兰州重离子加速器冷却储存环kicker磁铁设计

《兰州重离子加速器冷却储存环kicker磁铁设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、!第!"卷!第!期强激光与粒子束#$%&!"!’$&!!!())*年!月+,-+./012345124’6.427,831914:5;<=&!())*!文章编号!!!))!>?@(("())*#)!>)!?A>)?兰州重离子加速器冷却储存环!"#!$%磁铁设计"马力祯!!(!!韩少斐!!!何!源!!!王!玥!!(!!张军辉!!高大庆!!!袁!平!!!原有进!!!夏佳文!"!&中国科学院近代物理研究所!甘肃兰州A@))))$!(&中国科学院研究生院!北京!)))@B#!!摘!要!!介绍了兰州重离子加速器冷却储存环"+,2C3>852#852D引出EFGEHI磁

2、铁的物理设计%参数计算以及结构设计和加工&为了减小电感!使上升时间达到要求!852D引出EFGEHI磁铁采用分布式的传输线方案!同时将无感电容与磁铁并联以满足匹配的问题&磁铁用单匝线圈和铁氧体铁芯来降低电感%减少涡流损耗!并采取两台电源成对供电%导体一端共地的结构形式消除杂散电感和轴向场!这种方式不但消除了过桥的不利影响!而且可通过调节导体间距离方便的调节磁场均匀区宽度和磁铁电感&完成设计后磁铁电感小于!!+!在!?)DD范围内磁场均匀度好于J)&KL!最高磁场达到)&)@"7!最大峰值激磁电流约为(&KE4&!!关键词!!EFGEHI磁铁$!铁氧体$!电感

3、$!磁场分布!!中图分类号!!73K)@&B!!!!文献标识码!!4!!EFGEHI磁铁是一种以快速脉冲方式工作的特殊二极磁铁!主要用于环形加速器束流的注入和引出系统中&兰州重离子加速器冷却储存环"+,2C3>852#共需两套EFGEHI磁铁!分别用于主环引出和实验环注入&EFGEHI磁铁的主要特点是其磁场的快速脉冲性!但所要求的最高磁场一般都比较低!为了得到快速脉冲的磁场!必须尽可能的降低磁铁的电感!而磁铁的电感与磁铁线圈匝数的平方成正比!所以!EFGEHI磁铁线圈的匝数一般都不超过两匝!但激磁电流一般都很大&为了减小涡流损耗!铁芯一般都用铁氧体材料&85

4、2D引出EFGEHI磁’!(铁的参数见表!&从磁铁参数来看!852D引出EFGEHI磁铁的物理要求是非常苛刻的&’!设计思想!!为了减小磁铁加工%运行和调试的难度!并借鉴812’和-5,的经验!852D的EFGEHI磁铁系统采用分布式的传输线方案!但磁铁本身采用集中方式!即每个磁铁模块只有一个铁芯单元组成!整个磁铁放置于真空室中&集中结构的EFGEHI磁铁研制的关键是降低磁铁的电感和极快脉冲方式工作时的各种损耗&磁铁的损耗主要有铁芯%CFM&!!/=HGH%%$NOPHEFGEHID

5、示意图损耗两部分&以极快脉冲方式工作时!涡流损耗占主导地位&所以!为了减小涡流损耗!铁芯选用电阻率极高的铁氧体材料制造&为了降低电源研制的难度!必须将磁铁电感降低到一定的值以下!这是EFGEHI研制的难点和关键点&综合考虑后认为!85>2D的EFGEHI磁铁要求其电感必须降到!!+以下&如此小的磁铁电感!磁铁只能采用单匝结构!但这会使激磁电流很大$同时!由于回路式线圈的过桥部分将会产生附加的轴向场"类似于-%

6、)K>)K>(?$!!修订日期!())K>!!>("基金项目!国家杰出青年科学基金资助课题"!)@(KK((#$同步辐射博士生创新中心研究生创新基金资助课题作者简介!马力祯"!B*B)#!男!甘肃省皋兰人!高级工程师!博士研究生!从事加速器磁铁设计与测量研究$D<%R"FDSG

7、"(#!’"!磁场计算!!按物理要求和磁场计算情况!磁铁的气隙取为)*++$图!%,&为"#$"%&磁铁横截面内的磁力线分布$计算得出!在距两边导体-.++的范围内磁场均匀度可以好于/*’**.$图!%0&为"#$"%&磁铁横截面内的磁场分布$所以!调节两导体之间的距离可以调节好场区宽度$导体间的距离为-)*++时可以得到所要求的好场区$最高场为*’*()1时所需的激磁电流约为!’."2$3#4’!!5,46%7#$89:;,6<8#%9<<#=7�:7#>6#6$&>==?=%$7#>6>8"#$"%&+,46%7图!!"#$"%&磁铁横截面内的磁力线

8、和磁场分布图!’!!电感计算!!从图!中可以看到!在