正电子发射成像回旋加速器磁铁设计与测试

中国工程物理研究院流体物理研究所目前正在建造一台医用11 MeV回旋加速器,该加速器磁铁采用小气隙、深谷结构以提供更高的平均磁场和更强的聚焦能力。为实现510-4的测量精度,自行研发了一套磁场点测装置,该装置可实现二维极坐标下的精确测量。经过多次磁场垫补,束流的相位偏移控制在9,一次谐波幅值控制在0.001 T以内,满足了磁铁的设计需求。在束流调试过程中,成功实现了质子束的引出,表明回旋加速器磁铁建造成功。此外,还对磁铁研制过程中出现的磁场缺陷及磁测误差进行了讨论。     

小型室温磁制冷系统的改进及实验研究

基于先前报道的旋转内磁体式小型室温磁制冷系统,系统采用了新的双层同心嵌套式Halbach磁体组,开展了钆工质的制冷温跨与制冷量的实验研究。采用新的双层Halbach磁体组后,磁体组轴线处平均磁场强度由0.3～1.2 T提升至0.06～1.40 T。在回热器两端绝热保温的工况下,采用新磁体组的系统在相似频率和利用系数下性能显著提升,并在1.25Hz的运行频率下获得19.8 K的制冷温跨。在系统引入高低温换热器的条件下,设定回热器高温端温度为27.5℃时,室温磁制冷机在7K制冷温跨下获得10W制冷量,工质比制冷量约47W·kg^-1,并在1.7 K的制冷温跨下获得了50W制冷量。     

倾斜偏心对同轴波导TEM模式性能的影响

采用CST微波工作室软件,数值模拟了内外导体轴线偏心对同轴波导TEM模式性能的影响。结果表明：随着倾斜偏心度的逐渐增大,倾斜偏心同轴波导的S21参数和电场的幅值减小,但减小的幅度不是很明显,不会影响同轴波导的正常工作。但是,当偏心度增大到1°时,同轴波导TEM模式的端口电场分布云图与无偏心相比发生了很大的变化,可能导致同轴波导不能正常工作。     

高功率全固态紫外四倍频激光器

通过对谐振腔腔镜失调灵敏度的计算,分析了声光调Q开关位置对调Q脉冲输出稳定性的影响。计算表明:Q开关放置在输出镜一侧会使脉冲序列更加稳定。在基模输出的条件下,获得了峰值功率为几十kW的调Q脉冲输出。采用BBO晶体对Nd:YAG激光器四倍频,获得了1.9 W的266 nm紫外激光输出。     

FAIR项目super-FRS超导磁体结构分析

国际反质子与离子大科学工程项目中的超导super-FRS磁体包含2个超导线圈,最大磁场为1.6 T,这样大的磁场必然产生很大的电磁力。为了保证磁体运行时的机械稳定性,对项目中的超导super-FRS磁体进行了有限元结构的3维分析。结构分析中采用了ADINA和TOSCA两个有限元软件。ADINA软件主要用于结构中的应力应变计算,而TOSCA软件则主要用于电磁场的磁场强度和电磁力的计算。分析的结果显示super-FRS磁体采用铁芯及线圈盒长边中部加固结构时,其最大形变约0.19 mm,最大有效应力出现在长边中部的很小区域,约为92 MPa。由于线圈盒由316LN不锈钢制成,该结构是合理的。     

悬浮杜瓦通过永磁轨道开断处的纵向力研究

为了探索悬浮杜瓦通过永磁轨道开断处的纵向力变化规律及影响因素,建立高温超导磁浮系统的理论模型,推导了纵向力表达式,进一步搭建实验平台,在不同通过速度、场冷高度和工作高度条件下,对悬浮杜瓦脱离与进入永磁轨道时受到的纵向力进行测试.理论与实验结果表明：悬浮杜瓦通过永磁轨道开断处时受到纵向力作用,完全脱离前与进入后为阻力,完全脱离后与进入前为主动力;在低速运行范围内,通过速度对纵向力的影响不大;随着工作高度的降低,纵向力增大;随着场冷高度的升高,纵向力增大.以上研究为高温超导磁浮系统的切换与发射提供设计参考.     

直线感应加速器中聚束磁场的数值计算方法

为了准确模拟出直线感应加速器中聚束磁场的值,首先利用单积分法计算出理想情况下的聚束磁场的值,再进一步用磁路分析的方法考虑直线感应加速器的加速腔中匀场环对聚束磁场的影响,然后推导出一组偏离角度与磁场分量相关的公式。将最终得到的聚束磁场分量与直线感应加速器模型结合起来,采用粒子模拟的方法来模拟电子束在加速段中的输运过程,并对结果加以分析。     

轴对称磁透镜设计

以中国科学院近代物理研究所正在研制的轴对称磁透镜为例,设计了两种结构的轴对称磁透镜:带屏蔽铁壳的螺线管透镜和极靴形状为锥形的Glaser透镜。带屏蔽铁壳的螺线管透镜产生的轴对称磁场比较均匀,而极靴形状为锥形的Glaser透镜产生的轴对称磁场比较集中。分别采用了两种物理模型计算磁场,同时应用有限元分析软件ANSYS进行数值模拟,最后从物理和工程角度对这两种透镜作了全面比较,得出带屏蔽铁壳的螺线管透镜结构更符合设计要求。     

一种新的永久周期磁铁聚焦的高功率宽带放大器

提出了一种新的高功率宽带放大器,它由速调管和自由电子脉塞组成,用永久周期磁铁聚焦。研究了这种器件的电子束聚焦、群聚和辐射。在速调管提供一阶调制系数为30%,波导管的半径1.51cm,摇摆器的磁场振幅0.16T,周期7.92cm,电子束的电压490kV,电流50A和半径0.368cm的条件下,预估这种器件的辐射波频率为11.4GHz,输出辐射功率为18MW,输出辐射带宽为44%。     

上海同步辐射装置储存环注入冲击磁铁的设计

开展了上海同步辐射装置储存环注入冲击磁铁的结构和脉冲电源的技术设计,并进行了磁场分布和励磁电流波形的模拟计算。还给出了陶瓷真空盒镀膜的设计参数,提出了计算陶瓷真空盒镀膜接受同步光功率的公式,研究了防止镀膜和波纹管受到同步光照射的机械布局设计。