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SSC注入区剩余谐波磁场消除的研究 刘巍扬尚运王义芳 (中科院近代物理所兰州市第31号信箱730000) 摘要 磁场扰动补偿后的剩余谐波磁场的消除进行了实验和计算。注入元件Mi2磁场扰动补偿后的 剩余谐波磁场是由于靠近注入元件两边的扇形极面边缘的补偿垫铁设计过量而引起的。剩余 谐波磁场是一个沿着极面方位角在扇中心线两侧对称点处磁场的差值在一扇上的平均量。它 平的增强而增大。由于这一剩余谐波磁场的存在影响了SSC小半径的束流传输效率。为此设 计了C一型磁屏蔽铁来消除剩余谐波磁场。对c～型磁屏蔽铁进行了安装和简单测磁，然后用 三维电磁场计算软件MAFIA程序对这一过程进行模拟计算，并对计算结果进行了分析，得出 这个磁屏蔽铁对剩余谐波磁场的消除情况。 关键字：剩余谐波磁场的消除，磁屏蔽铁，三维磁场计算。 一、剩余谐波磁场 由于SSC西谷区注入元件Mi2的存在(见图 卜】)，将对其附近原来的磁场(称为无扰动磁场) 产生扰动(称为扰动磁场)。以谷中心线的磁场 变化为例，当有注入元件Mi2存在时原来的无扰 动磁场在小半径区将会有所F降(见圈卜2)。 其实由于注入元件Mi2的旁路作用，它产生的扰 动将影响其所在的附近区域，导致它临近区域的 平均磁场降低。为了补偿这一区域平均磁场的F 降量，在第二扇和第三扇靠近注入元件Mi2一侧 的相应小半径处增加了补偿边缘垫铁(幽1—1中 扇边缘阴影部分)，最大的边缘垫铁朴偿量在半 幽1． 径r=100cm处为9mm。由于当时没有条件进行 精确的模拟实验，致使边缘补偿垫铁的设计过量 了。造成第二扇和第三扇在r=100--130cm处靠 近注入元件Mi2一侧的平均磁场人于另-N的平 均磁场，导致一扇上中心线两侧平均磁场的不对 称，所以把它称为剩余谐波融场，其超值△B(r) t 4哇 定义为二lB(r．口)一B(r，一O)dO其中o=o是扇中 石J 0 心线。剩余谐波磁场不能刚线圈米消除。从测磁 数据芹出的剩余!皆波磁场沿径向的分布见幽(1J 3)，它随羞磁场水甲的提高而增人。当主磁场的 蚓1。2 磁场水平B：0．6Tesla时△B…-600s．当磁 —．135．． 场水平B=1．71esla时：-B。==lS()Gs。 o孙n) 硅自^}^】ot16(”∞d女*## 二、剩余谐波磁场的消除方法及实验 “谚豸羹虱 由以上的分析知道消除剩余港波磁场有两种 方法，一种是减少边缘垫铁的补偿量。另一种是 增火注入元件的扰动鞋。由于边缘垫铁镶在磁极 口 面的边缘其外面包有主线圈，给第一种方法造成 ／j、m“一 很大的麻烦。我们采用剪二种方法，用C-型磁 屏蔽铁来消除剩余谐波磁场。从两维POISSON计 算的结果分析得出，采月j如图(2-1)形状的C一 图1．3 型磁屏蔽铁可能得到较女，的效果。其安装位置见 图(2-2)。材料选用高磁导率的I)T4低碳钢。安 装磁屏蔽铁的目的在于企图使(△B(r)=0。为了 了解该磁屏蔽铁的性能．庄圈(2—1)所示的三条 线上各安置了13个霍尔片，每片间隔25mm。洲 量了磁场水平为1．0，1．4，1．6Tes]a的磁场值， 0 结果如图(3-2)所示。本应进行方位角步长A =O．；或1．0度的～个结构周期的磁场测量。但由 于时间和条件所限只作了以上的测量。它虽不足 以算出该磁屏蔽铁对剩余谐波磁场的消除量，但 可依此了解磁屏蔽铁的大致屏蔽情况，并为MAFIA 图2．1 程序计算的结果分析提供参照。 三、MtJ7IA程序计算及其结果分析 为了弥补测磁量的不足和设计更合适的磁屏 蔽铁，用MAFIA程序对测磁实验进行了模拟计算。