超导磁体剩余磁场对软磁材料测试的影响

超导磁体体积小,能够获得强磁场,磁场稳定度、均匀度很高,因此,在磁学测量设备中应用很广泛.美国Quantum Design公司的高精度磁学测量系统采用的就是超导磁体,最高磁场能够达到7 T.由于超导磁体材料本身缺陷的钉扎作用,在磁体退磁后,磁体内部有剩余磁场,有时能够大于30 Oe.由此产生的磁场误差将导致测试的矫顽力、剩磁等数据不准确,甚至导致反向的磁滞回线.设置的磁场初始值不同,剩余磁场的大小也不同;初始磁场越大,剩余磁场越大.这种剩余磁场效应在软磁材料测试过程中表现得尤为明显,产生的测试误差不可忽略,必须进行磁场误差修正才能得到正确的结果.本文阐明了超导磁体产生剩余磁场的原因、影响因素和规律,详述了测试软磁材料可能遇到的问题,并给出解决方法.     

横向磁场作用下Taylor-Couette湍流流动的大涡模拟

采用大涡模拟方法对横向磁场作用下导电流体Taylor-Couette湍流流动进行数值模拟,以研究其运动规律.计算模型为无限长度,半径比为1/2.雷诺数分别选取为3000和5000,磁场加载方式为全局磁场,哈特曼数取值0—50.对磁场作用下泰勒涡的演化过程、速度分布和湍动能分布进行分析,并与轴向磁场作用下泰勒涡演化过程进行对比.结果表明:磁场对流场有显著的抑制作用,扭曲的泰勒涡在横向磁场的作用下破裂成小尺度涡结构,并沿磁场方向排列;在外圆筒和垂直于磁场方向的区域,磁场抑制效果较强;随着雷诺数的增加,磁场抑制效果减弱,在流场不同区域,流动呈现出不同的特点.与轴向磁场相比,横向磁场对流场的抑制效果较弱,流场分布呈现出明显的各向异性.     

高速飞行器磁控阻力特性

采用低磁雷诺数磁流体数学模型,对外加磁场下的高超声速半球体流场进行数值模拟.选取三种简单理想磁场(轴向、径向、周向均布磁场),分析了不同磁场类型对流场结构、气动阻力与洛伦兹阻力的影响及作用机理.研究发现,轴向磁场径向"挤压"效应使得激波外形凸出,且壁面静压存在"饱和现象";径向磁场存在轴向"外推"效应,较大的磁场强度会导致肩部形成高温区;周向磁场下感应电场的存在导致增阻效果很差.进而对比了两种相同驻点磁感应强度特殊分布磁场(偶极子磁场、螺线管磁场)下的流场,发现了不同于理想磁场的径向"扩张"效应.按增阻效果从大到小依次为径向磁场、螺线管磁场、轴向磁场、偶极子磁场、周向磁场.     

高能等离子体入射对磁场膨胀影响的模拟研究（已撤稿）

采用三维模型，使用混合网格质点法对等离子体入射偶极子磁场产生的磁场膨胀进行数值模拟.在模拟中考虑了高能等离子体注入两种不同类型磁场的情况：等离子体注入没有背景磁场的偶极子磁场和等离子体注入有背景磁场的偶极子磁场.研究表明背景磁场的存在不仅改变了粒子的分布，还改变了磁场膨胀的程度.还研究了注入的高能等离子体的速度对磁场膨胀的影响，结果表明入射的高能等离子体速度越大，磁场膨胀的程度就越大.对于低的入射速度，入射粒子在偶极子磁场中的回旋半径与偶极子磁场的特征长度相比较小，粒子被磁场束缚，对偶极子磁场的影响可以忽 关键词： 网格质点法 磁场膨胀 偶极子磁场     

均匀磁化介质椭球的退磁因子及退磁场

在椭球坐标系中求解了均匀椭球磁介质在匀强磁场中的磁化问题,得到了空间磁标势、磁场、介质中退磁场和退磁因子的表达式,研究了椭球形状与退磁因子的关系,分析了介质磁化率对退磁场方向的影响.结论为:椭球磁介质内的退磁场是匀强磁场;退磁因子的大小与椭球形状有关,与椭球大小无关,沿椭球长轴方向的退磁因子较小;一般而言退磁场方向与外磁场方向既不相同也不相反.铁磁质椭球内的退磁场几乎与外磁场反向.     

