SSRF储存环注入薄切割磁铁样机的设计和研制

基于上海同步辐射装置(SSRF)储存环注入系统的需要,在国内首次研制成功了一台涡流板型切割磁铁,其性能指标均达到设计要求,特别是漏场指标,达到了国际同类磁铁的先进水平.本文对切割磁铁设计和研制的关键技术进行了讨论,对切割磁铁的性能进行了测试,在此基础上对这类切割磁铁的设计和研制提出具有建设性的建议.     

兰州重离子治癌装置同步加速器切割磁铁研制

切割磁铁作为同步加速器注入引出的关键部件之一,对磁场及切割板结构都有严格的要求。介绍了兰州重离子治癌装置(HIMM)同步加速器切割磁铁的设计情况,基于磁场优化软件OPERA,对切割磁铁磁场均匀度及杂散场的分布进行了详细的分析。根据磁场要求优化结构设计,完成了磁铁的加工。磁场测量结果分析显示,有效场区范围内磁场均匀度优于设计结果。同时通过对磁铁端部屏蔽处理,在环内侧管道处杂散磁场降到2mT以内,满足物理设计要求。     

Lambertson型切割磁铁漏场的3维模拟计算和优化设计

 Lambertson型切割磁铁的漏场对RCS中的束流运行有较大的影响,包括束流集体不稳定效应以及高阶共振效应,为了对该型磁铁进行优化,利用3维磁场模拟程序OPERA3D/TOSCA,对北京散裂中子源/快循环同步加速环（CSNS/RCS）引出Lambertson型切割磁铁进行了物理设计。通过对不同的磁铁设计方案进行3维模拟计算和优化发现,采用15 mm厚的切割板以及在屏蔽管出口处添加半径为200 mm、厚度为10 mm屏蔽帽的磁场屏蔽措施,将Lambertson型切割磁铁的横向漏场降低到主磁场的0.80‰（y方向）和0.36‰（x方向）,可以满足CSNS/RCS环的束流动力学设计要求。     

中国散裂中子源注入系统电切割磁铁物理设计

利用OPERA/TOSCA大型有限元分析软件对中国散裂中子源/快循环同步环（CSNS/RCS）注入系统的直流C型特种电切割磁铁进行了2维/3维磁场计算和设计,通过放置1 mm厚的DT4铁磁性屏蔽板,可将循环束流轨道上的边缘漏场比降低至2.610-4,大大减小了切割板外侧的边缘漏场对循环束流动力学的影响。另外,对该类型切割磁铁的线圈做了详细的水冷计算,以保证磁铁能在适当的温度下运行。结果表明,无论从物理上还是工程上,该类型磁铁完全可以满足CSNS/RCS注入系统物理设计以及长期稳定运行的要求。     

北京自由电子激光注入器输运线的设计与研制

注入器输运线由α磁铁、四极磁铁、真空盒和束测元件组成，对输运线中的物理问题诸如聚束、横向匹配、注入时间调整、准直误差等进行讨论。在介绍了各主要元件的性能之后，给出输运线设计参数和研制结果。     

北京自由电子激光主束流输运线的研制

给出北京自由电子激光器主束流输运线的设计和研制结果，特别就磁铁各项技术公差对电子束品质的影响进行了计算。     

BEPCⅡ冲击磁铁的设计和样机研制

由于BEPCⅡ储存环注入系统对冲击磁铁的设计要求比较高，国际上现有的两种低束流阻抗的冲击磁铁方案都不能完全满足其要求. 本文提出的一种新型冲击磁铁方案解决了BEPCⅡ冲击磁铁的设计难题，并且通过样机的成功研制，证明了这种方案对于BEPCⅡ来说是可行的，结构和工艺设计是合理的.     

涡流型切割磁铁的理论分析和模拟计算

从理论上推导了涡流型切割磁铁的漏场变化规律.以上海同步辐射装置(SSRF)用涡流型切割磁铁为例,进行了分析性计算和讨论,并与OPERA程序模拟计算的结果进行了比较.在此基础上,提出了降低漏场的方法和措施.     

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。     

小型多用综合式磁铁的研制与实验

在分析永久磁铁和电磁铁的设计原理及各自优缺点的基础上，研制一种小型综合式磁铁，以满足近代物理实验课对NMR、EPR和FMR实验的要求．     

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.     

中国散裂中子源磁铁系统和样机研制

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS)快循环同步加速器(Rapid Cycling Synchrotron, RCS)磁铁由24块二极磁铁、48块四极磁铁、16块六极磁铁和若干斜四极磁铁以及校正磁铁组成, 其中二极磁铁和四极磁铁是带直流偏置的25Hz正弦交流励磁, 铁芯和线圈导体将产生不可忽视的涡流效应. 为了积累批量生产磁铁的制造经验, 探索磁铁后期处理和磁场测量方法, 已完成了中空水冷铝绞线试样线圈的研制, 启动了二极磁铁和四极磁铁样机的研制. 本文将对相关进展进行介绍.     

