稳态强磁场实验装置水蓄冷系统蓄冷过程分析及模式优化研究

分析了稳态强磁场实验装置(Steady High Magnetic Field Facilities,SHMFF)水蓄冷系统的特征,并介绍了安装于蓄冷罐用于验证自然分层法应用于该系统可行性的布水装置.利用冷水机组冷冻水进、出水温度变化对蓄冷过程中的斜温层厚度进行了概算,从而初步验证该布水器的性能.研究结果将为稳态强磁场实验装置水蓄冷系统是否采用自然分层法提高蓄冷量提供参考依据.     

中国科学院强磁场科学中心

正中国科学院强磁场科学中心于2008年成立。中心目标:发展强磁场科学技术;开展强磁场下多学科前沿研究;推动技术转移转化促进经济技术发展。其建成的稳态强磁场实验装置取得了一系列成就,磁体技术和综合性能处于国际领先地位。成功研制了创造世界纪录的系列水冷磁体、国际一流水平的混合磁体及其磁体支撑装备系统;成功研制了国际唯一的高场扫描隧道显微系统,国际独创的组合成像显微系统;国际领先的强磁场、超高压、低温综合极端实验条件。在国际上实现了强磁场实验条件从跟跑到领跑的跨越,使我国稳态强磁场科学研究条件跃升至世界一流水平,已成为国际上     

基于修正克劳特循环的氦液化装置研制

为满足稳态强磁场实验装置(SHMFF)日益增长的液氦供应需求,研制一台基于两级串联透平膨胀机修正克劳特(Claude)循环且带有液氮预冷的氦液化装置。完成了氦液化流程设计及冷箱系统集成,并对降温液化过程进行测试与分析。结果表明,两级透平膨胀机能够稳定运行于额定转速,氦液化装置在降温15 h时进入液化阶段,在产液4.5 h后能达到100 L/h的液化速率,满足设计要求。     

稳态强磁场的细胞生物学效应

随着科学技术的发展以及稳态强磁场在医疗诊断中的广泛应用,人们接触到1 T以上稳态强磁场的机会越来越多,稳态强磁场对人体健康的潜在影响也备受关注.虽然目前由于实验条件的限制,稳态强磁场对动物以及人体的研究报道依然有限,但是细胞作为生物体的基本单位,其研究相对较多.然而由于实验中磁场参数、细胞类型等各种因素的不同,使得稳态强磁场对细胞的影响在不同的研究中存在着差异.因此,本文不仅总结和分析了国内外1 T以上稳态强磁场细胞生物学效应的相关研究,包括细胞取向、增殖、微管和纺锤体等,而且对现有研究结果进行比较和概括,并对可能造成实验差异的因素进行分析,例如磁场强度和细胞类型等,从而为下一步研究稳态强磁场下的细胞生物学效应提供基础和依据.     

中国科学院物理研究所极端条件物理重点实验室

极端条件物理重点实验室是由原中科院极低温物理开放实验室和中科院物理所部分低温、高压方面的研究组于2000年联合组建而成的,在各种极端实验条件的综合交叉,以及利用这些极端实验条件进行物理研究方面有很好的基础,无论是在低温物理、强磁场物理、高压物理,还是极低温技术、强磁场实验技术、高压直至液氦条件实验设备和装置的研制、维护等方面均有很强的实力,是我们国家在极端条件物理研究领域人才最集中、最全面的研究机构之一。     

基于PSO 实现的级联H 桥七电平APF 在外超导电源中的研究

针对强磁场实验装置(SHMFF)的链式高压有源电力滤波方案规划,基于有源滤波系统的非线性特性, 采用分数阶值。PI 控制器替代普通PI 控制器,在此基础上引入粒子群算法优化指令电流PI 控制器参数,并通过 实验对比分析了人工整定的PI 控制器与PSO 整定的PI 控制器的运行效果。经样机实验表明,采用的PSO 算法 整定的电流内环控制器是正确的,且具有一定的参考价值。     

