Influence of cryogenic permanent magnet undulator motion error on magnetic field error and radiation intensity loss

A cryogenic permanent magnet undulator prototype designed for Chinese High Energy Photon Source Test Facility(HEPSTF)at Institute of High Energy Physics is constructed and now commissioning.Motion precision of girders is a significant parameter to guarantee gap error so as to avoid phase error and radiation intensity loss.In order to study and minimize girder parallelism errors,RADIA and SPECTRA are used to calculate qualified motion precision.Spring Modules and single motor closed-loop feedback are designed to compensate the errors.Magnetic field is finally tuned to reach specifications.Details of the study and analysis will be presented in this paper.

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。

波荡器磁场误差对其自发辐射的影响模拟研究

波荡器由多个单磁块组成,磁块不可避免的剩磁离散性和尺寸离散性是引起波荡器磁场误差的根本原因。波荡器磁场误差将影响波荡器自发辐射谱的质量。本文给出一种新的单磁块磁场、波荡器磁场及自发辐射的模拟方法,从单磁块磁场模拟入手,使用正态分布随机数发生器产生多组不同剩磁或者不同尺寸的单磁块,再由这种方式产生的单磁块组成波荡器,然后计算自发辐射,从而研究波荡器磁场误差对自发辐射的影响。

小型化光纤陀螺的轴向磁场误差特性建模方法探讨

小型化光纤陀螺的主要特点是光纤环径向尺寸逐步缩小,而轴向尺寸逐步增大,由此导致轴向磁场误差成为影响小型化光纤陀螺精度的重要因素之一。以小型化光纤陀螺轴向磁场误差特性为研究对象,依据光纤环中光纤的四极对称排列结构,提出轴向螺旋角展开分析法,利用Jones矩阵分别构建保偏型光纤陀螺及消偏型光纤陀螺的传输矩阵及轴向磁场误差模型,探讨光纤扭曲应力寄生圆双折射、轴向尺寸等因素与非互易性Faraday磁场相位误差的关系,得出光纤陀螺轴向磁场漂移误差的数学描述,以此为理论依据,探讨小型化光纤陀螺的轴向磁场误差因素,并提出相应的措施。

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。

单模光纤环轴向磁场问题的理论研究

去偏光纤陀螺的非理想单模光纤,在垂直于光纤环面的轴向磁场作用下,由于Faraday效应,在其中传播的正反两束光会产生一个与磁场有关的非互易相位差。本文基于单色光对在轴向磁场作用下的单模光纤环进行理论推导、分析,给出仿真结果和实验结果,并提出减小轴向磁场作用下的Faraday非互易相位差的方法。

两种消偏陀螺的轴向磁场灵敏度

运用琼斯矩阵,分别建立了轴向磁场作用下,单消偏陀螺系统和双消偏陀螺系统产生Faraday非互易相位差的理论模型.导出了两种系统的非互易相位差的表达式,并对其进行理论分析和仿真,最后给出两种系统轴向磁场作用下的实验结果.提出:采用双消偏系统并使得两个消偏器的45°误差之和趋于0,可以在很大程度上减小消偏陀螺的轴向磁场灵敏度.

对称法减小去偏陀螺轴向磁场灵敏度

基于单色光,利用琼斯矩阵,导出了去偏光纤陀螺对垂直于光纤环面的轴向磁场敏感的具体公式.分别对单个光纤环和两个对称的光纤环进行理论分析、给出仿真结果,并首次提出减小轴向磁场灵敏度的新方法:采用两个对称的光纤环减小轴向磁场灵敏度.与单个光纤环相比,不对称度为1%的两个对称光纤环,轴向磁场灵敏度可以下降到3‰以下.

交叉绕制单模光纤环减小轴向磁场灵敏度

垂直光纤环面变化的轴向磁场会降低去偏陀螺的精度,因此提出减小轴向磁场灵敏度的新方法:用交叉绕法单模光纤环作为敏感环。与普通绕法相比,理想交叉绕法光纤环中的正反任一束光经过的路径可分为相等的两段,每段路径上产生的Faraday相位延迟大小相等、符号相反,整个路径上相互抵消,从而两束光不存在与磁场有关的Faraday非互易相位差。仿真结果表明,交叉环有很低的轴向磁场灵敏度,与轴向磁场灵敏度为23.4°/(h·mT)的普通环相比,其他参数相同、不对称度为1%的交叉二极子光纤环,轴向磁场灵敏度仅为0.23°/(h·mT)。

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。

相位检测误差对核磁共振陀螺输出频率的影响

针对核磁共振陀螺中采用相位检测方案时可能引起额外频率误差的问题,提出了通过控制电子顺磁共振失谐量及静磁场扰动来抑制额外频率误差的方案。基于Bloch方程,推导了惰性气体原子系综输出频率的表达式,并将相位检测的过程包含在内。建立了考虑相位检测误差的核磁共振陀螺频率误差方程,给出了相位检测引入的额外频率误差表达式并进行了数值仿真。仿真结果表明,通过设定合适的共振失谐量,其额外频率误差至少可以抑制1个数量级,而通过精确地抑制静磁场的一阶及二阶扰动,可以进一步抑制1～3个数量级,将额外频率误差降低到nHz量级。

SSRF波荡器的渡越辐射特性研究

通过解析分析和数值模拟计算，对上海同步辐射装置（ＳＳＲ）波荡器Ｕ９．０在红外及远红外波段（波长范围８—２００μｍ）的渡越辐射谱通量密度角分布、亮度等特性进行了研究，并探讨了电子束发射度、能量散度及波荡器磁场误差对渡越辐射谱亮度的影响。结果表明，ＳＳＲＦＵ９．０的红外及远红外渡越辐射通量密度最高可达３５ｘ１０１３Ｐｈｏｔｏｎｓ／（ｓ·ｍｒａｄ２·ＢＷ），收集角φ＝０．２３ｍｒａｄ，且通量密度随电子上的发射度、能散和波荡器磁场误差等的变化很小。

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。

基于频率差的工频磁场抗扰度试验方法

现有工频磁场抗扰度试验方法评价受试设备在工频磁场骚扰下的采样性能时,试验结果随机,可能出现误判。结合GB/T 17626.8-2006要求、试验方法及试验仪器的特点,文章分析了试验结果出现随机现象的原因。在此基础上,提出了基于受试设备基本分量及干扰分量频率差的工频磁场抗扰度试验方法。多种电气二次设备的工频磁场抗扰度试验结果表明,频率差法通过人为合理设置频率差,在受试设备的正常使用状态下,可有效检测出工频磁场骚扰对受试设备的最大影响程度,消除了试验结果的随机性。频率差法适应性好、操作简便,不仅适用于电力工业领域,也有利于形成具有良好的共同性和重复性的基准。