上海光源真空波荡器Sm2Co17永磁铁的实验研究

对国产Sm2Co17永磁铁(XG30/20)研制工艺进行了改进,对三种成型-烧结设计所得到的永磁铁样品(65 mm27 mm7.2 mm)进行了测试与分析,结果表明,磁性能有所改善,磁矩一致性和稳定性良好,获得了国产真空波荡器Sm2Co17永磁铁的优化成型-烧结设计和磁场分布规律数据,对永磁铁实验研究结果原理进行了解释。     

上海光源超导波荡器磁体5周期模型机的研制

上海光源正在研制一台低温超导波荡器模型机,周期数50,周期长度16mm,磁间隙8mm,目标峰值磁场0.88T。首先研制了一台5周期超导波荡器磁体模型机进行技术可行性研究。磁体绕组采用Nb Ti超导线,骨架加工采用电工纯铁。使用传导冷却的测试装置进行了磁体降温、通电与磁场测量。磁体经过两次失超之后达到设计电流值387A。达到的最大电流为433A。当磁体稳定运行在400A时,测得磁场峰值为0.93T。研究结果表明已有的超导磁体关键技术与工艺能够满足50周期超导波荡器模型机的研制需求。     

大块永磁铁低温剩磁测量技术研究

通过对霍尔探头低温标定系统改进, 建立了大块永磁铁低温剩磁测量系统(CRMS). 以尺寸为40 mm×40 mm×10 mm的矩形NdFeB永磁铁(N50M)为例, 对低温剩磁测量方法进行了研究, 结果表明, 影响低温剩磁测量可靠性主要因素有: 霍尔探头低温标定, 霍尔探头位置, 温度漂移与材料低温热膨胀等. 如果测量方法一样, 永磁铁低温剩磁测量重复性好于0.1%. 实验为低温波荡器等高精度永磁装置大块永磁铁低温剩磁测量与研究创造了条件. 关键词： 大块永磁铁 低温剩磁 测量误差 低温波荡器     

2维全自动亥姆霍兹线圈磁块测量方法

在波荡器和扭摆器的研制过程中,为提高磁块的测量效率和精度,提出了2维全自动亥姆霍兹线圈磁块测量方法。通过理论推导得到仅采用2维全自动旋转而不需要3维旋转就可以实现磁块的全自动测量,降低了磁块全自动测量的实现难度。根据该方法的理论,已成功研制出一台2维全自动亥姆霍兹线圈测量装备,并在上海光源的磁块测量中使用。系统地给出2维全自动亥姆霍兹线圈磁块的测量理论和方法,并对测量误差进行了分析,该系统实现了磁块剩磁测量的高效率、高精度和高重复性,可以在30 s内完成单磁块的测量,重复性和精度均好于510-4。     

CAEPXFEL波荡器束线初步物理设计

中国工程物理研究院计划开展XFEL光源的研制,主要通过电子束在波荡器中的辐射特性产生硬X射线。根据理论分析和数值模拟,在电子束最高能量可达12GeV的实际条件下,初步设计了一条间隙可调的真空外波荡器束线,波荡器分为25段,每段长3.86m,间隙7~10mm,周期长度25.4mm,磁场0.636~1.03T,束线总长120m左右,辐射光子能量为3~25keV。     

一种用于波荡器磁中心高精度标定的磁靶标

波荡器磁中心轴的标定是保证自由电子激光装置波荡器安装准直精度的重要前提。介绍了一种利用磁靶标实现波荡器磁中心高精度标定的方法。设计制造了由若干块永磁块组合构成的磁靶标,其能产生一正一斜两个高梯度四极场。测出了两四极场垂直分量的零点位置分布并依此给出了磁靶标的具体使用方法。结果表明:标定后的波荡器磁中心在磁靶标坐标系中水平方向测量精度好于±20 μm,垂直方向测量精度好于±2 μm。     

