form of washers are fixed at its center, as well as between the magnetic circuits, having protrusions with mounting holes, fixing bushes with a central with a hole of the same diameter as the diameter of the mounting holes of the gasket protrusions and intended for assembling and installing the transformer on a heat-conducting base, plates made of dielectric material and mounted on the upper and lower gaskets coaxially with the centers of the magnetic cores, while the side surfaces of the plates located on the end surfaces of the core, they are rounded to prevent damage to the insulation of the wire when it is wound on the core, and the gaskets have an outer and inner diameter equal to the outer and inner diameters of the magnetic circuit.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно применяется в качестве широкополосного трансформатора, что не позволяет эффективно использовать его для выполнения функций радиочастотного резонансного трансформатора для согласования импеданса источника сигнала с импедансом ионной ловушки Пауля. Это сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы для выполнения этих функций.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively narrow functionality, since it is used as a broadband transformer, which does not allow it to be effectively used to perform the functions of an RF resonant transformer for matching the impedance of a signal source with the impedance of Paul’s ion trap. This narrows the arsenal of technical tools that can be used to perform these functions.
Задачей полезной модели является создание устройства, которое может быть использовано в качестве радиочастотного резонансного трансформатора для согласования импеданса источника сигнала с импедансом ионной ловушки Пауля и которое позволяет увеличить амплитуду радиочастотного сигнала на электродах ловушки на рабочей частоте (1-100 МГц) до требуемой величины.The objective of the utility model is to create a device that can be used as a radio frequency resonance transformer to match the impedance of the signal source with the impedance of the Paul ion trap and which allows you to increase the amplitude of the radio frequency signal at the electrodes of the trap at the operating frequency (1-100 MHz) to the required value.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и расширении на этой основе арсенала технических средств, которые могут быть использованы для согласования импеданса источника сигнала с импедансом ионной ловушки Пауля и позволяющие увеличить амплитуду радиочастотного сигнала на электродах ловушки на рабочей частоте (1-100 МГц) до требуемой величины.The required technical result consists in expanding the functionality and expanding on this basis the arsenal of technical means that can be used to match the impedance of the signal source with the impedance of the Paul ion trap and to increase the amplitude of the radio frequency signal on the trap electrodes at the operating frequency (1-100 MHz) to required size.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее основную обмотку, размещенную на ферритовом сердечнике, согласно полезной модели, введены антенная обмотка, размещенная на входном конце ферритового сердечника, индуктивно связанная с основной обмоткой и входной конец которой выполнен с возможностью соединения с входным разъемом, и заземленный цилиндрический экран, охватывающий ферритовый сердечник с основной и антенной обмотками и содержащий входной и выходной торцевые участки с регулируемым между собой соединением, при этом, во входном торцевом участке заземленного цилиндрического экрана установлен входной разъем и закреплен выходной конец антенной обмотки, а в выходном торцевом участке заземленного цилиндрического экрана закреплен входной конец основной обмотки, выходной конец которой выполнен с возможностью соединения с электродами ионной ловушки через выходной разъем, выполненный в выходном торцевом участке заземленного цилиндрического экрана.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in the device containing the main winding located on the ferrite core, according to the utility model, an antenna winding is placed on the input end of the ferrite core, inductively coupled to the main winding and the input end of which is made with the ability to connect to the input connector, and a grounded cylindrical screen covering the ferrite core with the main and antenna windings and containing the input and output end a connection with a mutually adjustable connection, at the same time, an input connector is installed in the input end section of the grounded cylindrical screen and the output end of the antenna winding is fixed, and the input end of the main winding is fixed in the output end section of the grounded cylindrical screen, the output end of which is made with the possibility of connection with electrodes ion trap through the output connector made in the output end portion of the grounded cylindrical screen.
На чертеже представлена конструкция радиочастотного резонансного трансформатора для питания электродов ловушек Пауля.The drawing shows the design of an RF resonant transformer for powering the electrodes of Paul traps.
