回旋加速器主磁铁非理想磁场垫补方法研究

回旋加速器主磁场的精密测量和误差垫补技术是回旋加速器技术研究的一个重要方向,也是设备建造的关键环节之一。由于受铁材料内部缺陷、机械加工误差等因素的影响,回旋加速器主磁铁所产生非理想磁场通常会偏离所需要的等时性磁场分布,且含有一定幅值的谐波磁场。因此,在研制回旋加速器的过程中需对非理想磁场进行多次垫补,通过修正实际磁场的分布而最终达到使用要求。与传统磁场垫补算法相比,本文提出了一种基于多元线性回归模型的垫补算法,加入对一次谐波磁场的计算,实现对磁场等时性误差与一次谐波误差同时进行定量化垫补,省去了单独针对一次谐波磁场的垫补过程。为避免增加有限元计算量,本文在新算法中使用了基于1/4磁铁模型获取平均磁场、一次谐波磁场的垫补形状函数。最后使用本文所提垫补方法,将中国原子能科学研究院16 MeV回旋加速器主磁场的等时性误差降低至10-4量级、一次谐波磁场降低至6 Gs以内。实验结果表明,本文提出的算法具有形状函数计算量小、垫补精度高、迭代次数少的特点。

紧凑型回旋加速器中一种等时性磁场垫补算法

结合中国原子能科学研究院100 MeV回旋加速器中心区实验台架主磁铁镶条的垫补,发展了一种改进的多元线性回归磁场垫补算法。基于磁场测量系统实测的实验台架中心平面上的磁场分布以及有限元软件模拟数值计算的磁场,实现了这种改进的多元线性回归磁场垫补算法。该算法可适用于紧凑型回旋加速器中等时性磁场的垫补,以使所垫补的磁场满足回旋加速器束流动力学设计的要求。

光学速调管改造后辐射段磁场垫补和测量

合肥国家同步辐射实验室正在开展储存环相干谐波自由电子激光研究,并对原来的光学速调管进行了改造。磁场的垫补和测量方法由原来的整体测量改为分段进行,垫补的使用使各段积分场及位相误差都尽可能小。详述了合肥储存环的光学速调管辐射段磁场垫补的三种方式,测量了垫补前后不同间隙下积分场分布、位相误差及横向均匀度,各项指标都达到了要求。同样的方法将用于色散段和调制段磁场垫补与测量中,为相干谐波自由电子激光研究提供实验保障。

波荡器位相误差及垫补计算

给出了波荡器位相误差的函数式，可由磁场峰值分布直接计算波荡器位相均方根误差。给出了波荡器垫补修正场的简单解析计算式，可根据垫片的位置、大小、厚度、磁极间隙等参数直接计算出对磁场及位相的修正。

光学速调管改造及磁场垫补

合肥相干谐波辐射实验装置的主体部分是光学速调管。为提高实验用电子束能量,将原光学速调管的对称结构改造为不对称结构。原光学速调管三段各自的积分场都很大,总的积分场很小,三段不能独立可调。改造后的光学速调管需要三段独立可调,每段的积分场都必须很小。对改造后保留的辐射段磁场进行垫补和调试,使它的积分场和相位误差得到了有效减小。

多目标遗传算法在波荡器垫补中的应用

波荡器性能一般有多个指标要求,而这些指标往往是相互冲突的,因此在磁场垫补时难以对垫补量进行精确推算,导致磁场垫补耗时和低效。为解决该问题,本文将多目标遗传算法应用于波荡器磁场垫补量推算,并对波荡器U38-S磁场进行了垫补。根据波荡器磁场垫补结构建立了计算模型,并阐述了计算模型中的主要问题,给出了U38-S磁场的垫补过程。经过3次磁场垫补,U38-S的轨迹中心偏差、相位误差和峰峰值误差分别减小到0.15mm、1°和0.49%。由于遗传算法本身具有较强的可扩展性,本文所用方法也可应用于其他类型波荡器的磁场垫补。

内置垫补线圈的C型二极磁铁

对HIRFL CSR的原形磁铁进行了试制和研究.尝试了一种新的改善磁场分布的方法:在不增大极头的条件下使用两根内置导线,实践证明是可行的.用OPERA 2D和TOSCA 3D软件分析了垫补电流对中、低场的影响,同时也介绍了这块C型二极磁铁的制作工艺及磁场测量结果.

