[发明专利]超导回旋加速器中引出磁通道元件的边缘场垫补方法

说明书

本发明公开了一种超导回旋加速器中引出磁通道元件的边缘场垫补方法，通过有限元计算软件的计算、分析，测量得到数据，根据数据来安装、调整垫补块。采用本垫补方法对引出磁通道附近的边缘场进行垫补，能满足磁场的等时性条件；同时本方法操作简单、经济实用、通用性高，垫补成本低；垫补效果能够达到20Gs以内。

技术领域

本发明涉及超导回旋加速器磁场研制技术领域，特别涉及一种超导回旋加速器中引出磁通道元件的边缘场垫补方法。

背景技术

回旋加速器磁场等时性优劣决定了粒子在加速过程中通过高频腔加速间隙时是否能够得到电压峰值加速，使粒子迅速达到引出位置，减小束流损失。为了满足磁场等时性要求，磁场垫补是加速器主磁铁系统中不可或缺的部分。

在超导回旋加速器中，其内部空间较小，部件安装紧凑。尤其是引出磁通道的安装位置与磁极边缘距离较小，在加速器运行时候，引出磁通道中导磁性材料产生的磁场会影响到边缘场的分布。为了满足磁铁的等时性条件，需要对引出磁通道附近的边缘场进行垫补，以满足磁场的等时性条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种超导回旋加速器中引出磁通道元件的边缘场垫补方法，通过有限元计算、分析，精确得出需要垫补的方位，采用垫补块对引出磁通道附近的边缘场进行垫补，以满足磁场的等时性条件。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：超导回旋加速器中引出磁通道元件的边缘场垫补方法，其特征是：包括步骤如下：

（1）采用有限元计算软件对安装有磁通道的超导回旋加速器边缘场的分布进行计算，得出被磁通道改变的边缘场分布数据；

（2）根据步骤1计算得出的数据，在磁通道临近的磁极表面上安装有若干组垫补块，所述垫补块的长为X₀，宽为Y₀，高为Z₀，其长、宽、高的边界满足X₁≤X₀≤X₂，Y₁≤Y₀≤Y₂，Z₁≤Z₀≤Z₂，其在点（x,y,z）处的磁场可解析表示为：

其中，；

（3）通过模拟仿真计算软件，计算垫补块的垫补效果数据，然后将测量的数据与步骤1有限元计算软件计算的数据进行对比，根据对比结果调整垫补块的尺寸以及安装位置，并进行重复测量、对比结果，最终得到满足磁场等时性条件的边缘场分布。

进一步限定，每组垫补块以加速器磁场中心平面对称分别安装在上下磁极表面。

进一步限定，所述垫补块与磁极采用相同的导磁性材料。

综上所述，本发明具有以下有益效果：采用本发明的垫补方法，用垫补块对引出磁通道附近的边缘场进行垫补，能满足磁场的等时性条件；同时本方法操作简单、经济实用、通用性高，垫补成本低；垫补效果能够达到20Gs以内。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图，反应的是引出磁场通道元件的边缘场垫补结构以及补偿前后的磁场分布情况；

图中：1、引出磁通道元件；2、垫补块；3、竖垫补块；4、横垫补块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

超导回旋加速器引出磁通道中导磁性材料产生的磁场会影响到边缘场的分布。为了满足磁铁的等时性条件，需要采用垫补块2对引出磁通道附近的边缘场进行垫补，以满足磁场的等时性条件。用到的垫补块2有好几组，它包括有竖垫补块3和横垫补块4。本实施采用了一组竖垫补块3和多组横垫补块4。在对这些垫补块进行安装，需要运用到下面提到的垫补方法。