高温超导带材性能测试装置的设计北大核心

高温超导带材通流能力Ic是带材应用时的重要性能指标,而不同的环境温度、磁场强度、以及磁场应加角度,都会对Ic产生非常大的影响。为量化测定高温超导带材在复杂磁场,温度环境下的性能,设计了一套可提供4T背景磁场的性能测试装置。该装置可提供0~4T任意角度磁场、20K^77K任意温度环境、0~1000A稳定通流能力的平台。     

永磁体外部磁场的不均匀性研究

从永磁体的分子电流观点、退磁场、工艺等出发, 以矩形永磁体为例, 从理论上分析了影响永磁体外部磁场不均匀性的各种因素.研究结果表明, 永磁体外部磁场宏观不均匀性(好场区均匀度和面积相对大小) 和空间距离及永磁体的外形设计密切相关. 退磁场对永磁体外部磁场微观不均匀性有着复杂影响. 永磁体工艺如粉末颗粒、取向度、烧结凝固、机械加工等将影响永磁体外部磁场的不均匀性, 如磁化偏角、对称性、光滑性等. 关键词： 永磁体 外部磁场 不均匀性 退磁场     

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     

现代数字物理教学连载②——关于电流磁场的数字教学研究

以电磁场的教学为例,介绍了数字物理教学的重要作用,并借助现代数字技术,解决了长期以来基础物理教学未能处理好的环形电流及螺线管磁场和交变电磁场的问题,丰富了电磁学的教学内容,提高了学生处理实际问题的能力．     

导体对磁场的屏蔽作用分析

分析了导体球壳对静磁场和对交变磁场的屏蔽作用,讨论了影响导体球壳对静磁场和对交变磁场的屏蔽作用的因素.     

2009年全国各地高考试题赏析——带电粒子在磁场中运动问题

带电粒子在磁场中的运动是历年高考中的重点内容之一.在2009年的全国各地高考试卷中,涉及带电粒子在磁场中运动的问题很多,题型新颖,构思巧妙、灵活,题材也较丰富,并且以计算题为主.纵观这类题目,所涉及的情景基本相同,都是带电粒子在洛仑兹力作用下在磁场中做匀速圆周运动,但题目往往拟定不同的题设条件,从多角度提出问题,多层次考查知识和能力.     

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     

“粒子源”问题归类与解析

2010年高考全国理综能力测试卷Ⅰ,Ⅱ物理压卷题,虽然仍是粒子在磁场中的偏转,但不是单个带电粒子在磁场中的多阶段运动,而是由"粒子源"从同一点发出多个同速率不同方向的同种粒子在磁场中的运动问题.有关"粒子源"问题.笔者认为可以从以下几方面归纳解析.     

有限长螺线管磁场的全场分布

采用数值计算的方法给出了不同径向与轴向比的有限长螺线管磁场的全场数值解,借助DigitalMicrographTM软件给出L∶R =1,L∶R =2,L∶R =4三幅典型轴向与径向比的有限长螺线管磁场的全场分布图像.对不同径向与轴向比的有限长螺线管磁场均匀性的变化规律做了详细分析.     

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.     

强磁场发展动态与趋势

文章主要介绍了强磁场的发展状况和最近取得的一些进展，包括45T稳态磁场、60T长脉冲磁场、80T非破坏性脉冲磁场和百特斯拉级磁场，同时文章也介绍了强磁场的发展趋势和各磁场实验室的强磁场发展计划．     

强磁场混合型短周期摇摆器研究

对混合型短周期摇摆器磁场进行了解析求解,给出了与摇摆器周期、间隙、磁块性能、磁场尺寸以及磁极尺寸等相关的二维解析表达式。根据该公式,作者讨论了混合型短周期摇摆器产生强磁场的潜在能力,提出了一系列改进方法,并分别进行了模型实验,实验结果与理论分析相符合。目前,在1cm周期、5mm间隙的短周期摇摆器模型试验中,中心轴峰值磁感应强度已达到0.45T。另外,该短周期摇摆器可进行单磁场磁场调节,最大峰峰值磁场相对误差小于1％。     