拓扑优化在Halbach核磁共振磁体主动垫补中的应用

针对Halbach阵列核磁共振主磁体的匀场问题,提出用拓扑优化法对主磁体进行主动垫补的方法。在使用相对密度法描述优化空间材料特性、使用连续性方法推导出拓扑优化灵敏度的基础上,用最速下降法优化垫补磁块的空间位置。数值计算结果表明,本方法能达到匀场的目的。

超灵敏小型回旋加速器质谱计磁场测量与磁场非电垫补中计算机的应用

介绍了在超灵敏小型回旋加速器质谱计上进行的磁场测量与磁场非电垫补工作中计算机的应用。包括磁场测量控制、磁场测量后处理、磁场激励控制和磁场非电垫补的计算及数据处理工作,并给出磁场非电垫补所达到的结果。

谐波垫补原理及其在加速器常规磁铁设计与磁场垫补中的应用

加速器常规磁铁磁场质量评估通常表示为工作气隙好场区内高阶磁场占主磁场的相对含量,它通常要求在10-4量级内。这些高阶磁场来源于磁极的有限长度与宽度和极面设计参数选择产生的若干过大的系统高阶磁场偏差及加工与材料的不理想等因素产生的若干过大的随机高阶磁场偏差。这些偏差均会导致磁场质量变坏。谐波垫补法针对每个过大的高阶磁场利用磁极形位改变对磁场的扰动效应产生一与现存过大高阶磁场大小相当但符号相反的高阶磁场,用来抵消现存的过大的高阶磁场,达到根本改善磁场质量的目的。本文分析了谐波垫补原理,并具体分析了它们在二极磁铁和四极磁铁设计与磁场垫补中的应用。

SC200超导回旋加速器磁场垫补方法研究

考虑磁铁材料的非线性、不均匀性以及有限元数值计算的精度有限,在设计主磁铁时都留有一定裕量,在完成磁铁加工组装后,根据磁场的实际测量结果对磁铁进行垫补获得理想的目标磁场分布,这样可以保证工程稳妥实施。因此磁铁垫补是加速器主磁铁设计制造的一个重要环节。本文基于SC200主磁铁模型,利用有限元分析软件TOSCA,首先研究了不同的磁极切削参数对中平面主磁场的响应影响;其次考虑到相邻切槽对中平面磁场影响的叠加效应,从理论上推导出一种求解垫补量的方法;最后通过模拟的方法验证了磁场垫补的可行性,为将来实际磁场垫补提供了有效的依据。

SSRF波荡器EPU148动力学积分场效应磁场垫补

阐述了减少"APPLE(Advanced Planar Polarized Light Emitter)-II"型可变椭圆极化波荡器动力学积分场效应的"L-Shimming"垫补方法的原理。优化设计了上海光源"梦之线"光束线站波荡器EPU148磁场垫补方案,磁场实际测量结果和模拟计算结果基本一致,误差小于最大垫补量的10%,垫补后动力学积分场效应对束流的影响减少一个数量级。机器研究结果显示,波荡器EPU148所有工作磁气隙和所有工作相位下引起的工作点漂移小于0.001,对束流注入效率基本没有影响,证明了其动力学积分场效应垫补是成功的。