提高YBCO块材在外磁场中悬浮力

本给出了三种提高YBCO块材在外磁场中悬浮力的方法．第一种方法是增强外磁场，对于此方法，本研究了一块直径为30mm的圆柱状YBCO块材分别在圆柱状NdFeB永磁体和NdFeB永磁导轨上的悬浮力．测量结果表明在77K温度下YBCO块在圆柱状NdFeB永磁体上的最大悬浮力为50N，在NdFeB永磁导轨上的最大悬浮力为103．ON．第二种方法是提高YBCO块材自身的性能，包括临界电流密度、俘获磁通和块材尺寸，对于此方法，本仅研究了块材尺寸对悬浮力的影响．三块直径分别为30mm、35mm、40mm的圆柱状YBC0块材在NdFeB永磁导轨上的悬浮力被测量，77K温度下5mm悬浮间距时的悬浮力分别为103．ON、134．5N、175．ON．第三方法是将YBCO块材变成准永久磁体，此种情况下，直径为40mm的圆柱状YBCO块材在77K温度下5mm悬浮间距时的悬浮力高达218．3N．     

HEPS-TF低温波荡器低温系统设计

高能同步辐射光源验证装置(HEPS-TF)插入件系统计划研制一台基于镨铁硼的低温波荡器(CPMU)样机。低温波荡器的最大热负荷预计不超过700 W@80 K,要求低温系统冷却磁铁温度至85 K以下。低温波荡器低温系统采用过冷液氮闭循环迫流冷却的方式,对低温波荡器真空室内磁铁磁极阵列和真空内大梁进行冷却。根据热负荷估算情况,设计主循环流量为12 L/min,分为两条支路分布冷却低温波荡器内上下两排磁铁磁极阵列。根据循环流量对泵的热量、换热器换热能量、流经低温波荡器的液氮平均温度的影响,推导了液氮循环泵的调节策略。     

混合型波荡器的3维优化

 以波荡器辐射波和共振电子能及混合型波荡器的解析计算为基础，通过3维磁场的有限元计算，在欧洲光源横向优化基础上，给出了同步辐射和自由电子激光用混合型波荡器纵向优化参数，进而给出了用于DUV FEL混合型波荡器的设计计算参数。加侧位和顶部永磁块后，峰值磁场分别提高到0.722T和0.773T，辅助以1μm量级分辨率的磁间隙调节机械系统，磁场分辨率好于10^-4T量级。     

烧结Sm2Co17型永磁材料的力学性能及断裂行为的各向异性

对从同一磁体上切取的取向方向不同的三组烧结Sm2Co17试样的抗弯强度进行测定,对其抗弯断口进行宏观观察和扫描电镜观察.对烧结Sm2Co17型永磁材料的力学性能和断裂行为的各向异性进行了研究.研究结果表明:烧结Sm2Co17型永磁材料的抗弯强度和断裂行为具有明显的各向异性,烧结Sm2Co17型永磁材料断裂的微观机制为解理断裂,材料易于沿密排面(0001)面或沿与密排面的夹角大约为60°的晶面解理断裂 关键词： Sm2Co17型永磁 抗弯强度 解理断裂 各向异性     

Sm2Co17 magnet blocks for the in-vacuum undulators (IVU20) at the SSRF

The design and development status of Sm<,2>Co<,17> magnet blocks for two in-vacuum undulators (IVU20) at the SSRF with the same hybrid design has been described. By the technological improvement of some processes and comparison with the experimental Sm<,2>Co<,17> magnet blocks for the IVU25A, magnetic properties such as the intrinsic coercive force H<,ci> and the average magnetic moment M are increased, the bend point magnetic field H<,k> value and pass rate are significantly increased, and the magnetic field uniformity of the magnet blocks are significantly improved. The basic developmental method of high uniformity Sm<,2>Co<,17> magnet blocks for IVU20 is presented. The magnetic field qualities of the magnet blocks, including the magnetic property, the magnetic moment distribution, the magnetization deviation angle and the magnetic field uniformity, basically satisfy the specifications of the two IVU20 in-vacuum undulators.     

