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：     

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。     

磁多极场场参数的理论计算与分析

根据磁多极场的对称性，首先导出了磁多极场磁场分量的泰勒级数展开式，定义了磁多极场的场参数，然后根据毕奥-萨伐尔定律，导出了马鞍型磁多极场线圈的场参数理论计算公式.对各个场参数数量级的大小进行了分析，找出了场参数的递推规律，给出了场参数高阶导数的计算方法，从而能够准确计算整个空间的磁场值.还从简单单根导线计算结果过渡到多根导线或具有某种连续分布的情况. 这对于磁二极场、磁四极场、磁六极场等的应用提供了可靠的理论依据. 关键词： 磁多极场 场参数 马鞍型线圈     

HL—2A装置多极场电源初步设计

HL－2A装置的偏滤器需要4套电源为其负载线圈即多极场线圈供电，其目的是要产生出位于孔栏半径内的磁分界面，并保持其位形的稳定。根据装置的技术要求和运行指标，多极场电源在初步设计中确定了各电源的主电路接线型式，计算了主回路的基本参数，并用电磁暂态计算程序EMTP对多极场电源等效电路进行了模拟计算，给出了多极场线圈的电流波形及电源的功率能耗曲线。此外，对系统的逻辑控制、事故保护、参数测量进行了初步设计。     

全固态光子带隙光纤第1带隙内模场分布特性

利用多极法计算了全固态光子带隙光纤第1带隙内不同波长处的基模模场分布,得到2维归一化光强分布特性.由于该光纤具有三角形(C<,6v>)的对称结构,影响了光纤内的模场分布,为此计算了该结构两个具有代表性的方向上的模场分布,分析了带隙内两个不同的结构方向上的模场分布特性.结果表明.在长波长区域,两个方向上的模场半径并不相等,但都随波长的增加而减小,其变化规律与全内反射导光的光纤不同.     

HL-2A单零偏滤器的位形特征

利用积分方法对多种电流剖面下HL2A装置单零偏滤器位形特征进行了计算研究。积分方法的优点是可以在任意电流剖面下求解具有X-点的自由边界的Grad-Shafranov方程。对HL2A装置而言,大体上可以在合理设定的分界面形状下,经几次叠代计算出各组极向场线圈(垂直场,三对多极场和多极补偿场以及水平场)中的电流。HL-2A的单零偏滤器位形基本上是圆截面加上在X-点附近的局部形变。对刮离区和偏滤器靶板区磁力线特性进行了分析以确定偏滤器的品质。     

光学速调管磁场测量和磁场误差分析

 给出了储存环光学速调管磁场的测量结果,包括轴向分布、横向分布均匀度以及积分场分布;分析了磁场分布的随机误差和系统误差,计算了积分多极场的大小; 讨论了非零积分场引起的闭轨畸变和对储存环工作点的影响。     

一种新型的变像管用复合聚焦-偏转系统

 介绍了一种新型的多极式偏转器——8瓣状多极偏转器,它可通过将一旋转对称电极均匀开槽切割为８片而成。通过对圆周上各电极电位分布作傅里叶分析,获得了在其内部产生近乎均匀横向偏转场所需要的电极电位设置规律。由于其结构上的旋转对称性以及Laplace方程解的调和性,当在此8瓣偏转器各电极上同时叠加一聚焦透镜所需电位时,它所产生的场中多极场分量为16极场或者更多极场而不影响近轴区的聚焦效果,因而其能与常用的圆筒形电极相结合而形成复合聚焦-偏转系统。其具有的聚焦偏转特性也通过相关的定性分析得以验证。同时,这样结构上的优化也为变像管的小型化设计提供了可能性。     

光学高速调管磁场测量和磁场误差分析

给出了储存环光学速调管磁场的测量结果，包括轴向分布、横向分布的均匀度以及积分场分布，分析了磁场分布的随机误差和系统误差，计算了积分多极的大小；讨论了非零积分场引起的闭轨畸变和对储存环工作点的影响。     

复合的电子束扫描系统象差的动态校正

本文在文献[1]的基础上讨论了复合的电子束扫描系统象差的动态校正问题。讨论了采用不同的电磁多极场作为动态校正器的可能性。推导了圆形校正透镜、偏转校正场和四极、六极校正场引起的附加象差的公式。由此证明了由这种圆形校正透镜、偏转校正场和四极校正场等组成的动态校正系统在一定条件下可以消除复合的电子束扫描系统中大多数的三级偏转象差。 关键词：     

用多极理论分析圆柱对称微波谐振腔

 用多极理论计算具有复杂几何形状、圆柱对称微波腔的谐振频率,推导出用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率的本征值方程。三个工程实例的计算结果表明,用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率,不仅具有较高的计算精度, 而且可以很方便地应用于复杂几何形状圆柱对称微波腔工程问题的设计与计算,多极理论是计算圆柱对称微波腔谐振频率的一种有效方法。     