几组特殊形状永磁体的磁场及梯度COMSOL分析

利用COMSOL"静磁场,无电流"的应用模式给出了相对放置的永磁条、具有磁回路结构的磁轭磁极、环形磁体的磁场分布图,并分析了这3组磁体的磁场和梯度情况,更关注于均匀磁场和恒梯度磁场的分布情况。     

矩形截面超导线圈的径高比对最大磁场点位置和幅值的影响分析

为了充分利用超导线材的载流能力,需要精确计算超导线圈产生的最大磁场值,还需要明确最大磁场值所处的具体位置.其中,最大磁场点的位置主要由线圈的形状(径高比)决定.本文基于单积分法并通过MATLAB编程,将矩形截面线圈的径高比α和β参数化,计算分析线圈内壁边上和端面边上各点磁场的变化趋势.同时,利用电磁场有限元软件ANSYS,对矩形截面线圈的空间磁场进行仿真分析,得到线圈的内壁磁场系数、端面磁场系数和最大磁场系数随α和β的变化规律;进而,计算并寻找到了线圈截面上最大磁场点的位置和幅值.综合分析表明,线圈内壁边上的最大磁场点并不是始终位于内壁中点B_c处,而是可能偏离端点B_e一小段距离的某点(a₁,b-δ)处;线圈端面边上的最大磁场点一定不位于端点B_e处,而是偏离端点B_e一小段距离的某点(a₁+δ,b)处.本文给出了线圈截面上最大磁场系数K_mc对应于线圈径高比(α,β)变化的等高曲线,矩形截面超导线圈最大磁场值可以通过计算内壁中点的磁场值与最...     

装置极化效率对极化中子成像质量的影响及修正分析

极化中子照相技术通过分析极化中子束的自旋相移对样品磁场进行成像, 自旋极化/分析装置是照相系统的主要组成部分. 引入中子自旋极化/分析装置的极化效率参数, 从中子极化矢量与磁场相互作用机理出发, 重新推导探测中子强度与磁场分布的定量关系, 利用谱仪模拟软件VITESS, 选取bender型超镜极化器和 ³He 自旋过滤器作为极化/分析装置, 对量化修正式进行验证, 并综合装置极化效率、单色器能量分辨精度和bender型极化器的几何结构等参数, 初步分析极化中子照相技术的磁场定量检测能力, 相关结果可为极化中子照相的实验数据处理技术研究及装置设计提供参考. 关键词： 极化效率 中子照相 磁场成像     

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.     

电子成像均匀约束磁场的产生及测试分析

为增加离子与原子碰撞成像系统中探测电子的立体角，设计了一约束电子的复合型亥姆霍兹线圈装置.对复合型亥姆霍兹线圈的磁场分布进行了理论计算和分析，并对制作的复合型亥姆赫兹线圈产生的磁场进行了实验测量，得出磁场的均匀性好于±0.6%. 关键词： 亥姆霍兹线圈 磁场分布 磁场均匀性     

对超热电子诱生的磁场分布的估算

利用简化模型估算了电荷分离场及由超热电子逃逸在等离子体表面产生的自生磁场的大小和空间分布.受电荷分离场的影响以及超热电子逃逸数的限制,超热电子产生的环形磁场主要分布于等离子体表面附近的焦斑半径内,仅当超热电子束流很强时(在1μm半径截面内达到10³A量级),环形磁场才可以达到10²T量级.一般情况下,由超热电子产生的磁场极小. 关键词： 磁场 超热电子     

制作简易直流电动机

为了演示“磁场对通电导线的作用力”实验,设计了简易直流电动机.该简易直流电动机是将绕成不同形状的导线放置在磁场中,通过线圈的旋转,即可演示磁场对通电导线的作用.     

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.