消色散90°磁偏转系统

描述了ＮＹＺ－１８医用电子直线加速器的零空间色激９０°磁偏转系统。该系统由三块二极磁铁构成：二块小的具有相反极性的予偏磁铁和一个９０°的主伯磁铁。用计算机方法确定了系统的参数。二块予们磁铁采用串联结构，用同一线包激励。主偏磁铁为Ｃ型结构，对于２０ＭｅＶ电子束和６ｃｍ轨道半径，工作磁场为１１４００高斯，其磁化曲线是令人满意的。用屏蔽盒修正磁铁边缘场，屏蔽盒位置用Ｐｏｉｓｓｏｎ程序确定。在该系统的靶点已获得一个直径约２ｍｍ的园形束斑。该系统良好的消色散和聚焦特性较好地满足了医用电了直线加速器的设计要求。     

偏转系统的计算机模拟与优化

在偏转系统的计算机辅助设计中应用商用电磁场计算软件ＥＭＡＳ与表面磁荷法相结合计算空间任意一点磁场、用龙格－库塔法计算电子轨迹、用局部优化法进行偏转系统优化的计算方法,该方法在多磁极偏转系统的计算机辅助设计中得到了良好的应用。     

医用加速器270°偏转系统中边缘场对电子轨迹的影响

针对在高能医用驻波直线加速器 2 70°偏转磁铁系统的理论设计过程中 ,使用等效边界方法忽略了边缘场影响的问题 ,按照 EFF(Extended Fringing Field)理论计算所得结果重新校正原来设计的电子轨迹 ,并采用粒子跟踪的模拟方法 ,模拟电子在 2 70°偏转系统中的偏转过程 ,将模拟结果与 EFF理论计算结果进行比较 ,分析指出在 2 70°偏转磁铁系统中加磁屏蔽的意义 ,从而从理论上指导 2 70°偏转磁铁系统的安装 ,即将靶从原安装位置处向左调整 5 mm。     

线性电子枪的计算机辅助设计与实验研究

为满足实验研究工作的需要,采用计算机辅助设计,完成了线性电子枪的结构设计。为使电子枪形成的电子束偏转１８０°或２７０°来加热金属,又进行了线圈磁场的理论计算,并采用等Ｂ磁铁设计,产生满足要求的均匀磁场。通过计算,分析了电子枪结构参数与束流特性的关系及磁靴结构与磁场强度的关系。在理论分析的基础上,进行了大量实验研究,最后得到了满足设计要求的电子枪。     

经颅磁刺激圆形线圈变形对空间磁场分布的影响

为了降低在经颅磁刺激中对非靶点位置的刺激,使其具有更好的磁聚焦性,设计了一种变形折叠圆线圈。计算了其空间磁场分布,并与传统圆形线圈进行比较。结果表明,变形圆形线圈能有效降低传统圆形线圈一侧的磁场峰值,同时另一侧磁场峰值基本保持不变,在最佳折叠角60°~75°范围内变形圆线圈具有较好的磁聚焦性。     

14 MeV医用电子直线加速器上270°偏转磁铁系统

２７０°偏转磁铁系统是 １４ ＭｅＶ医用电子驻波直线加速器上的关键部件。通过用 ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ—ＥＭ／ＰＣ程序和ＰＯＩＳＳＯＮ程序计算，完成了偏转磁铁样机设计方案。２７０°偏转 磁铁样机与加速管联合进行了出束试验，测试结果表明，具有 ６～１４ ＭｅＶ能量范围、不同的初 始发射度的电子束流，通过２７０°偏转磁铁系统受到消色散和聚焦作用，传输到靶点在能量１５．１ ＭｅＶ时，束流强度为３．５ｍＡ，束流斑点直径约为２ｍｍ。上述结果证明２７０°偏转磁铁系统性能完 全满足 １４ ＭｅＶ医用直线加速器放射治疗条件要求。     

运动薄壳体上电磁场平均边界条件

为简化电磁屏蔽边值问题的分析及计算 ,考虑到采用电磁场精确边界条件处理电磁屏蔽问题的复杂性 ,利用局部平面波近似法 ,导出了运动薄导体壳上电磁场的平均边界条件 ,给出了平均边界条件的一般矢量表达式。将 3个区域内的电磁场问题转化为二个区域内的电磁场问题。通过计算机仿真研究了其有效应用范围。计算结果表明 ,用该边界条件完全可以取代电磁场的精确边界条件     

MAFIA程序在小型短四极磁铁设计中的应用

为设计用于加速器的小型短四极磁铁结构 ,运用MAFIA程序对小型短四极磁铁进行三维模拟计算 ,研究了当磁铁机械长度和内接圆半径可比拟时 ,端部漏磁对磁铁有效长度的影响 ,根据场计算修正了原设计的机械长度 ,满足了磁铁有效长度的要求。模拟还发现 :短极颈四极磁铁励磁线圈本身的磁场直接影响四极磁铁极端面附近的磁场分布。实际测量了四极磁铁沿长度方向的磁场分布 ,模拟和实测结果相当吻合。计算表明 :有效长度大于内接圆直径约 5倍时 ,计算机械长度的经验公式比较准确     

e型电子枪中非均匀磁场偏转系统的聚焦特性研究

利用永磁铁结构的偏转聚焦系统产生的非均匀磁场,改进了目前e型电子枪电子束偏转聚焦特性,同时缩小了枪体体积,减小了功耗.采用边界元法与等效磁荷法,模拟了偏转聚焦系统的非均匀磁场,再利用龙格一库塔法模拟出电子在该系统中的运动轨迹.为获得良好的聚焦特性,电子发射速度和发射位置应进行优化选择,同时电子束保持水平出射.研究结果表明:电子枪阳极板端点与阴极灯丝中心点保持水平可满足电子水平出射;非均匀分布的磁场对e型电子枪中电子束具有良好的聚焦作用;所设计的偏转聚焦系统在电子束流为50～100 mA时,束斑小于3 mm.     