На чертеже обозначены:In the drawing are indicated:
1 - выходной торцевой участок заземленного цилиндрического экрана;1 - output end portion of a grounded cylindrical screen;
2 - антенная обмотка;2 - antenna winding;
3 - основная обмотка;3 - main winding;
4 - ферритовый сердечник;4 - ferrite core;
5 - выходной разъем;5 - output connector;
6 - входной разъем;6 - input connector;
7 - входной торцевой участок заземленного цилиндрического экрана. Радиочастотный резонансный трансформатор для питания электродов ловушек Пауля содержит основную обмотку 3, размещенную на ферритовом сердечнике 4 и антенную обмотку 2, размещенную на входном конце ферритового сердечника 4, индуктивно связанную с основной обмоткой 3 и входной конец которой выполнен с возможностью соединения с входным разъемом 6.7 - input end portion of a grounded cylindrical screen. An RF resonance transformer for supplying electrodes to Paul traps contains a main winding 3 located on a
Радиочастотный резонансный трансформатор для питания электродов ловушек Пауля содержит также заземленный цилиндрический экран, охватывающий ферритовый сердечник 4 с основной 3 и антенной 2 обмотками и содержащий входной 7 и выходной 1 торцевые участки с регулируемым между собой соединением.The radio-frequency resonant transformer for powering the electrodes of Paul traps also contains a grounded cylindrical screen covering the
В радиочастотном резонансном трансформаторе для питания электродов ловушек Пауля во входном торцевом участке 7 заземленного цилиндрического экрана установлен входной разъем 6 и закреплен выходной конец антенной обмотки 2, а в выходном торцевом участке 7 заземленного цилиндрического экрана закреплен входной конец основной обмотки 3, выходной конец которой выполнен с возможностью соединения с электродами ионной ловушки через выходной разъем 5, выполненный в выходном торцевом участке 1 заземленного цилиндрического экрана.In the RF resonance transformer for supplying electrodes to Paul traps in the
Радиочастотный резонансный трансформатор для питания электродов ловушек Пауля работает следующим образом.RF resonant transformer for powering the electrodes of Paul traps works as follows.
Радиочастотный резонансный трансформатор для питания электродов ловушек Пауля состоит из цилиндрического заземленного внешнего экрана и внутреннего проводника, который намотан в виде связанных индуктивно антенной 2 и основной 3 обмоток на ферритовом сердечнике. Обмотки изготовлены из посеребренного многожильного медного провода с малым сопротивлением. Электроды ионной ловушки соединяются с концом основной обмотки 3 при помощи выходного MHV разъема 5. Основная обмотка 3 и электроды ловушки формируют эффективный LCR резонансный контур, где основная обмотка обеспечивает индуктивность. Емкость обеспечивается емкостью между электродами ловушки и между основной обмоткой 3 и заземленным цилиндрическим экраном, а сопротивление обусловлено омическими потерями в проводниках. Питание резонатора происходит через входной SMA разъем 6, который вмонтирован в медный входной торцевой участок 7 заземленного цилиндрического экрана. Регулируя положение торцевого участка 7 заземленного цилиндрического экрана вдоль оси обмоток, можно подстраивать резонансную рабочую частоту т.The radio-frequency resonant transformer for powering the electrodes of Paul traps consists of a cylindrical grounded external screen and an internal conductor, which is wound in the form of inductively coupled
В качестве примера конструктивного выполнения укажем, что резонансный трансформатор с рабочей частотой ω=20 МГц имел длину B=60 мм, диаметр D=25 мм.As an example of constructive performance, we indicate that a resonant transformer with an operating frequency of ω = 20 MHz had a length B = 60 mm and a diameter D = 25 mm.
Помимо компактности предложенный резонансный трансформатор исключает просачивание радиочастотного поля, которое может влиять на работу внешнего оборудования.In addition to compactness, the proposed resonant transformer eliminates the leakage of the radio frequency field, which can affect the operation of external equipment.
