多扇环形结构永磁多极系统场形的解析分析

<正> 多扇环形结构是一种新型结构的永磁多极系统。由于此种结构有效地克服了侧向漏磁,故能获得更高的磁场强度,已开始应用于高能直线加速器。这是一种很有发展前途的新结构。设多扇环形结构N极系统长为2L。在横截面内,其磁极排布为:在内半径为R₁,外半径为R₂的环形区域内,沿周均布N组扇面磁体。以第一组为例在圆柱坐标系统中,     

多扇环形结构永磁多极系统的二维场形分析

根据“均匀磁化”原理,利用谐波分析方法,对多扇环形结构永磁多极系统(L→∞)的场形进行了分析,并得到了二维解析表达式。分析了两种情况:一种是固定场强多极系统,二是场强可调的多极系统。     

定向磁化多体环状永磁多极系统的场形分析

根据“均匀磁化”原理,用谐波分析的方法,分别对多体扇形及梯形磁体构成的两类环状系统的场形进行了分析。给出了它们空间任一点的三维表达式。同时还给出了多极场主波、寄生谐波,以及外部杂散磁场的二维解析表达式。对扇形及梯形磁体的优劣作了比较。     

准扇形和准梯形环状永磁多极系统的二维场形分析

根据“均匀磁化”原理,利用谐波分析方法,对定向磁化的准扇形、准梯形以及准扇平头环状多极系统的二维场形进行了分析。给出了精确的解析表达式。试算了16体准形四极透镜的梯度,并同相应的16体平头扇形四极作了比较。     

永磁多体直线阵列系统的二维场形分析

根据“均匀磁化”原理,利用谐波分析方法,对永磁多体直线阵列系统的二维场形进行了计算,得到了精确的解析表达式。运用这些关系式可以计算出二维场的主波及其各次寄生谐波。     

电磁多极场的分析和计算

多极系统是由几个对称地放置在方位角方向上、并具有一定电(磁)位的电(磁)极所组成的系统。它们所产生的非旋转对称场称为多极场。多极场是一种广泛类型的电磁场。例如包括了各种偏转场,四极、六极、八极透镜场等。它们在电子束器件、电子光学仪器和高能加速器中得到广泛应用。本文采用傅里叶展开法将求解空间(三维)的电磁多极场问题化为求解一系列的二维谐波电(磁)位的问题。这些谐波电(磁)位满足一定的二阶偏微分方程,在一定的边界条件下,可以采用逐次张弛方法进行求解。然后将谐波电(磁)位迭加,便得到所要求的多极场的电(磁)位分布。编制了计算电磁多极场的通用程序。对于几种典型的多极场模型(单个和二单元的四极透镜,以及圆柱环形偏转线圈等)进行了计算与检验。计算实践表明,这种傅里叶展开法适用于计算电子束器件和各种电子光学仪器中的多极场,并可算出其边缘效应(弥散场),因此具有一定的意义。 关键词：     

永磁波动磁铁的二维场形分析及其优化

分析了渐变磁化永磁波动磁铁(Undulator)的场形. 得到了二维解析表达式. 给出了减少高次谐波的条件. 具体计算并比较了渐变型、简易型及混合型三种不同类型波动磁铁的优缺点. 指出了它们各自最合理的适用范围.     

混合型插入件的三维场形分析和计算

本文根据“均匀磁化”原理,对永磁直线阵列周期系统──混合型插入件(Hybrid Insertion Devices)的三维场形进行了分析,得到了近似的三维解析表达式.运用这些关系式可以计算混合型结构的永磁插入件的三维场形.这个简单、有效的解析计算方法,有助于永磁插入件的优化、设计.     

永磁类直线阵列摇摆器的磁场计算与场形分析

从电磁场基本理论出发，导出了计算永磁体磁场的基本公式，在此基础上得出了二维和三维永磁体直线周期阵列摇摆器的磁场计算公式。对二维摇摆器进行了场形分析，得到了单组元永磁体直线阵列摇摆器磁场的解析表达式。用此表达式给出了六种典型的单元型摇摆器的场形公式。     

调变厚度永磁多极磁体磁场分布的分析

本文讨论了实际情况下, 调变厚度永磁多极磁体的磁场分布, 给出了磁场的空间分布形式, 并讨论了减少不需要的高次谐波场的可能方法.     

多极永磁扭摆磁铁的设计与研制

简要介绍了在北京正负电子对撞机上为提高同步辐射光源性能,设计和研制完成的两台永磁扭摆磁铁的概况,给出了相应的设计参数和机械结构照片,同时也给出了扭摆磁铁的光谱特性.     

永磁多极磁体的一种新型设计

本文提出了沿方位角调变永磁体厚度, 以形成多极磁场的新型永磁磁体的设计, 并给出了理想情况下二维场的分布形式.     

