FECR超导离子源Nb3Sn磁体半长度样机的结构分析

中国科学院近代物理研究所正在研制运行于45 GHz的世界首台第4代电子回旋共振离子源(fourth electron cyclotron resonance,FECR)。该离子源磁体线圈全部采用Nb3Sn(铌三锡)超导材料制作,这一超导材料临界性能对应力敏感,加之磁体中六极线圈和螺线管线圈之间的应力不平衡分布,导致磁铁机械结构设计面临极大挑战。为了验证离子源磁铁结构设计的合理性和仿真结果的可信性,为全尺寸真机的研制奠定技术基础,设计了能够一定程度上反映离子源磁体机械结构的半长度样机。主要介绍了FECR半长度样机的三维机械结构分析,借助ANSYS有限元软件分析了磁铁在室温组装、冷却降温和加电励磁时的应力分布和变化情况,为磁体装配提供预应力参考。