HIAF-BRing快脉冲二极磁铁磁场测量系统

介绍了强流重离子加速器装置HIAF(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility)项目增强器BRing(Booster Ring)快脉冲二极磁铁的性能指标、测量要求和测量方法,描述了快脉冲二极磁铁稳态磁场测量系统及动态磁场测量系统的构成。在稳态磁场测量中,为提高积分磁场测量精度和测量效率,长线圈测量系统采用了on fly技术;在动态磁场测量中,研制了用于磁场延迟及磁场畸变测量的矩阵线圈。通过样机磁铁的测量,完成了测量系统的性能指标验证和磁铁的稳态磁场测量。实测结果表明,样机磁铁的设计和制造均达到了预期指标,并依据测量数据完成了磁铁的二次削斜。     

CSNS/RCS引出系统快脉冲冲击磁铁的磁场仿真和结构设计

中国散裂中子源快循环同步加速器引出系统快脉冲冲击磁铁,由分组安装于三个真空箱内的8台磁铁组成。对冲击磁铁进行磁场仿真和结构设计,并使用仿真软件进行优化。仿真结果表明:磁铁中心场60%宽度内的磁场均匀性达到0.7%,满足物理设计要求。同时,对两台磁铁间距大小与互感的关系进行模拟计算和分析。磁铁结构设计中,针对原样机中出现的铁芯不能可靠固定问题,进行修改和完善,并且设计出了一种简单实用的多螺栓滑动支撑结构,可使多台磁铁平稳推入真空箱内,同时完成多台磁铁的准直和固定。     

中国散裂中子源磁铁系统和样机研制

中国散裂中子源(china spallation Neutron source,CSNS)快循环同步加速器(Rapid cyclingSync,arotron,RCS)磁铁由24块二极磁铁、48块四极磁铁、16块六极磁铁和若干斜四极磁铁以及校正磁铁组成,其中二极磁铁和四极磁铁是带直流偏置的25Hz正弦交流励磁,铁芯和线圈导体将产生不可忽视的涡流效应.为了积累批量生产磁铁的制造经验,探索磁铁后期处理和磁场测量方法,已完成了中空水冷铝绞线试样线圈的研制,启动了二极磁铁和四极磁铁样机的研制.本文将对相关进展进行介绍.     

束流轨道快校正磁铁电源研究进展

快校正磁铁电源能够对束流轨道的偏离进行快速校正,提升同步辐射光源运行的可靠性。随着第四代衍射极限储存环(DLSR)光源品质的进一步提高,为了保证束流轨道的稳定性,快速轨道反馈(FOFB)系统对校正磁铁电源的性能也提出了更高的要求。针对先进同步辐射光源FOFB系统对快校正磁铁电源的需求,将目前国内外第四代同步辐射光源束流轨道快速校正磁铁电源的研究成果分为线性电源和开关电源两类,对各方案的拓扑结构、控制策略以及性能参数的特点等进行了简要对比分析,可以看出目前国内外正在研制的快校正磁铁电源响应带宽基本可以达到5 kHz甚至10 kHz水平,线性电源的低纹波噪声特性具备应用优势但需要关注效率低的问题;开关电源方案具有高效、模块化等特点,如果可以有效解决纹波噪声问题,将会更广泛地应用在快校正磁铁电源的设计中。     

第一台真空内扭摆磁铁的设计与研制

主要介绍了北京正负电子对撞机上为提高同步辐射光源性能而设计建造的第一台真空内扭摆磁铁的概况,论述了真空内扭摆磁铁的设计要求和参数,以及研制过程中的关键技术和难度,并且给出了相应的磁场测量结果     

兰州重离子加速器储存环引出切割磁铁电源数字化升级

介绍了兰州重离子加速器储存环(HIRFL-CSR)引出切割磁铁电源的工作原理及进行数字化升级方案。采用了基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的可编程片上系统(SOPC)、NIOSII的软件架构及硬件描述语言编写的多环调节算法,探讨了在FPGA上实现加速器电源控制算法的一些关键问题。对引出切割磁铁电源进行数字化升级后,HIRFL-CSR的主环束流引出过程更加可靠,同时提高了实验终端束斑位置的稳定性。本工作为HIRFL-CSR磁铁电源的全面数字化及重离子治癌数字电源的研发提供了重要的技术参考。     

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。     

BEPCⅡ注入冲击磁铁电源系统的时间漂移调节器

北京正负电子对撞机二期改造工程(BEPCⅡ)对注入冲击磁铁电源系统的时间稳定性提出了很高的要求,即脉冲的时间抖动和漂移总量小于±5ns.BEPCⅡ冲击磁铁电源采用的是基于闸流管开关的LC谐振放电的半正弦脉冲电源,为了补偿包括闸流管在内的系统时间漂移,研制了时间漂移调节器,经过测试其主要性能指标达到设计要求,调节分辨率为1ns,自身抖动加8小时漂移小于2n5.主要介绍时间漂移调节器的基本原理和实现手段,以及研制过程所获得的主要经验.