强流环形电子束在同轴永磁Halbach结构磁路中传输的初步分析

利用有限元程序SUPERFISH计算求解了同轴永磁Halbach结构磁路的磁场,并推导出该磁场位形磁感应强度各分量的近似表达式.利用流体模型分析了作用在电子束上的力并导出了改进马丢方程形式的径向力平衡方程,给出了平衡条件;利用2.5维全电磁粒子模拟程序研究了强流环形电子柬在该周期系统中传输的物理过程.计算得出强流相对论电子束的稳定传输与电子束电流,电子束厚度,磁场强度,电子束入射角度等因素有关.分析认为利用同轴永磁Halbach结构磁路导引数KA的环形电子束,并使之稳定传输是可能的.同时该磁场聚焦形式也为Ubitron中的束一波相互作用提供了一个作用机制.     

强流环形电子束在同轴永磁Halbach结构磁路中传输的初步分析

利用有限元程序SUPERFISH计算求解了同轴永磁Halbach结构磁路的磁场, 并推导出该磁场位形磁感应强度各分量的近似表达式. 利用流体模型分析了作用在电子束上的力并导出了改进马丢方程形式的径向力平衡方程, 给出了平衡条件; 利用2.5维全电磁粒子模拟程序研究了强流环形电子束在该周期系统中传输的物理过程. 计算得出强流相对论电子束的稳定传输与电子束电流, 电子束厚度, 磁场强度, 电子束入射角度等因素有关. 分析认为利用同轴永磁Halbach结构磁路导引数KA的环形电子束, 并使之稳定传输是可能的. 同时该磁场聚焦形式也为Ubitron中的束--波相互作用提供了一个作用机制.     

三维声学多层快速多极子边界元及其应用

快速多极子边界元算法可以加速矩阵和向量乘法运算, 将传统边界元算法的计算量和内存占用量分别降为O(N log²N)和O(N), 适用于大型声学模型模拟计算. 本文发展了一种基于Burton-Miller方程的三维多层声学快速多极子边界元算法. 将新的自适应树状算法应用到对角形式的快速多极子边界元算法, 并使用最新提出的解析式源点矩计算公式, 进一步提高了快速多极子边界元的计算效率. 绝对软球体在内部共振频率处的散射声场计算, 验证了所发展算法在共振频率处求解的正确性. 与Bapat所提供的程序在多脉动球体辐射声场计算精度的比较, 验证了算法及程序在大型模型声学计算中的准确性, 同时显示了其求解的高效性. 最后, 将该算法用于车内声场及水下声学探测的分析计算.     

多极场的电子云俘获效应研究

电子云效应限制了几台加速器的高束流密度运行,例如SLAC和KEK的B工厂,CERN的SPS与PS.本文运用辛流形上的1-form李摄动法研究了2n多极场的电子云俘获效应,结果发现在多极磁铁(n>1)的绝热区存在电子俘获     

用于磁旋转光谱的环形永磁阵列的匀场分布仿真优化

法拉第磁旋转光谱(Faraday rotation spectroscopy, FRS)技术因其高灵敏度,零背景噪声,以及能有效避免抗磁性物质干扰的特性广泛应用于各类顺磁性痕量气体的探测.目前大部分FRS技术采用线圈构造电磁场,存在能耗高、发热多等问题.为此,开展了基于组合环形永磁体的空间磁场分布建模仿真研究,意在建立轴向分布的磁场,为测量FRS提供基于永磁体的沿光轴方向的匀强磁场.仿真采用有限元网格剖分的方法,基于麦克斯韦方程组,开展组合磁环的磁场分布仿真研究,并通过实验测量实际钕铁硼永磁体磁环阵列的磁场分布,证明了建立物理模型的可靠性.在此基础上提出了对永磁体磁环阵列的3种优化方案—单理想值优化、多段式单理想值优化和梯度优化方案,来构造中心轴线磁感应强度分布均匀的匀强磁场.最后通过引入磁场均匀度,计算评估并分析比较了不同优化方案的优化效果,为研发基于永磁体的FRS光谱设备提供参考.     

3W1永磁多极Wiggler的辐射特性

给出了北京正负电子对撞机(BEPC)同步辐射新组装的3W1 Wiggler束斑强度分布及光子束流的测量结果,并与理论计算作了比较,两者得出了一致的结果.     

多芯屏蔽电缆电容的多极理论分析

 介绍用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容的基本原理和求解过程，给出多芯屏蔽电缆电容与多极理论级数项系数之间的关系。３个工程实例的计算结果表明：用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容，不仅具有较高的计算精度，而且可以很方便地应用于各类复杂截面多芯屏蔽电缆的工程设计与计算，多极理论是分析多芯屏蔽电缆电容的一种有效方法。     

关于定态电磁辐射场的多极展开

熟知计算按正弦规律随时间变化的场源所激发的电磁场,可从下列推迟矢势出发。对于小区域场源,即其线度l与其到观察点的距离r和电磁波波长λ满足下列条件:的场源,可将(1)式展为幂级数,幕级数的各项代表场源电磁多极矩所激发的电磁场的矢势。如何将(1)式展开?最好的方法是进行球谐展开。由于这种方法需要较多的数学工具,所以若干教科书采取了其它较为简单的方法展开。可是这些方法中有的是不严格的。例如,有的书[1]是先将因子｜r-r’｜近似地取为 (式中n)如此,便将(1)式近似地表为然后再将e-ikn·r’和展为幂级数,以求得矢势 A的幂级数展开式…