Sm_2Co_（17） magnet blocks for the in-vacuum undulators （IVU20） at the SSRF

The design and development status of Sm₂Co₁₇ magnet blocks for two in-vacuum undulators (IVU20) at the SSRF with the same hybrid design has been described. By the technological improvement of some processes and comparison with the experimental Sm₂Co₁₇ magnet blocks for the IVU25A, magnetic properties such as the intrinsic coercive force H_ci and the average magnetic moment M are increased, the bend point magnetic field H_k value and pass rate are significantly increased, and the magnetic field uniformity of the magnet blocks are significantly improved. The basic developmental method of high uniformity Sm₂Co₁₇ magnet blocks for IVU20 is presented. The magnetic field qualities of the magnet blocks, including the magnetic property, the magnetic moment distribution, the magnetization deviation angle and the magnetic field uniformity, basically satisfy the specifications of the two IVU20 in-vacuum undulators.     

CSNS\RCS引出系统快脉冲冲击磁铁样机的设计

 设计了中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)引出系统快脉冲冲击磁铁样机。为降低磁铁和其电源的研制难度,保证运行的可靠性,决定采用美国散裂中子源(SNS)的Single-turn结构。根据磁铁的设计指标,给出了磁铁设计要求铁芯材料选择方法、整体的结构设计以及如何对磁铁进行定位和准直,并采用Opera程序进行模拟计算,结果表明：当铁芯长度为220 mm时,磁有效长度大约为302 mm;磁感应密度最大的地方在4个内角上,约为0.215 T;在133 mm×200 mm的平面范围内,磁场均匀性优于±0.8%。理论分析和Opera程序模拟均验证了磁铁结构方案的可行性。     

Insertion Devices at the National Synchrotron Light Source-II

The NSLS-II storage ring completed commissioning in 2014 and all project-beamline IDs have also been commissioned. As of February 2015, six beamlines are about to finish commissioning. By the end of 2015, the ring is expected to store 300 mA with top-up injection capability and 500 mA with a second superconducting RF cavity installed in the following year. The design principle of the NSLS-II ring is to employ low-field BMs and simultaneously install high-field wigglers in non-dispersive straights to reduce the horizontal emittance. The more wigglers are installed, the smaller the horizontal electron beam emittance becomes. At this stage, six 3.4-m-long wigglers with 1.8 T effective field and 100 mm period length have been installed in three straight sections, which could reduce emittance in a bare lattice from 2.1 nm.rad to approximately 1.0 nm. rad. Two 2.0-m-long EPU49s are installed for the coherent soft X-ray (CSX) beamline in a short straight (SS) section also known as the low-β_x straight section. These are Apple-II-type devices with four movable arrays. Two 3.0-m-long IVU20s are installed in two SS's, one for the Hard X-ray Nano-Probe (HXN) beamline and the other for the Coherent Hard X-ray (CHX) beamline. One 1.5-m-long IVU21 is installed in a canted short straight section for the Sub-Micron Resolution X-ray Spectroscopy (SRX) beamline. Its canting angle is 2 mrad outboard in the center of the straight section. The first ID for this beamline is installed in the downstream portion of the straight section. Another 3.0-m-long IVU22 is installed in a long straight section (LS: high-β_x) where a second device is planned to be added in the future. Three 2.8-m-long IVU23s are planned to be installed in long straight sections, either in an asymmetric canted configuration or in a straight configuration. One 1.4 m EPU57 and one 2.8 m EPU105 are planned for the Electron Spectro-Microscopy (ESM) beamline in a SS, while one 3.5m EPU57 in a LS is planned for the Soft Inelastic X-ray Scattering (SIX) beamline. Table 1 shows the specifications of all the IDs funded so far.     

Dipole magnet of the injection system for the SALO recirculator

A design of a dipole magnet was developed for the injection system of the SALO recirculator. The constructed prototype magnet has a C-shaped structure with rectangular sections. The pole section is 100 × 100 mm; the aperture is 25 mm. Field distributions in the magnet at a gap induction of 0.05 and 0.2 T were measured. The effective length of the magnet and multipole components of the magnetic field were calculated.     

