新学说:磁场空间分布的新概念

 在磁场空间分布的传统概念中,认为一条棒状磁铁的两端磁性最强,称为磁极,如果把棒状磁铁悬挂起来自由转动,磁棒指北的一端称为北极(N极),指南的一端称为南极(S极),棒状磁铁的中部几乎无磁性,棒状磁铁周围磁场的分布是空间位置的函数,磁场由S极向着N极方向,如图1(a)所示.地球象一条形磁铁,也有S极和N极,地球外部磁场的空间分布如图1(b)所示.     

真空盒对二极铁场均匀性影响的研究

通过计算机模拟计算与实验相结合,讨论了真空盒磁导率对二极磁铁磁场分布的影响.结果表明当真空盒磁导率μr≠1时,真空盒将影响磁铁磁场分布,在磁场均匀性要求很高时,必须考虑真空盒的材料与尺寸对磁场均匀性的影响.     

兰州重离子治癌装置同步加速器切割磁铁研制

切割磁铁作为同步加速器注入引出的关键部件之一,对磁场及切割板结构都有严格的要求。介绍了兰州重离子治癌装置(HIMM)同步加速器切割磁铁的设计情况,基于磁场优化软件OPERA,对切割磁铁磁场均匀度及杂散场的分布进行了详细的分析。根据磁场要求优化结构设计,完成了磁铁的加工。磁场测量结果分析显示,有效场区范围内磁场均匀度优于设计结果。同时通过对磁铁端部屏蔽处理,在环内侧管道处杂散磁场降到2mT以内,满足物理设计要求。     

真空盒对二极铁场均匀性影响的研究

通过计算机模拟计算与实验相结合, 讨论了真空盒磁导率对二极磁铁磁场分布的影响. 结果表明当真空盒磁导率μ_r≠1时, 真空盒将影响磁铁磁场分布, 在磁场均匀性要求很高时, 必须考虑真空盒的材料与尺寸对磁场均匀性的影响.     

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.     

制膜技术与装置

溅射时在基片下方放置磁铁,让来自基片下方的磁场发挥磁控作用,以此来研究基片下磁场磁控溅射的方法。发现辉光形貌以及沉积的薄膜厚度分布均发生明显变化的同时,辉光的外形也随着外加磁铁直径的变化而变化。运用磁荷理论对磁场分布进行模拟,解释了辉光形貌变化的机理,运用沉积粒子     

霍尔效应测量磁场实验的拓展

利用霍尔效应测二维空间磁场分布的拓展方案,测量了马蹄形磁铁周围的磁场分布。并用Mathematica编程对测量数据进行处理,模拟了直观形象的磁场分布图,提高了实验结果的精确度。     

基片下磁场磁控对溅射辉光及薄膜梯度的影响

溅射时在基片下方放置磁铁，让来自基片下方的磁场发挥磁控作用，以此来研究基片下磁场磁控溅射的方法.发现辉光形貌以及沉积的薄膜厚度分布均发生明显变化的同时，辉光的外形也随着外加磁铁直径的变化而变化.运用磁荷理论对空间磁场分布进行模拟，解释了辉光形貌变化的机理；运用沉积粒子在外加梯度磁场中运动理论解释了膜厚分布. 关键词： 磁控溅射 辉光 磁场模拟 膜厚梯度     

CR环二极磁铁的磁场优化

FAIR项目中的CR环二极磁铁对磁场积分场的误差分布要求很高,通过削斜与加载镜像板的方法是优化磁场的主要方法,文中介绍了对二极磁铁优化方法和对它的处理方法.利用削斜的方法来改变二极磁铁积分场的误差分布,通过复杂的削斜,已将其高场的误差分布优化到±2×10-4.加镜像板的方法主要适合高场,而对低场的调节不明显.另外处理方法的选取对结果的影响也很大,文中对两种方法作了比较.优化模拟计算软件采用的是专门的磁场计算工具OPERA.     

磁场的直接观测

本文就能直接观测磁场的分布图象的铁屑法、全息电子显微镜法、偏光显微镜法和磁缀饰扫描电镜法加以论述。一、铁屑法观测磁场的磁力线分布如果把白纸板放在磁铁之上,将铁屑或铁粉广泛地撒布在白纸板上,轻轻地敲打纸板之后,铁屑将按某种图象排列起来,铁屑线就描述了磁力线的分布。图1所示即为条形磁铁磁力线的分布。这种     

ECR离子源六极永磁体的设计研究

分别从材料、结构、尺寸等方面全面地研究了Halbach结构六极永磁铁的设计方法.针对个别磁块可能存在的退磁问题给出了相应的解决方案.通过优化结构,使六极磁铁在离子源等离子体弧腔内壁产生的磁场达到最大.用POISSON,PERMAG,TOSCA等多个磁场模拟程序计算模拟了六极磁场的大小与分布,并给出了一些相应的曲线     

