《常規(guī)磁鐵設(shè)計(jì)》word版-預(yù)覽頁
【正文】 斯方程如下 02222 ?????? yx ?? 將 φ 展開 成 多項(xiàng)式 ? ? ????? 420, ???? yx 其中 i? 分別 為 i 次項(xiàng)， 寫出 一 次 項(xiàng)和 二 次項(xiàng) 如下 yaxa 01102 ??? 202112204 yaxyaxa ???? 根據(jù)拉普拉斯 方程 ，應(yīng)有有 20a = 02a 。 其中 所用磁鐵包括四極磁鐵和二極磁鐵 。 綜合 起來， 只有 當(dāng) 0n1 時(shí) ， 整個(gè) 橫向運(yùn)動才滿足穩(wěn)定。 帶電 粒子 在圓形加速器 中 運(yùn)動時(shí)， 為使束流 能穩(wěn)定 存在 ， 必須 對粒子束進(jìn)行聚焦。 如今 ， 現(xiàn)代的 大型 高能 加速器 對 磁鐵的要求也 更加的 高， 其中為 代表的 類型 是 世界 上 普遍 建造的 同步加速器 ?？梢哉f磁鐵 的 設(shè)計(jì) 是 加速器設(shè)計(jì)中最 重要 的 部分 之一。 帶電粒子 的 輸運(yùn) 、聚焦 、 引入引出等 ， 無不 需要磁鐵。 在 Betatron 電子加速器 中 ，要 控制 使 中心處的磁場變化 是軌道處磁場 變化的二倍 ， 即 著名 的 “二 比一 定律 ” ，而且 同時(shí)要考慮 帶電 粒子 運(yùn)動 的 聚焦 ，這就需要 對 磁鐵進(jìn)行特殊的 設(shè)計(jì) 。首先 ， 在 介紹強(qiáng)聚焦原理之前 ，有必要 先 介紹一下弱聚 焦 原理。其中 習(xí)慣 稱 沿 r 方向?yàn)檠?徑向 方向，沿 z 方向?yàn)?軸向 方向 。 1958年 庫蘭特提出 強(qiáng)聚焦 原理 ， 利用 將 n1 和 n0的 磁鐵 進(jìn)行 交替排布 以 實(shí)現(xiàn)聚焦，不再拘泥于 0n1， 推動了加速器的 飛速 發(fā)展。 二 、 二極 磁鐵 與 四極磁鐵的物理 原理 對 磁 多極矩進(jìn)行分析。 此時(shí)磁標(biāo)勢就可以為 ay??? 即可 看出， 此時(shí) 磁標(biāo)勢 等位線是 和水平方向 平行 的，即 二極磁鐵的 可以 利用兩個(gè)接近的極面，在極面間的間隙中近似產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場。 三 、 二極 磁鐵 工程 設(shè)計(jì) 二極 磁鐵 通常 有 C 型 、 H 型 、 框型等，由于 C 型磁鐵 一側(cè) 是開口的，便于其他部件的安裝與維修，故 設(shè)計(jì) 采用 C 型磁鐵。 表 1 內(nèi)環(huán) 二極磁鐵參數(shù) 好場區(qū)寬度 80 mm 磁間隙 g 50 mm 好場區(qū) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B T 好場 區(qū)均勻度 ≤ T 偏轉(zhuǎn)角度 度 長度 m 曲率 半徑 m 表 2 外 環(huán)二極 磁鐵參數(shù) 好場區(qū)寬度 80 mm 磁間隙 g 50 mm 好場區(qū) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B T 好場 區(qū)均勻度 ≤ 偏轉(zhuǎn)角度 度 長度 m 曲率 半徑 m 其中 內(nèi)環(huán)外環(huán) 二極 磁鐵均為 平行 邊磁鐵 。采用 外截面 為 6X6mm^2，內(nèi)方孔 4X4mm^2， 內(nèi)通冷卻水 的 線材 ， 其橫截面為 20 mm^2， 在冷卻水正常冷卻情況下，允許 通過的最大電流密度為 100A/mm^2， 即 每 根導(dǎo)線允許 通過 的最大電流為 200A。 最終可 得 到 線 圈 橫截面 的 尺寸 大小， 尺寸 設(shè)計(jì)為130X75mm^2. 我們 知道， 在 兩個(gè) 無限大平板磁極間是 勻強(qiáng)磁場，但工程 是不可能做到 這一點(diǎn) 的 。帶入數(shù)據(jù) 可 估計(jì) 極面應(yīng) 向外延長 70mm，則 極面 寬度 應(yīng)為 140+80=220mm。 而 在磁鐵的外圍由于本身磁場較弱 ，設(shè)計(jì) 圓角只會增加 加工成本，故未采用圓角。 最后 計(jì)算結(jié)果 如圖所示 其中 紅色的線為磁感線。 除 安匝數(shù) 為 25310 外 ， 其他參數(shù) 與內(nèi)環(huán)相同。 設(shè)計(jì)線圈 結(jié)構(gòu)為 6 層 10 排 共 60 匝 ， 單根 導(dǎo)線 電流約 為 180A。先 由 孔徑大小 50mm 確定四極鐵中心內(nèi)接圓的大小 ，為 保證一定精度， 取內(nèi)接圓 半徑為100mm。同樣， 在磁鐵內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)圓角以 避免 磁場飽和 。 由 以 上 各 圖， 可見 在 0~25mm 內(nèi)， 磁感應(yīng)強(qiáng)度 梯度的均勻度達(dá)到了萬分之 一 標(biāo)準(zhǔn)。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 四極 鐵 amp。 Mesh intervals yminf=0,ymaxf=15 。 Quadrupole symmetry nterm=10, 。 Angular extent of arc (default start = 0) rnorm= amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。
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