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用于产生高品质磁场的磁铁极面优化新方法

作　者: 赵祥学
导　师: 徐宏亮；王琳；冯光耀
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 核技术及应用
关键词: 组合型磁铁磁铁极面极面优化磁场分布
分类号: TL503.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 23次
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内容摘要

电磁铁是加速器的重要组成部分之一,加速器常用的电磁铁有二极磁铁、四极磁铁、六极磁铁和八极磁。有时也用到组合型磁铁,例如二四极组合型磁铁、四六极组合型磁铁、六四极组合型磁铁等。设计高质量的电磁铁始终是加速器设计中的一项重要的工作。本文主要采用优化磁铁极面法来设计常用的各种类型磁铁,优化磁铁极面方法是通过极面方程,采用程序来寻找最优化的极面形状,使磁铁的高次谐波场尽量小,从而设计出高质量的磁铁,避免了在实际制造磁铁时候,用垫补的方法来减小直接截断带来的高次谐波场。论文中采用极面优化的方法设计了二极磁铁、四极磁铁和六极磁铁单一功能的磁铁,获得了高质量的目标磁场,与传统的方法相比,高次谐波场很小。为了满足合肥先进光源(HALS)物理设计所需要的组合型磁铁要求,采用同样的方法设计了组合型磁铁,分别设计了二四极组合型磁铁、四六极组合型磁铁、六四极组合型磁铁,达到设计目标,获得了高质量的目标磁场。论文的主要工作是编制了优化磁铁极面的程序,通过程序自动寻找最优化的极面,然后根据优化好的极面,设计模型磁铁,用泊松程序对其磁场进行计算,并对磁场进行多项式分析,根据分析结果判断磁场质量的优劣。论文工作证明极面优化方法是一个可行的方法,是设计组合型电磁铁的很好选择之一。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
绪论  8-10
第一章加速器常规电磁铁简介  10-14
  1.1 二极铁  10-11
  1.2 四极磁铁  11-12
  1.3 六极铁  12
  1.4 八极磁铁  12-14
第二章组合磁铁介绍  14-19
  2.1 二四极组合型磁铁  14-15
  2.2 四六极组合型磁铁  15-18
  2.3 六二极组合型磁铁  18-19
第三章加速器磁铁设计的电磁场理论  19-31
  3.1 麦克斯韦方程组  19
  3.2 直角坐标系下拉普拉斯方程的解  19-23
    3.2.1 二极磁铁的磁标势方程  19-20
    3.2.2 四极磁铁的磁标势方程  20-21
    3.2.3 六极磁铁的磁标势方程  21-22
    3.2.4 八极磁铁的磁标势方程  22-23
    3.2.5 2n极磁铁的磁标势方程  23
  3.3 组合磁铁的磁标势方程  23-25
    3.3.1 二四极组合磁铁磁标势方程  23-24
    3.3.2 四六极组合磁铁磁标势方程  24-25
  3.4 极坐标系下多极矩磁标势方程  25-28
    3.4.1 二极磁铁磁标势方程  25-26
    3.4.2 四极磁铁的磁标势方程  26
    3.4.3 六极磁铁的磁标势方程  26-27
    3.4.4 八极磁铁的磁标势方程  27-28
    3.4.5 2n 极磁铁的磁标势方程  28
  3.5 组合磁铁磁标势方程  28-31
    3.5.1 二四极组合磁铁磁标势  28-29
    3.5.2 对于四六极组合磁铁  29-31
第四章常规磁铁程序化设计  31-38
  4.1 二极磁铁设计  31-33
  4.2 四极磁铁设计  33-35
  4.3 六极磁铁设计  35-38
第五章极面优化法设计组合磁铁  38-52
  5.1 极坐标下的多极矩方程  38
  5.2 二四极组合磁铁的设计  38-40
    5.2.1 原理  38
    5.2.2 设计数据  38-40
  5.3 四六极组合磁铁的设计  40-44
  5.4 六四极组合磁铁的设计  44-45
  5.5 组合极面法设计组合磁铁小结  45-52
    5.5.1 常规磁铁设计  45-46
    5.5.2 四六极组合磁铁设计  46-52
附录  52-59
  附录 1  52-55
  附录 2  55-59
参考文献  59-60
致谢  60-61
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  61

用于产生高品质磁场的磁铁极面优化新方法

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