《电磁学》自学辅导材料(三)

第四章研究稳恒磁场,主要讨论两个问题.第一是建立对稳恒磁场的描述,阐明它的规律和性质.第二是磁场对处于其中的载流导线和运动电荷施加作用力的问题.虽然稳恒磁场与静电场是不同性质的场,它们有不同规律,但它们都是矢量场,在不少问题上有一定的类似之处.因此在这部分的学习中,采用对比的方法,可以收到较好的效果. 一、稳恒磁场的性质及计算 稳恒电流产生的磁场称为稳恒磁场。载流导线间的相互作用、运动电荷与电流之间的相互作用都是通过磁场实现的.磁场与静电场一样,都与电荷相联系,但静电场是与静止电荷相联系,而稳恒磁场则是与连续匀速…     

抽运-检测型非线性磁光旋转铷原子磁力仪的研究

报道了一种抽运-检测型的非线性磁光旋转铷原子磁力仪.其原理是线偏振光通过处于外磁场环境中被极化的原子介质后,由于原子对线偏振光中左、右圆偏成分不同的吸收和色散,导致光的偏振方向会产生与磁场相关的转动.分析了该磁力仪的工作原理,并测试了它对不同磁场大小的响应.测试结果表明,磁力仪测量范围为100—100000 nT,极限灵敏度为0.2 p T/Hz~(1/2),磁场分辨率为0.1 p T.进一步研究了不同磁场下原子系综极化态的横向弛豫时间,讨论了原子磁力仪高磁场采样率的获得方法.本文的原子磁力仪在5000—100000 n T的磁场测量范围内磁场采样率可实现1—1000 Hz范围内可调,能够测量低频的微弱交变磁场.本文的研究内容为大磁场测量范围、高灵敏度、高磁场采样率的原子磁力仪研制提供了重要参考.     

霍尔推力器磁场位形及其优化的数值研究

基于麦克斯韦方程,在轴对称假设下建立了霍尔推力器磁场的数学模型.用有限差分方法对模型进行了离散.给出了数值求解模型的迭代法.通过对模型的数值求解,得到了相应的数值结果.通过对所得数值结果的分析,研究了磁场线圈电流变化对霍尔推力器磁场位形的影响.通过调整磁场线圈电流的大小找到了理想磁场位形.研究表明,对于理想磁场位形,内通道的磁镜比在3—3.5之间,外通道的磁镜比在0.4—0.9之间;增加磁场线圈的电流,出口的磁场强度随着增加,但不能增加磁镜比.通道内部的磁场强度几乎不随着磁场线圈电流的变化而变化. 关键词： 霍尔推力器 磁场位形 磁场线圈电流 磁镜比     

环型线电流线极化wiggler

提出一种新型产生线极化摇摆磁场的wiggler,即环型线电流线极化wiggler.它是由许多圆环及连接导线固定在w屯gler骨架上而组成.通过求解拉普拉斯方程,导出了此w电eler磁场分布的理论解.理论解表明,此wiggler产生的线极化磁场不仅在z轴附近空间基模占空比大,而且在垂直于线极化磁场方向能形成具有聚束能力的六极子磁场.此装置的另一特点是容易加工成短周期(5—10mm)wiggler,并且非常容易实现变磁场、变周期和同时变磁场变周期的线极化wiggler.     

MWECR CVD等离子体系统梯度磁场对沉积a-Si:H薄膜特性研究

分别研究了磁场线圈电流为115.2和137.7A以及137.7A并在加热台下加放SmCo永磁体的方法，来改变单磁场线圈分散场MWECR CVD系统等离子体室及沉积室磁场形貌.用洛伦兹拟合定量地得到了三种磁场形貌的磁场梯度.研究了磁场梯度对沉积a-Si:H薄膜性能的影响.研究表明：在衬底附近，高的磁场梯度可以获得高的沉积速率；在温度不很高时，高的磁场梯度可得到光敏性较好的a-Si:H薄膜. 关键词： 梯度磁场 洛伦兹拟合 a-Si:H薄膜 MWECR CVD系统     