小型回旋加速器全自动化磁场测量和精密垫补平台研制

针对核医学诊疗对PET医用放射性核素的需求,中国原子能科学研究院正在开展PET医用小型回旋加速器的产业化研究。磁场测量和垫补是回旋加速器生产中的必经环节,小型回旋加速器结构紧凑实现磁场测量仪的全自动化控制是一个难点,解决常规垫补方法加工成本高和周期长的问题是产业化生产的关键。本文详细介绍小型回旋加速器全自动化磁场测量和精密垫补平台的研制,通过多台小型回旋加速器的磁场测量和垫补实践,发展一套快速磁场测量和垫补流程,实现全自动化测量方法缩短磁场测量周期,采用精密垫补算法减少垫补次数。在保证磁场测量和垫补工作高效高质量完成的条件下,极大降低了时间和加工成本,为小型回旋加速器的产业化生产打下基础。目前,中国原子能科学研究院已经完成多台小型回旋加速器的商业化落地。

一种K500超导迴旋加速器垫补线圈功率消耗的优化方法

在K500超导迴旋加速器原先设计中并未考虑垫补线圈功率消耗的优化问题。此文提出了一种带限制条件的最小二乘法来重新分配大小主线圈中电流比例以达到优化目的。采用优化法与未采用的Bellomo计算相比较,结果是令人满意的。

超灵敏小型回旋加速器质谱计主磁铁的非电垫补和磁场测量

叙述了SMCAMS磁场测量装置,分析磁场测量精度及非电垫补过程和结果。

预硫化胎面法翻新轮胎胎体伤洞锉磨和配垫补强

首先介绍了两种预硫化翻胎工艺技术和操作方法:伤洞锉磨和配垫补强工艺。并说明不适于翻胎的轮胎种类、不需补强的轮胎范围、需要补强的轮胎范围。最后介绍了几种子午胎衬垫的类别和用法。

回旋加速器主磁铁镶条再加工工艺研究

回旋加速器主磁场测量与垫补是回旋加速器技术研究的一个重要方向。为实现回旋加速器主磁场垫补理论要求,其垫补方式可采用边缘垫补方式。该方式要求加工的镶条边缘曲线的精度优于0.02 mm。然而,镶条初次加工方式为配做形式,本身镶条材料硬度低、形状薄且长,在强磁场条件下,细微扰动就会引起磁场剧烈变化,实际需要进行垫补加工量非常小。故保证镶条边缘曲线再加工精度是实现回旋加速器功能非常重要的工作。文章从边缘理论曲线获得方式出发,提出加工精度具体要求和边缘曲线加工的实现方式,并考虑其坐标系关系,设计了一种保证镶条边缘曲线再加工精度的工装。该工装可同时固定两根镶条,提供合适的参考点,实现镶条在加速器上的位置复现。该工装应用于16 Mev加速器镶条垫补加工,每次垫补结果机械测量误差在0.02 mm,磁场复测后实际加工磁场与理论垫补磁场精度好于10-3。

冷却储存环主环注入线二极磁铁测量

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环工程主环注入线二极磁铁的测磁系统和测磁结果。着重分析了垫补线圈和极头削斜两种手段对C型弯曲二极磁铁积分磁场径向分布均匀度的调节效果。并且分析了TOSCA三维磁场计算程序与实际测量结果之间的误差及其产生的原因。

HIRFL-CSRe二极铁积分磁场测量

介绍了兰州重力加速器冷却储存环实验环二极磁铁积分长线圈测磁装置的构成,描述了实验环二极铁的分散性测量、横向分布测量、传递函数等测量内容及测量方法。实验环二极铁采用不断地加减硅钢铁片垫补和加调整线圈电流的方法来调整二极磁铁的有效长度来改变分散性。通过垫补和测量,二极磁铁的分散性在优化磁场时达到±2×10-4。同时给出了二极铁的横向分布和传递函数的测量结果。对二极铁的设计和加工进行了修正。

铁水罐低成本维护技术的研究与应用

选择用后耐火材料再生料为主要原材料,通过原料的合理选择与配方优化试验,研制了性能优良、成本低廉的铁水罐维护用粘渣隔离喷涂料、罐沿浇注料与罐底垫补料;通过工业性试验与推广应用,不仅大幅度降低铁水罐维护成本与维护量,同时普通高铝砖铁水罐使用寿命由550次提高到800次以上。