兰州重离子冷却储存环二极磁铁设计.PDF

第 2O卷 第 4期 原 子 核 物 理 评 论 Vo1．2O，No．4 2003年 12月 NuclearPhysicsReview DCC．，2003 文章编号 ：1007--4627(2003)04--0247--05 兰州重离子冷却储存环二极磁铁设计 马力祯 ，袁 平 ，何 源，张 斌 ，刘维军 ，韩少斐 ， 熊 慧，何锐荣 ，夏佳文 ，詹文龙 (中国科学院近代物理研究所 ，甘肃 兰州 730000) 摘 要 ：介绍 了兰州重离子冷却储存环主环 (CSRm)的改进 w 型二极磁铁和实验环 (CSRe)C型二 极磁铁 的磁场计算和物理设计，在降低 了磁铁造价和运行费用的前提下设计参数达到或超过 了物 理要求．根据样机 的加工和检测结果来看 ，所有 的磁场计算和物理设计的结果是可靠的． 关 键 词 ：二极磁铁 ；主环 ；实验环 ；磁场分布 中图分类 号 ：TL5o3．8 文献标识码 ：A l 刖 吾 求其积分场分布也要满足此要求 ，并使其离散性满 足 ±2×10 的要求 ，同时磁场 的变化范围较大． 兰州重离 子冷却储存 环 (HIRFL-CSR)主环 (CSRm)和实验环 (CSRe)要求磁场变化范 围大 、好 表 1 CSRm 和 CSRe二极磁铁 的物理参数 场区宽，对磁铁本身的磁场质量和铁与铁之间磁场 积分值的离散要求也很严格．但 CSRm和 CSRe还 是有差别的，主环是一 同步加速器 ，加速离子束流 从低能到高能，由于先对注入 的低能离子束流进行 冷却、累积 ，累积时间长达 l0S，然后再加速到高 能并引出，因此对低磁场质量要求很高 ；而实验环 注入 的是高能离子束流 ，所 以对高磁场质量要求很 高．由于原子物理实验需要将离子能量 由高能减速 到低能，因而对其低磁场质量也有较高 的要求．为 了增加实验环对放射性核束流的接收度 ，还要考虑 内靶装置对储存束流的散射 ，这样就要求二极磁铁 的好场 区范 围更大 ，达到 了±1l0mm，根据物理需 3 CSRm 和 CSRe二极磁铁设计 要而选用 C型．CSR磁铁系统 的设计必须全盘考 为了在磁场大范 围内变化时能满足磁场质量 的 虑 ，在满足磁场质量物理要求 的情况下 ，尽量压缩 要求 ，主环原采用改进 w 型二极磁铁 ，这样既可减 磁铁孔径和减少磁铁规模 以达到 降低磁铁造价和运 小磁铁 的尺寸 ，又可进一步提高好场 区的磁场质 行费用的 目的． 量 ．但是其三重马鞍型线 圈结构 的加工难度较大 ， 且加工质量和精度难 以保证 ，因此 ，现在将主环二 2 二极磁铁的物理参数 极磁铁选为 H 型铁 芯和跑道 型线 圈．为 了解 决磁 主环和实验环二极磁铁 的物理参数见表 1．由 场在大范 围内(0．1—1．5T)变化时，磁场质量均能 此可见，储存环不仅对二极磁铁在好场 区内的横 向 满足物 理 要求 ，除去 极 面两 端有 铁 垫补 外 ，受 分布有较高的要求 ，要满足±1．5×10一 ，而且还要 Umezawa在 H 型 二极 磁 铁 磁极 上 面开 槽 的 启 收稿 日期 ：2003一O4— 15；修改 日期 ：2003—05— 15 * 基金项 目：国家科学工程 HIRFL-CSR项 目资助课题 作者简介 ：马力祯 (1969一)，男 (汉族)，甘肃皋兰人，高级工程师，从事 电磁铁设计研究