Таким образом, в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, который заключается в расширении функциональных возможностей и расширении на этой основе арсенала технических средств, которые могут быть использованы для согласования импеданса источника сигнала с импедансом ионной ловушки Пауля и позволяющие увеличить амплитуду радиочастотного сигнала на электродах ловушки на рабочей частоте (1-100 МГц) до требуемой величины.Thus, in the proposed device, the required technical result is achieved, which consists in expanding the functionality and expanding on this basis the arsenal of technical means that can be used to match the impedance of the signal source with the impedance of the Paul ion trap and to increase the amplitude of the radio frequency signal on the trap electrodes by operating frequency (1-100 MHz) to the desired value.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122816U RU192509U1 (en) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | RF resonant transformer for powering Paul trap electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122816U RU192509U1 (en) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | RF resonant transformer for powering Paul trap electrodes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU192509U1 true RU192509U1 (en) | 2019-09-18 |
Family
ID=67990244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019122816U RU192509U1 (en) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | RF resonant transformer for powering Paul trap electrodes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU192509U1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US593138A (en) * | 1897-11-02 | Nikola Tesla | Electrical Transformer | |
| SU97257A1 (en) * | 1952-06-09 | 1953-11-30 | А.М. Рыбкин | DC Resonant Transformer |
| RU2396624C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Современные технологии в строительстве" | Resonance transformer |
| RU147038U1 (en) * | 2014-06-05 | 2014-10-27 | Мурат Альфредович Сафаров | RESONANT TRANSFORMER |
-
2019
- 2019-07-19 RU RU2019122816U patent/RU192509U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US593138A (en) * | 1897-11-02 | Nikola Tesla | Electrical Transformer | |
| SU97257A1 (en) * | 1952-06-09 | 1953-11-30 | А.М. Рыбкин | DC Resonant Transformer |
| RU2396624C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Современные технологии в строительстве" | Resonance transformer |
| RU147038U1 (en) * | 2014-06-05 | 2014-10-27 | Мурат Альфредович Сафаров | RESONANT TRANSFORMER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7859478B2 (en) | Dipole antenna with improved performance in the low frequency range | |
| KR20050055763A (en) | Arrangement of a data coupler for power line communications | |
| US20100302116A1 (en) | Multiple band collinear dipole antenna | |
| Salehi et al. | A wideband frequency-shift keying modulation technique using transient state of a small antenna | |
| US4890116A (en) | Low profile, broad band monopole antenna | |
| US5978199A (en) | EMP-charge-eliminator | |
| US3286201A (en) | Ferrite circulator having three mutually coupled coils coupled to the ferrite material | |
| EP1103994A1 (en) | Electromagnetic interference shielding for small magnetic devices | |
| RU192509U1 (en) | RF resonant transformer for powering Paul trap electrodes | |
| US4958164A (en) | Low profile, broad band monopole antenna | |
| US2413836A (en) | High-frequency tuning device | |
| US6577155B2 (en) | Apparatus and method for impedance control | |
| US2994841A (en) | High-speed microwave modulator | |
| US10395812B1 (en) | Adjustable inductor | |
| US20180336995A1 (en) | Rf transmitter and method of manufacture thereof | |
| JP5377400B2 (en) | Noise injection device | |
| CN110945784B (en) | Inductor-capacitor filter and associated systems and methods | |
| RU96286U1 (en) | Inductance coil made on a toroidal magnet wire with a heat sink | |
| Hofbauer | An ultra-wideband microwave balun using a tapered coaxial coil structure working from kHz range to beyond 26.5 GHz | |
| US9870854B1 (en) | Methods of assembling and using an adjustable inductor | |
| RU173214U1 (en) | POWERFUL AGREEMENT HIGH-FREQUENCY TRANSFORMER 37.5: 75 Ohm | |
| US11831290B2 (en) | Inductive-capacitive filters and associated systems and methods | |
| McDonald | Design and characterization of a miniature varactor tuned ferrite rod antenna for 4 to 24MHz | |
| RU2009132546A (en) | TRANSMISSION LINE FOR RADIO FREQUENCY SIGNALS WITHOUT CONSISTENT CIRCUITS | |
| JP2004266526A (en) | Antenna assembly, portable wireless unit, and portable television |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20200313 |