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针对强磁场实验装置(SHMFF)的链式高压有源电力滤波方案规划,基于有源滤波系统的非线性特性, 采用分数阶值。PI 控制器替代普通PI 控制器,在此基础上引入粒子群算法优化指令电流PI 控制器参数,并通过 实验对比分析了人工整定的PI 控制器与PSO 整定的PI 控制器的运行效果。经样机实验表明,采用的PSO 算法 整定的电流内环控制器是正确的,且具有一定的参考价值。     

斯特恩——盖拉赫实验中非匀强磁场的等效和钾原子的速度分布

近年来,斯特恩——盖拉赫实验装置在我国研制成功,填补了高校近代物理实验的一个空白。这一实验在原子物理和量子力学中只作原理性的简单介绍。在此,我们就该实验装置的核心部件——非匀强磁场的等效和实验中关于钾原子束的速度分布及其它对偏移束流强度的分佑影响等作较详尽的论述,以充实历史上这一著名实验的教学内容。一、双导线等效磁场——非匀强磁场图1为斯特恩——盖拉赫实验装置中用     

20T混合磁体超导线圈的研制和性能试验

我国第一个稳态强磁场装置——合肥20T 混合磁体系统正在建造中.装置中的超导线圈已经绕制完成并作了性能试验.这是一个口径为320mm 的密绕线圈,其中心磁均高于8.3T,储能超过2MJ.本文报道了线圈的设计,绕制和实验结果.     

“闪光二号”5 T脉冲强磁场装置

为了满足闪光二号加速器材料热力学效应研究的新需求,设计了一套电容器储能型脉冲强磁场装置。装置主要由储能电容器、半导体放电开关、磁场线圈及高压恒流充电源组成。磁场线圈中心处最大磁感应强度可达5 T,并且可以通过调整磁场线圈与二极管的相对位置实现磁透镜比的调节。通过理论计算和数值模拟相结合的方法对脉冲强磁场的关键参数进行了分析,然后进行了脉冲强磁场的工程设计,最后使用该强磁场装置进行了实验研究。强磁场实验中,当储能电容器充电21 kV时,在磁场线圈中心处获得了5.3 T脉冲强磁场。     

“闪光二号”5 T脉冲强磁场装置

为了满足闪光二号加速器材料热力学效应研究的新需求,设计了一套电容器储能型脉冲强磁场装置。装置主要由储能电容器、半导体放电开关、磁场线圈及高压恒流充电源组成。磁场线圈中心处最大磁感应强度可达5 T,并且可以通过调整磁场线圈与二极管的相对位置实现磁透镜比的调节。通过理论计算和数值模拟相结合的方法对脉冲强磁场的关键参数进行了分析,然后进行了脉冲强磁场的工程设计,最后使用该强磁场装置进行了实验研究。强磁场实验中,当储能电容器充电21 kV时,在磁场线圈中心处获得了5.3 T脉冲强磁场。     

大功率水冷系统换热问题及改造效果分析

分析了稳态强磁场实验装置大功率水冷系统换热所存在的问题,以及导致该问题的多种原因.提出了在现有条件下具体的改造方法,包括增加板片提高换热面积以及对其进行拆除清洗减小污垢热阻.对比分析了板式换热器改造前后在不同水冷磁体运行负荷下的换热效果.提出了此类水冷系统换热问题的根本原因及解决办法,为其他水系统设计及改造提供参考.     

强磁场的产生及应用

 强磁场通常指的是场强为几特斯拉（T）（1T=10⁴奥斯特）的磁场.强磁场是进行物性研究和应用研究的重要条件之一.在许多领域中有广泛的应用.许多发达国家都有强磁场实验室.本文简单扼要地介绍强磁场产生的方法及其在某些方面的重要应用.一、强磁场的产生强磁场有稳态式和脉冲式两种.产生稳态强磁场的磁体通常是用导体绕成的螺旋管,它可分为三种:普通导体磁体、超导体磁体、由普通导体和超导体结合绕成的混合磁体.普通导体的磁体所能达到的场强一般为20T.     

