电子在α-磁铁中的运动描述

 由于α-磁铁具有能量选择和束团脉宽压缩的功能，它是RF-gun注入器中一个非常重要的组成部分。描述了α-磁铁的结构特点，讨论了电子在α-磁铁中运动的归一化方程。采用数值计算的方法给出了与电子运动能量无关的理想轨道运动方程，并导出了α-磁铁的主要性质。     

关于wiggler长波自发辐射的理论分析与数值计算

电子通过wiggler产生的辐射，除了短波辐射在轴线附近也有较强的长波辐射，在与轴线夹 角1/γ处达到最大.推导出wiggler长波辐射公式，理论分析了这种辐射的特点，并且将 理论分析的结果与数值计算的结果进行了比较.对在红外波长范围内电子束通过弯转磁铁和wiggler时产生的辐射强度和光通量作了计算，结果表明wiggler下的辐射强度和光通量均强 于弯转磁铁.比较了弯转磁铁的边沿辐射、波荡器的渡越辐射和wiggler长波辐射，表明wigg ler在红外波长范围辐射的性能最优. 关键词： wiggler 波荡器 弯转磁铁 长波辐射     

磁铁/压电双晶片复合材料磁电耦合性能的优化设计

本文采用弹性力学的方法,基于压电方程,给出了磁铁/压电双晶片(Bimorph)复合材料磁电耦合系数的理论表达式,并选取不同的结构参数和材料参数对其磁电耦合系数进行了数值计算.研究表明:Bimorph存在最佳的压电层厚度,使得磁铁/Bimorph复合材料的磁电耦合系数达到最大;金属层材料和压电相材料也均会影响磁铁/Bimorph复合材料的磁电耦合系数.该研究结果为磁铁/Bimorph复合材料的优化设计、实际应用提供了有益的理论指导.     

基于磁化电流法的双稳压电悬臂梁磁力精确分析

双稳压电悬臂梁结构常常用于振动能量采集系统,其中的非线性磁力与系统势函数和动力学方程的建立紧密相关,非线性磁力的正确分析和精确计算对系统振动响应和能量采集效果的准确预测至关重要.本文采用形状函数分析方法,通过悬臂梁弯曲斜率的整体积分计算,得到了悬臂梁末端的运动轨迹及其末端磁铁精确的位置与姿态,并由此根据磁化电流理论建立了双稳压电悬臂梁能量采集系统的磁力计算模型,给出了末端磁铁受到的水平轴向磁力和竖直纵向磁力及其合磁力的变化规律.数值模拟发现,随着末端磁铁竖直纵向位移逐渐增大,磁铁受到的水平轴向磁力和竖直纵向磁力都会依次由排斥力转变为吸引力,从而导致磁力合力的方向会随磁铁位移发生跨越两个象限的大幅度变化.实验验证表明,磁力计算结果与实验测量结果符合良好,其精确度优于现有文献方法的精度,因此本文的方法可以准确预测双稳压电悬臂梁振动过程的磁力变化规律.     

消色散270°偏转磁铁系统设计及束流动力学研究

对三种常用结构的270°偏转磁铁进行系统的分析研究,采用数值计算和模拟方法对双磁铁不对称偏转结构、三块90°磁铁偏转结构和70°+130°+70°偏转结构这三种不同的270°偏转磁铁系统进行模拟,给出偏转系统的消色散传输条件,并且分析了束流包络在偏转系统和出口管道中的变化情况。经过分析对比,详细列出了三种结构的优势与劣势。双磁铁不对称结构适用于医用加速器,三块90°磁铁偏转结构适用于需要在出口长距离漂移的辐照加速器,而70°+130°+70°偏转结构可以满足出口一定距离的无损漂移,同时实现相对较低的成本,是工业辐照加速器较为经济适宜的选择。     

双稳态压电悬臂梁发电系统的动力学建模及分析

针对双稳态压电悬臂梁发电系统进行了动力学建模与分析.首先建立了能引发系统双稳态现象的磁力模型,给出了两磁铁之间磁力的数学表达式;其次建立了压电悬臂梁发电系统的集中参数模型,得到了系统发生双稳态现象时磁铁之间的距离范围;通过数值计算分析了系统的响应特性,发现双稳态运动大大提高了系统的频率响应范围,并且系统在低激励频率和低激励幅值下能发生大幅运动,而激励幅值越大,系统具有越高的能量逃离势阱产生大幅运动;最后通过实验对数值计算结果进行了验证.研究结果为双稳态压电悬臂梁发电系统的设计与应用提供了理论依据.     

圆柱形磁铁在金属管中的下落时间

用磁荷法计算磁铁产生磁场分布,进而计算圆柱形磁铁在金属管中的下落时间.实验测量圆柱形磁铁在金属管中的下落时间,得到与理论计算相符的结果.     

“霍耳效应”实验教学探讨

籽做好霍耳效应教学实验，讨论了使用的磁铁或电磁铁的Ｂ值或励磁电流值和流经霍耳片的样品电流的选取原则，通过实例给出了具体数值。     

强磁场磁铁几何参量的优化

综合利用磁路计算和磁场计算两种方法对强磁场磁铁的几何参量进行了优化. 制作了一块磁感应强度为31kG的模型磁铁. 磁场测量结果与计算吻合得相当好.     

