单分子磁体中交换常数计算的新方法

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,在现有的单分子磁体交换耦合常数计算方法的基础上提出了一种新的计算方法.采用新方法计算两个原子之间的交换耦合常数时,首先分别设置这两个原子的自旋取向,然后再同时设置两个原子的自旋取向,计算出总能即可,而不用选取不同的自旋组态并求解线性方程组.方法特别适合含有数目很大的磁性原子的单分子磁体交换耦合常数的计算.采用新方法计算了Fe7和Fe20配合物分子的交换耦合常数.结果表明,Fe7和Fe20分子中的交换常数都为负,即反铁磁耦合时能量更低,这与类似分子的相关研究相一致.     

核磁共振谱仪超导磁体研究

对核磁共振谱仪超导磁体作了一些调研 ,并在理论的基础上对 4 0 0 MHz NMR谱仪超导磁体进行了方案设计计算     

ITER极向场PF6磁体支撑冷却系统的优化设计及制造

提出了深孔钻直冷方案用于优化 ITER 极向场 PF6 磁体支撑冷却系统设计。采用有限元分析方法, 从换热效率、流体压降、结构强度等方面对流道数量和孔径进行了最优化设计。结果表明,9 条直径 10mm 的冷 却流道可以达到最佳的冷却效果。同时,在服役环境下支撑部件的机械强度和温度分布、流体的运行参数均能满 足 ITER 磁体支撑的设计要求。目前所有 PF6 磁体支撑已完成了制造和检验,并顺利交付 ITER 组织。      

Role of Ab Initio Calculations in the Design and Development of Organometallic Lanthanide‐Based Single‐Molecule Magnets

Single‐molecule magnets based on lanthanides are very attractive due to their potential applications proposed in the area of microelectronic devices. Very recent advances in this area are due to the blend of conventional lanthanide chemistry with organometallic ligands, and several breakthrough achievements are attained with this combination. Ab initio methods based on multi‐reference CASSCF calculations are playing a vital role in the design and development of such molecules. In this minireview, we aim to appraise various contributions in the area of organometallic lanthanide complexes (those containing lanthanide‐carbon bonds) and describe how these robust wavefunction‐based methods have played a constructive role not only in rationalizing the observed magnetic properties but also proven to be a potential predictive tool with some selected examples.     

Adaptation and performance of the Cartesian coordinates fast multipole method for nanomagnetic simulations

An implementation of the fast multiple method (FMM) is performed for magnetic systems with long-ranged dipolar interactions. Expansion in spherical harmonics of the original FMM is replaced by expansion of polynomials in Cartesian coordinates, which is considerably simpler. Under open boundary conditions, an expression for multipole moments of point dipoles in a cell is derived. These make the program appropriate for nanomagnetic simulations, including magnetic nanoparticles and ferrofluids. The performance is optimized in terms of cell size and parameter set (expansion order and opening angle) and the trade off between computing time and accuracy is quantitatively studied. A rule of thumb is proposed to decide the appropriate average number of dipoles in the smallest cells, and an optimal choice of parameter set is suggested. Finally, the superiority of Cartesian coordinate FMM is demonstrated by comparison to spherical harmonics FMM and FFT.     

短腔自屏蔽核磁共振成像超导磁体的设计

本文提出了一种短腔自屏蔽核磁共振成像(MRI)超导磁体的设计方法.先将矩形截面螺线管线圈简化成截面为一个点的电流环,得到一个线性规划模型,采用线性规划的方法得到合适的线圈位置和电流大小,然后再利用遗传算法对线圈的截面形状进行优化,得到合适的线圈截面尺寸.线性规划的引入,减少了优化变量,降低了优化规模,结合遗传算法,使得短腔自屏蔽MRI超导磁体设计变得简单易行.文章最后给出了一个设计算例.     

G-M制冷机在高温超导磁储能磁体直接冷却中的应用研究

分析了超导磁储能直接冷却的特点,对G-M制冷机应用于超导磁储能直接冷却进行了方案设计和负荷计算;针对应用于超导磁储能冷却的G-M制冷机分析了热力参数对制冷系数和熵产率的影响;根据高温超导磁体冷却的实验结果,研究了G-M制冷机在磁储能直接冷却应用中的关键技术问题。     

平行场下的SMES磁体磁滞损耗计算模型的分析

本文首先介绍了单芯高温超导带材交流损耗的机理,然后以SMES磁体磁滞损耗计算为例,分析了两种单芯超导带材磁滞损耗计算模型的计算结果,发现在不同场强范围内两种模型计算结果有明显的差异,并给出了计算交流损耗时两种模型的适用范围.最后简要说明了两种模型计算结果不同的原因.     

基于虚拟样机的回旋加速器主磁铁设计与修正

 磁铁设计对于等时性回旋加速器极为关键。磁场分布需要满足粒子等时性加速和粒子径向、轴向聚集要求,同时避免危险的横向共振。提出了一种计算机辅助的自动化磁铁设计、建模和修正的方法,该方法在基于Python混合编程的虚拟样机集成设计环境中实现。详细描述了利用3维电磁场仿真软件TOSCA和自主开发的粒子束跟踪软件PTP对磁铁的优化过程,并给出了一个16 MeV负氢紧凑型回旋加速器的主磁铁设计实例。     

40 kV/6 kA引出Kicker磁铁脉冲电源设计

 从脉冲电源参数计算、电源整体设计、脉冲形成网络（PFN）设计和优化等方面介绍了中国散裂中子源快循环同步加速器引出Kicker磁铁脉冲电源的初步设计情况,提出一种新型的低阻抗PFN设计方法,给出了脉冲电源和PFN的参数,利用PSPICE程序仿真了充电电压为36.5 kV时磁铁的励磁脉冲电流波形,励磁电流脉冲幅值达到5.8 kA。仿真结果表明：PFN的单元电容电感相同时,采用较多的PFN节数,励磁电流脉冲宽度会变宽,电流脉冲前沿和平顶度没有显著变化;采用合适长度的电缆,可以有效避免反射电流对主脉冲电流波形产生影响。