大型CICC超导磁体的超导接头研制

国家大科学工程"稳态强磁场装置"混合磁体的外超导磁体采用了管内电缆导体(CICC)方案,CICC超导接头就成为建设强磁场装置的关键技术之一.针对混合磁体的结构和工作模式,我们设计了两种新型结构、满足不同连接需要的CICC导体超导接头,并对研制的超导接头样品在4.2K低温下进行了性能测试,其各项性能满足了稳态强磁场混合磁体外超导磁体的工作要求.本文将主要介绍该超导接头的设计方案以及整个研制过程.     

强磁场下的固体物理研究进展

强磁场下的物理研究是一个富有成果的研究领域，40T以下稳态强磁场的研制成功为固体物理研究提供了新的科学机遇。文章简要地介绍强磁场下某些固体物理，其中包括高温超导体的H－T相图和非费米液体行为，德哈斯（de Haas)效应和费米面性质，电子的Wigner结晶及其动力学行为，磁场诱导的相变（如绝缘体－金属和超导转变），多级磁有序，串级自旋密度波和大块材料中的量子霍尔效应等的实验研究的近期进展，希望以此引起人们对国内强磁场下物理研究的关注。     

脉冲强磁场下的电极化测量系统

多铁性材料是当前物质科学研究的热点,具有重要的科学研究意义和应用前景.低温和强磁场实验环境为研究多铁性材料提供了一种有效途径.脉冲强磁场下的电极化测量系统能实现最高磁场强度60 T、最低温度0.5 K的铁电特性测量.该系统采用热释电方法,具有磁场强度高、控温范围广、转角测量等特点,可用于强磁场下的磁电特性研究.本文介绍了该系统的测量装置和实验原理,并展示了其在多铁性材料研究中的一系列应用,揭示了脉冲强磁场电极化测量系统在磁电特性探索中的重要作用.     

抗磁和顺磁性材料在磁场中弱磁力实验测量

对抗磁性材料和顺磁性材料在强磁场中的弱磁力进行测量.利用设计的实验装置,成功测得抗磁性石墨片和顺磁性材料铝片在永磁铁阵列表面受到的弱磁力.研究证明弱磁力的大小与磁场及磁场梯度乘积成正比.     

SHMFF水冷系统蓄水罐与冷水机组联合供冷模式研究

稳态强磁场实验装置水冷系统具有大流量、大蓄冷温差的特性。前期设计由于考虑占地、成本等因素,所具备的蓄冷量无法满足今后磁体实验延长实验时间的要求。为扩大蓄冷量,提高冷冻水使用效率,现提出了蓄冷罐联合冷水机组供冷的模式,并将其与自然分层法进行了对比分析。     

我国建成世界顶级脉冲强磁场实验装置

2007年10月,国家发展改革委批准依托华中科技大学建设脉冲强磁场实验装置。经过7年的研制和建设,已顺利完成,近期已通过国家验收,正式宣告我国拥有了国际顶级水平的脉冲磁场实验装置。     

强磁场技术及其在科学研究中的应用

强磁场的含义在技术上通常是指超过3T(1T—10～4G)的磁场. 产生强磁场的基本方法是让电流通过多匝线圈.这项技术始于十九世纪,正是这一发明导致了近代电力工业的出现. 本世纪三十年代末,由于F.Bitter在美国麻省理工学院开创了水冷磁体设计技术[1],从而使稳态强磁场的产生技术有了大的突破.五十年代,许多国家开始建造强磁场实验装置;六十年代后,大型的强磁场实验室在许多国家相继建立,并广泛开展了强磁场下的科学研究工作.目前,水冷磁体产生的场强达到23.5T.与此同时,由于六十年代初,高临界参量(Hc1,Tc,Jc)Ⅱ类超导体的出现,使相当数量的…