CSNS/RCS交流二极磁铁研制关键技术

针对交流二极磁铁的磁场特性和涡流问题,利用电磁场分析软件对磁铁进行了优化设计和温度场计算,确定了交流二极磁铁关键技术的方案。对交流二极磁铁极头端面采用了罗高斯基曲线和谐波削斜的方法来提高磁铁磁场质量;对铁芯端部和端板进行开槽优化设计,有效切断磁铁端部主要的涡流回路,降低了磁铁温升;磁铁线圈采用铝绞线导线进行绕制,以减少磁铁线圈内的涡流损耗。最后,通过对样机磁铁的测试,磁场均满足物理要求,磁铁温度也控制在安全范围内。     

兰州重离子加速器冷却储存环kicker磁铁设计

 介绍了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）CSRm引出kicker磁铁的物理设计、参数计算以及结构设计和加工。为了减小电感，使上升时间达到要求，CSRm引出kicker磁铁采用分布式的传输线方案，同时将无感电容与磁铁并联以满足匹配的问题。磁铁用单匝线圈和铁氧体铁芯来降低电感、减少涡流损耗，并采取两台电源成对供电、导体一端共地的结构形式消除杂散电感和轴向场，这种方式不但消除了过桥的不利影响，而且可通过调节导体间距离方便的调节磁场均匀区宽度和磁铁电感。完成设计后磁铁电感小于1 μH，在140 mm范围内磁场均匀度好于±0. 5%，最高磁场达到0.038 T，最大峰值激磁电流约为2.5 kA。     

用磁荷观点解释单极感应现象

本文首先利用磁荷观点计算了旋转磁铁端面上的磁流,然后利用磁流的安培环路定理求出单极感应发电机回路中的电动势,并且指出回路中的电动势与回路的形状无关。利用磁荷观点还克服了使用相对论观点时对磁铁旋转速度过度限制、对磁铁端面磁场过度简化以及计算复杂的缺点。     

负载弦之演示教具

介绍一自制的负载弦教具，5颗沿铀向充磁的圆柱状钐钴磁铁穿在细钓鱼线上，作为负载弦之负载质点，再以可调频率的交流电磁化马蹄形电磁铁，使得马蹄形电磁铁对圆柱状钐钴磁铁施与周期性的引力及斥力，启动负载弦的各个简正模式．此自制的负载弦教具可定量演示教科书中理论计算的结果．     

强流束在二极磁铁中的非线性传输—Lie代数分析

 用Lie代数方法分析了带电粒子束在二极磁铁中的非线性传输，包含了空间电荷效应。粒子在相空间中的分布采用K V分布。轨迹分析的结果做到二级近似，根据需要，还可以扩展到三级或更高级近似。在分析中，将磁铁沿中心轨道分成若干小段。在每个小段上利用所得公式进行轨迹计算，得到自洽的解。然后重复此过程，作下一小段的计算，直到最后一个小段为止。     

利用局部凸轨法产生可调长间隔的SR脉冲

 为了拓展合肥同步辐射光源的用途,满足一些实验需要长时间间隔同步辐射脉冲的要求,研究利用垂直局部凸轨法产生时间间隔可调的同步辐射脉冲。分别对合肥同步辐射光源的3种Lattice参数进行物理计算与数值模拟,并分析了凸轨磁铁的插入对储存环参数的影响。     

单面双极性磁铁空间磁感应强度模型

两个尺寸差异较大的永磁体在同极性相对时,若迫使二者间距减小,磁铁间的相互作用力会由斥力转变为吸引力,大磁铁局部退磁,从而形成单面双极性磁铁.本文基于磁化电流理论,构建了单面双极性磁铁空间磁感应强度的分析模型,该模型能计算表面局部退磁的单面双极性磁铁的空间磁感应强度.以中心局部退磁的圆柱形永磁体为例,探讨了小磁铁尺寸和磁化强度对于该类单面双极性磁铁空间磁场的影响,证明了该单面双极性磁铁可等效为一种可调控局部空间磁场的环形磁铁,因而可为应用环形磁铁的机电系统提供新思路和理论依据.     

北京自由电子激光主束流输运线的研制

给出北京自由电子激光器主束流输运线的设计和研制结果，特别就磁铁各项技术公差对电子束品质的影响进行了计算。     

参考粒子在α磁铁中的运动

给出参考粒子对α磁铁入出射角的理论计算, 以及参考粒子在均匀梯度磁场内运动轨迹的解析解, 从物理上解释了α磁铁的消色散原理.     

基于磁性材料的中心力场演示实验仪

设计了演示中心力场作用下物体运动的实验装置,利用圆形磁铁产生的磁场模拟了中心力场,力心的位置和数量可以改变,利用可磁化的金属球模拟运动物体,采用高速摄像机拍摄并用视频分析软件提取物体运动轨迹和速度.基于该装置获得的单中心和双中心力场中物体的运动情况与数值计算得到的结果相吻合.     

磁铁边缘场对注入束流的影响

在兰州重离子加速器冷却储存环工程(HIRFL–CSR)实验环的注入设计过程中,通过对束流在侧面边缘场作用下运动的反向数值跟踪,得到注入束流通过二极磁铁和四极透镜边缘场的传输矩阵,并同理想场对束流的作用进行了比较.通过改变注入束流中心轨道及对磁铁的重新设计,将磁铁边缘场对注入束流的影响减小到可以控制的范围.