制冷机冷却型小型超导强磁场系统的研制

介绍了一套制冷机冷却型小型超导强磁场系统。超导磁体线圈用铌钛超导线绕制,室温孔直径为75mm,磁场中心Φ25mm×250mm区域内最高场强达到3.64T,磁场不均匀性小于3%。在2.62T场强下连续闭环运行了20天,电流衰减率近似为零。采用4K级低温制冷机冷却防辐射冷屏,液氦蒸发率小于0.03升/小时,系统一次可注入液氦50升,补液周期大于60天。     

大面积10000线/毫米软X射线金属型透射光栅的设计、制作与检测

基于严格的矢量耦合波理论,优化设计了用于13.4nm软X射线干涉光刻的透射型双光栅掩模版. 采用电子束光刻技术,在国内首次成功制作了周期为100nm的大面积金属型透射光栅.光栅面积为1.5mm ×1.5mm,Cr浮雕厚度为50nm,Gap/period为0.6,衬底Si₃N₄厚度为100nm. 此光栅将用于上海光源软X射线干涉光刻实验站.利用其1级衍射光和2级衍射光将可以经济高效地制作周期为50和25nm的大面积周期结构.最后,测量了该光栅对波长为13.4nm 同步辐射光的衍射光强度,并且推算得出该光栅的1级和2级衍射效率分别为4.41%和0.49%,与理论设计值比较符合.实验结果与理论模拟结果的对比表明该光栅侧壁陡直,Gap/period的控制也与设计值符合. 关键词： 软X射线金属型透射光栅 严格耦合波方法 衍射效率 软X射线干涉光刻     

大口径高精度方形平面光学元部件的研制

采用环行抛光技术是实现大尺寸、高面形精度和细表面粗糙度要求的方形或长方形平面元件批量化加工的一条有效途径。介绍了利用环行抛光工艺实际制作了两块 32 0mm× 32 0mm× 35mm和 32 0mm× 32 0mm× 48mmUBK7材料的工艺实验样品。加工结果是 ,透射元件获得了镀膜后双次透射波前 0 2 93λ(P V ,λ =0 632 8um )和反射元部件的反射波前 0 2 2λ(P V ,λ =0 632 8um )的结果。     

1.5 T关节磁共振成像超导磁体的设计、制作与测试

磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是当今世界上最先进的医学影像技术之一,现阶段MRI技术正朝着成像质量更清晰、功能更强大、效率更高、个体化更强的趋势发展.与全身MRI设备相比,专科型MRI设备具有体积小、重量轻、成本低、病人舒适度高、成像质量高、功能更强等优点.但是关节专用超导MRI系统需要长度方向上被严格限制的超导磁体在160 mm直径球域(diameter sphere volume,DSV)内产生高均匀度的磁场.本文综合考虑了超导线用量、中心磁感应强度和成像区磁场不均匀度等因素,使用0-1规划和遗传算法相结合的方法设计了一种非屏蔽型1.5 T关节MRI超导磁体,该磁体的室温孔径为280 mm,总长度为520 mm,液氦量为30 L,载流区最大磁场为5.48 T,5高斯线范围为径向3.2 m、轴向2.6 m,160 mm DSV的磁场不均匀度设计值为22 ppm,考虑加工误差及冷缩因素,磁体加工完成并经过被动匀场后的预估值为60 ppm.经过绕制、固化、组装、焊接等工序,该磁体已制作完成.经过3次锻炼后成功励磁到1.5 T,经过被动匀场后160 mm DSV的磁场不均匀度达到50 ppm,各项指标均达到设计目标.     

基于沸腾-空化耦合效应的微通道线阵LD用热沉

 针对大功率LD的冷却需求,基于沸腾-空化耦合效应,研制了一种微通道相变热沉,封装腔长1.5 mm的LD线阵。依据加工条件确定通道宽度、深度以及间距,采用2维数值模型估算了通道长度,热沉材料采用无氧铜,多层叠焊,外形尺寸为20 mm×12 mm×1.6 mm。实验测试了连续功率LD输出0～100 W时的电 光转换效率以及电流 输出功率等特性,冷却工质采用R134a,磁驱齿轮泵电机转速50 r/s时热沉热阻为0.3 ℃/W。结果显示微通道相变热沉具有良好的散热能力,能够满足大功率LD的散热要求。