L波段三维ESR成像系统的研制(Ⅰ)——L波段ESR成像的磁场及三维梯度磁场系统

研究并实现了L波段电子自旋共振三维成像(3D-EPRI)专用的三维梯度磁场系统, 主磁场及扫描磁场系统以及相应的驱动控制系统. 梯度场线圈采用在铜板上用电切割方法加工的平板式线圈, 避免了用铜导线绕制线圈体积较大的缺点, 从而缩小了主磁场的体积和极间距. 梯度场强度在三维方向上均达到200 mT/m, 驱动电流为20 A. 三维空间线性度均优于5%; 线性区域大于直径42 mm的球形空间. 两磁极间距离为63 mm, 可以容纳通常体积的L波段谐振腔. 主磁场和扫描场线圈固定在同一轭铁架上. 它们可分别产生1.6～96 mT和0.2～16 mT的线性变化磁场. 5组磁场线圈(包括主磁场, 扫描磁场和三维梯度磁场)分别由5台独立的恒流驱动电源控制驱动. 电源通过数据接口由计算机控制. 初步成像实验证明本工作所建立的磁场和梯度磁场系统可以用于EPRI实验.     

电流环支承的超导球表面磁场计算

本文基于磁荷模型采用解析方法推证出电流环在超导球表面产生的磁场分布.首先不考虑超导球的抗磁性,由Biot-Savart定律计算出电流环在球面产生的磁场.再根据Meissner态超导体的边界条件,并基于磁荷模型计算出超导球的感应磁场.将电流环产生磁场与超导球的感应磁场叠加得到超导球表面的合磁场.     

L波段三维ESR成像系统的研制(Ⅰ)——L波段ESR成像的磁场及三维梯度磁场系统

研究并实现了L波段电子自旋共振三维成像（3D-EPRI）专用的三维梯度磁场系统，主磁场及扫描磁场系统以及相应的驱动控制系统. 梯度场线圈采用在铜板上用电切割方法加工的 平板式线圈，避免了用铜导线绕制线圈体积较大的缺点，从而缩小了主磁场的体积和极间距 . 梯度场强度在三维方向上均达到200 mT/m，驱动电流为20 A. 三维空 间线性度均优于5％；线性区域大于直径42 mm的球形空间. 两磁极间距离为63 mm，可以容纳通常体积的L波段谐振腔. 主磁场和扫描场线圈固定在同一轭铁架上. 它们可分别产生1.6～ 96 mT和0.2～16 mT的线性变化磁场. 5组磁场线圈（包括主磁场， 扫描磁场和三维梯度磁场）分别由5台独立的恒流驱动电源控制驱动. 电源通过数据接口由计算机控制. 初步成像实 验证明本工作所建立的磁场和梯度磁场系统可以用于EPRI实验.     

强磁场及其在固体物理中的应用

一、强磁场的意义 磁场是决定物质状态的最基本的物理量之一.随着研究对象和内容的不同,对磁场的要求也不相同.对于所观测的量与磁场成线性关系或者所观测的现象在很低的磁场下即已达到饱和,而在饱和以后现象即不起多大变化的情形,加上普通的磁场(如数千或者1万高斯)也就够了.但是,对于许多研究对象和内容来说,则需要用强磁场. 强磁场是指3万高斯以上的磁场,100万高斯以上的磁场叫做超强磁场.强磁场是一种极端实验条件.极端条件下的物性研究不但能更全面地把握物性的全貌,而且常常会出现新效应.极端条件下的物性研究已经成为现代科学技术中…     

有限磁场中等离子体圆柱波导的传播特性

分析了有耗介质中等离子体圆柱波导在有限外加磁场中的传播特性.重点讨论了波导传播常数随等离子体参数、介质参数和外加磁场的变化.分析结果表明，有限强磁场中的等离子体波导的传播特性比无外磁场或外加磁场为无穷大时具有更强的控制能力. 关键词：     

质子成像法测量电容线圈靶磁场

质子背光成像技术是一种诊断等离子体电磁场的重要诊断手段.当质子穿过等离子体的电磁场,质子受洛伦兹力影响在成像板上重新分布.如何从质子成像结果中重构电磁场是一个非常重要的研究课题.本文以激光驱动电容线圈靶为例介绍和对比了粒子追踪法和流量分析法这两种通过质子成像结果重构磁场的方法.激光驱动电容线圈靶通过激光打靶在电容靶两侧产生电势,然后很强的电流流过线圈,最后产生高达千特斯拉的感应磁场,在激光等离子体实验中这是一种重要的产生磁场的手段.本工作中先使用粒子追踪法在不同强度的理论磁场环境下得到质子成像结果,然后使用流量分析法从这些理论质子成像结果重构磁场,最后对比理论磁场和重构磁场以获得两种方法的优缺点.粒子追踪法可以重现实验中质子源、等离子体磁场和成像板的布局结构,但是依赖于精确的理论磁场的计算和庞大的计算量来模拟质子的轨迹,并需要不断修正理论磁场来获得最接近实验结果的模拟结果.流量分析法可以直接从实验的质子成像结果重构磁场结构.但是,流量分析法只适用于磁场较小的情况,当磁场较大时其重构的磁感应强度会误差较大.可以使用一个无量纲参量μ来衡量质子穿过作用区域单位长度后在成像板上的偏折距离,流量分析法适用于μ?1的情况.并且靶的结构在质子成像上形成的阴影区域也会造成磁场重构时磁场结构的失真.     