基于PID算法的磁场闭环控制技术研究

已有的束流磁场控制方法大多采用开环的方式,即根据磁场需求直接设置磁铁电源输出的电流或电压值。但开环状态的磁场在现场噪声以及磁铁自身涡流效应的影响下,极容易发生偏移。针对此问题,设计了基于PID算法的磁场闭环控制系统。该系统以偏转磁铁为控制对象,使用霍尔传感器获取磁场值作为反馈,磁铁电源励磁电流的输出作为控制系统的输入量。控制器使用PID算法对磁铁电源输出进行自动调整,从而实现对磁场的闭环控制。最终结果表明,在PID参数调试得当的情况下,使用磁场在线测量值作为反馈信号,去实时调节磁铁电源的励磁电流大小的闭环控制方法,可以有效地降低磁场偏移。     

HIAF-BRing快脉冲二极磁铁磁场测量系统

介绍了强流重离子加速器装置HIAF(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility)项目增强器BRing(Booster Ring)快脉冲二极磁铁的性能指标、测量要求和测量方法,描述了快脉冲二极磁铁稳态磁场测量系统及动态磁场测量系统的构成。在稳态磁场测量中,为提高积分磁场测量精度和测量效率,长线圈测量系统采用了on fly技术;在动态磁场测量中,研制了用于磁场延迟及磁场畸变测量的矩阵线圈。通过样机磁铁的测量,完成了测量系统的性能指标验证和磁铁的稳态磁场测量。实测结果表明,样机磁铁的设计和制造均达到了预期指标,并依据测量数据完成了磁铁的二次削斜。     

多维磁场实时扫描再现教学系统的设计与实现

利用LabVIEW语言将磁场采集装置和运动控制平台结合到一起，开发了一套可以对各类磁场进行自动扫描和实时再现的系统。该系统包括三维运动平台、多通道高斯计和上位机软件等。采集到的数据被实时存储到文件中，并以曲线图、二维强度图、三维矢量箭头图等多种形式在控制界面予以实时呈现，帮助使用者及时了解磁场信息。最后，利用该系统对用于磁悬浮实验的圆柱型磁铁阵列的外磁场分布进行了实际测量，清晰地展现了磁铁阵列的外磁场分布特征，证明了本系统的可行性和可靠性。     

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。     

CR环二极磁铁的磁场优化

FAIR项目中的CR环二极磁铁对磁场积分场的误差分布要求很高, 通过削斜与加载镜像板的方法是优化磁场的主要方法, 文中介绍了对二极磁铁优化方法和对它的处理方法. 利用削斜的方法来改变二极磁铁积分场的误差分布, 通过复杂的削斜, 已将其高场的误差分布优化到±2×10^－4. 加镜像板的方法主要适合高场, 而对低场的调节不明显. 另外处理方法的选取对结果的影响也很大, 文中对两种方法作了比较. 优化模拟计算软件采用的是专门的磁场计算工具OPERA.     

强流回旋加速器综合试验装置的磁场测量与垫补

强流回旋加速器综合试验装置的主体是一台紧凑型回旋加速器, 加速器主磁铁材料的不均匀性, 磁铁加工和安装的非理想因素将引起中心平面的磁场的非理想分布, 因此有必要对其中心平面的磁场进行测量和垫补. 本文主要讲述该综合试验装置的霍尔感应磁场测量系统的设计和使用;通过磁场测量数据分析进行镶条的再加工, 最终实现对等时性磁场和束流的纵向聚焦的垫补;研究与实践了一种对磁场一次谐波进行垫补的方法, 垫补的结果满足了设计的要求.     

基于COMSOL软件的静磁场仿真与分析

本文利用COMSOL软件对于半径为1.5 mm,高度为1 mm圆柱形微小永磁铁的磁场进行了仿真,并利用切片图和体箭头图对磁铁周围的磁场进行了三维分析,利用一维绘图组对磁铁周边的平行线上的点的磁场进行了分析。通过仿真,可以对磁铁周边的某条线、某个点的磁场进行精确求解,可以让学生更直观、更形象去理解周边的磁场,更好的服务大学物理实验教学。     

强流回旋加速器综合试验装置的磁场测量与垫补

强流回旋加速器综合试验装置的主体是一台紧凑型回旋加速器,加速器主磁铁材料的不均匀性,磁铁加工和安装的非理想因素将引起中心平面的磁场的非理想分布,因此有必要对其中心平面的磁场进行测量和垫补.本文主要讲述该综合试验装置的霍尔感应磁场测量系统的设计和使用;通过磁场测量数据分析进行镶条的再加工,最终实现对等时性磁场和束流的纵向聚焦的垫补;研究与实践了一种对磁场一次谐波进行垫补的方法,垫补的结果满足了设计的要求.     

振动线准直技术的原理和研究概述

振动线准直技术是一种通过直接测量空间磁场分布情况来进行磁铁设备准直的方法,其原理完全不同于目前国内正在使用的基于磁铁机械结构进行准直的方法。振动线方法具有很高的准直精度和灵敏性,可以用于单个磁铁磁中心测量、磁铁准直标定和多块磁铁磁中心准直等。主要介绍了振动线准直技术的原理、起源和国际上的应用研究概况。