用多极理论分析圆桩对称微波谐振腔

用多极理论计算具有复杂几何形状、圆柱对称微波腔的谐振频率,推导出用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率的本征值方程。三个工程实例的计算结果表明,用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于复杂几何形状圆柱对称微波腔工程问题的设计与计算,多极理论是计算圆柱对称微波腔谐振频率的一种有效方法。     

静磁外部球谐多极矩展开

本文讨论静磁球谐多极矩展开,包括静磁标势和静磁矢势的外部球谐多极矩展开.在磁矢势外部球谐多极矩分析中介绍了两种不同的方法,方法一基于磁标势外部球谐多极矩展开求惯用磁矢势外部球谐多极矩展开,方法二从电流对远源场点磁矢势场贡献出发借助德拜势直接求得静磁矢势外部球谐多极矩展开的惯用表示.     

二维声场预测的快速多极基本解法

传统基本解法在二维大规模模型的声场求解过程中,系统方程形成和求解的计算量正比于自由度N的二次方O(N2)和三次方O(N3),求解效率低;为此,引入快速多极子算法并采用广义极小残差法迭代求解,提出一种用于二维声场预测的快速多极基本解法。对无限长圆柱体及二维类车体辐射模型的仿真结果表明,当N为3000时,分别采用快速多极基本解法与传统基本解法求解所需的时间比值约为百分之四,且N越大比值越小;最终实现系统方程的形成和求解的计算量降低到正比于自由度O(N),提高了对二维大规模模型声场预测计算效率。      

上海光源可变椭圆极化波荡器积分场垫补

 详细介绍了上海光源波荡器EPU100积分场多极分量和一、二次积分的垫补及优化计算方法,其中的积分场多极分量采用“Magic Fingers”技术,即：在插入件两端部中平面上下使用一组适当的磁柱组合来抵消积分场误差;一、二次积分采用两端部的8个调补线圈垫补。通过垫补,EPU100在全磁隙,各种极化模式下四极分量小于9×10^-3 T,六极分量小于1.6 T/m,八极分量小于30 T/m²,达到了设计指标。     

多悬浮电流环的稳定性问题

在多极场等离子体装置中,要用到悬浮电流环。本文讨沦靠磁力支撑的多个悬浮超导电流环的位移稳定性问题,得到了关于这一稳定性的一般性判据,并在轴对称系统的情况下予以讨论。     

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。     

新的对角形式快速多极边界元法求解声学Helmholtz方程

传统外部声学Helmholtz边界积分方程无法在个人计算机上求解大规模工程问题. 为了有效解决这个问题, 将快速多极方法引入到边界积分方程中, 加速系统矩阵方程组的迭代求解. 由于在边界积分方程中引入基本解的对角形式多极扩展, 新的快速多极边界元法的计算效率与传统边界元相比显著提高, 计算量和存储量减少到O(N)量级(N为问题的自由度数). 包括含有420000个自由度的大型潜艇模型数值算例验证了快速多极边界元法的准确性和高效性, 清楚表明新算法在求解大规模声学问题中的优势,     

电磁脉冲模拟器前后过渡段锥角设计

 采用矩量法并结合快速多极子方法,对电磁脉冲模拟器内部场波形进行了数值计算,寻找过渡段结构与电磁脉冲波形等的关系,从理论上对模拟器前后过渡段的锥角进行了优化。结果表明：存在前后过渡段的结构都会激起场强沿传播方向的分量;前过渡段主要对工作区域场波形的上升沿产生影响,当前锥角减小时,场波形的上升时间先减小再缓慢增加;后过渡段主要对场波形的衰减部分产生影响,使场波形的衰减部分随着后锥角的增大而产生严重畸变。最终优化设计的电磁脉冲模拟器前过渡段的锥角为15°,后过渡段的锥角为20°,其仿真得到的波形较光滑,没有出现振荡及明显的畸变。     

等梯度加速结构中的尾场计算研究

带电粒子束在穿过加速结构时激起的尾场, 会导致束流能散和发射度的增大. 准确计算尾场对正确估计尾场效应对束流性能的影响具有重要意义. 本文对等梯度加速结构中短程尾场、中长程尾场和超长程尾场的计算方法进行了较系统的研究, 并首次给出了超长程尾场的计算公式. 此外, 本文还给出了BEPCⅡ直线加速器等梯度加速结构中短程尾场、中长程尾场以及超长程尾场的计算结果, 并对多种方法计算结果的一致性和在某些范围内的差别做了分析说明.