洛仑兹力公式中的V究竟是什么

运动电荷在磁场中所受的洛仑兹力 F=qV×B其中速度V的具体含义是什么?一般书上只是说,V是电荷q在磁场中的运动速度.而在实际中,存在三种理解:①电荷相对于磁场的速度[1].②载流导体中电荷相对于导体的速度.③电荷相对于观察者的速度. 如果磁场、载流导体和观察者相对静止,这些理解是等效的.但是,在一般情形下,①②两种理解是错误的,只有第③种理解才是正确的.下面我们分别说明.一、V不是电荷相对于磁场的速度 设空间某一区域有一均匀磁场B,一段导体以速度V向右运动.显然,无论是在相对于磁场静止的参考系K中,还是在相对于导体静止伪参考…     

一种混合高温超导磁体及其电磁特性研究

近年来, 高温超导磁体由于载流能力高、 磁场强等优点在磁悬浮列车、 医疗成像、 飞轮储能器等系统具有广阔的应用前景. 在这些应用中, 工作面上磁场越强, 系统的性能越优. 高温超导块材能够俘获强磁场, 但因为尺寸的限制, 其磁场发散区域小, 在大气隙条件下工作面区域磁场弱. 相比而言, 高温超导线圈的尺寸不受限制, 但其磁场会随着口径的增大而降低. 因此, 本文将高温超导线圈和块材结合, 提出了一种结构紧凑、 口径大、 磁场强的混合高温超导磁体. 同时, 利用有限元仿真软件建立混合高温超导磁体的二维轴对称自洽模型并进行了实验验证, 仿真计算了混合高温超导磁体的磁场分布以及不同温度下的临界电流和最大磁场强度. 结果表明, 混合高温超导磁体可显著增加工作面的磁场, 相比于独立的高温超导线圈和高温超导块材最大磁场分别最小提升了102% 和12% .另外, 混合高温超导磁体工作面上的有效磁通相比于高温超导块材也提高了.     

双等离子体团相互作用的磁流体力学模拟

利用商用磁流体力学模拟程序USIM对双等离子体团相互作用过程进行了数值模拟,分别考察和比较了双对流等离子体团在外加磁场和无外加磁场情况下,相互作用的物理过程.发现在外加磁场情况下等离子体团相互作用会伴随着磁重联(反向磁场)、磁排斥(同向磁场)以及一些不稳定过程.针对激光产生等离子体团错位相互作用实验,进行了标度模拟,发现外加磁场起着重要作用,进一步表明激光等离子体的磁化特征.研究结果为下一步在神光Ⅱ激光装置进行强磁环境下等离子体实验提供理论指导.     

交流磁场对车载高温超导块材导向力性能影响的数值模拟（英文）

高温超导块材在工程上有巨大的应用潜力,尤其是在高温超导磁悬浮列车系统应用方面.在磁悬浮列车系统中,沿NdFeB轨道横向的导向力是一个重要的参数.然而,由于NdFeB轨道表面磁场的不均匀性,车载高温超导块材始终处于交流磁场环境中.以前的实验研究表明,由于交流磁场的影响,车载高温超导块材的导向力会发生衰减.在工程实际应用中,如果导向力衰减加剧,则有可能影响整个磁悬浮列车系统的侧向稳定性.本文主要通过数值模拟的方法研究交流磁场对车载高温超导块材导向力性能的影响.研究结果表明,随着交流磁场幅值的增大,导向力的衰减也逐渐增加.当外加交流磁场的幅值较大时,导向力会在短时间内迅速的衰减.当外加交流磁场幅值较小时,导向力的衰减几乎与交流磁场的频率无关;当外加交流磁场幅值较大时,导向力的衰减会随着交流磁场频率的升高而增加.因此,在高温超导磁悬浮列车系统中,可以减少轨道表面磁场的不均匀性,即减少块材周围交流磁场的幅值,从而抑制导向力的衰减.