半球型线圈阵列聚焦磁场计算与性能优化

为提高聚磁装置的电磁性能,提升经颅刺激、肿瘤治疗等领域的医疗效果,提出一种半球型线圈阵列结构及优化设计方法.根据电磁场理论建立了聚焦磁场解析计算模型,利用电磁场数值计算方法计算聚焦磁场,验证了解析模型的正确性,揭示了聚焦磁场的分布规律,给出了主要结构参数的灵敏度评价.根据优化目标和约束条件,利用解析模型和智能优化算法(NSGA-Ⅱ)对聚磁线圈阵列开展优化设计,得到满足热性能和聚磁性能等指标的设计结果.建立了聚磁线圈阵列原理样机并开展实验研究.优化计算结果、有限元计算结果及实验结果对比表明:聚焦磁场解析计算模型的计算误差约2%～3%,半球型线圈阵列布置合理,聚焦磁场满足范围、梯度以及幅值要求,采用NSGA-Ⅱ优化设计有效提高了线圈阵列的聚磁性能.     

基于Ansoft的磁处理线圈的电磁场分析

为了解中频脉冲磁场去应力样机中磁处理线圈磁场的分布情况,应用Ansoft对样机中线圈产生的电磁场进行分析,分析了线圈内部无工件状况下电磁场的分布,及线圈内部不同位置存放轴承外圈工件后电磁场的分布,其分析结果与实际测量结果吻合较好。对于中频脉冲磁场去应力样机中线圈的优化设计具有较好的指导价值。     

平面电磁波在运动薄板上的反射与透射

考虑到利用精确边界条件处理电磁屏蔽问题的复杂性,为简化电磁屏蔽边值问题的分析与计算,在平均边界条件的基础上给出了运动薄板电磁屏蔽边值问题求解的一种新的近似方法。经与精确边界条件下运动薄板电磁屏蔽边值问题的求解比较,发现该方法具有简便易行的优点,且在平均边界条件的有效应用范围内,可以足够准确地描述薄板两侧电磁场的分布情况     

超高速碰撞产生等离子体的电磁场测量方法

介绍了超高速碰撞过程中等离子体产生的环形电磁场测量方法,测量过程中采用螺旋型线圈,并分析了该线圈对外界干扰磁场的屏蔽效应.实验中采用该线圈测量到速度为6.2km/s的球形LY12铝弹丸超高速碰撞LY12铝靶板产生磁场强度随时间的变化规律.测试结果表明,等离子体产生的瞬态电磁场的持续时间为1ms左右,最大幅值为15μT.     

9MeV 行波电子直线加速器电子枪的模拟计算

介绍了海关集装箱检测系统用９ＭｅＶ行波电子直线加速器上电子枪的结构与特点。电子枪提供的初始电子束流性能直接影响到加速管上聚焦磁场的参数要求,为保证加速器出口处电子束打靶产生的ｘ射线剂量满足阵列探测器检测图象清晰度的要求,电子枪必须提供３００ｍＡ束流。为此,利用ＥＧＵＮ程序对电子枪的电子轨迹模拟计算,研究了聚焦极与阴极间相对尺寸与位置变化,以及阴极与阳极间距对束流与发射度的影响。提供了更换部件,缩小聚集极与阴极间隙及装配尺寸的参考尺寸与理论依据。     

永磁三自由度电机的磁场分析与电磁计算

为解决现有驱动装置在多刚体耦连系统的复杂运动协调性偏差、灵活性较低等问题,提出一种新式永磁三自由度电机的结构设计,区分为内侧偏转模块和外围自转模块,其运行策略可分为独立控制型与混合驱动式。首先对比了不同充磁方式下的电磁损耗,并利用Halbach阵列的强力聚磁与磁路屏蔽的效果,对电机自转永磁体磁场特性进行优化与完善。结合电机的有限元结构,在静态磁场下了分析了自转与偏转磁场的各类特性参数。并于瞬态磁场下求解了电机自转与偏转空载运行时的转矩,均符合预期要求,同时计算了电机自转运行的反电动势与磁链,仿真结果证实了两类模块独立控制的可行性与正确性。     

彩色显像管环鞍型偏转系统的数值分析

本文首先采用边界元法分析了场控制器对均匀场的影响,计算结果与实验值基本吻合。对于环鞍线圈产生的偏转磁场,考虑到系统性能分析的需要,采用边界元与有限元的组合法计算,在此基础上提出了包括偏转线圈和场控制器在内的偏转系统分析的近似方法,并就存在和不存在场控制器两种情况,计算分析了偏转电子束轨迹,屏上光栅图形。最后以拟合多项式的形式给出了偏转中心的变化规律。     

双聚焦偏转磁分析器

为了研制400Kev重离子注入机,我们设计、安装了一台偏转半径R等于100厘米、偏转角度φ等于90°的对称双聚焦偏转磁铁。这台大型偏转磁铁的主要设计指标是:磁极气隙3厘米,气隙最大磁感应强度10~4高斯,极面宽度12厘米,要求磁场均匀区6厘米。采用晶体管稳流电源供电,电流稳定度优于0.1％。偏转磁铁具有转动、平动及高低调节机构。本文介绍这台大型偏转磁铁的物理设计及测量结果,并做了一些讨论。     

电动汽车无线充电系统参数对耦合影响的研究

为提高电动汽车无线充电系统耦合能力以增强系统的传输效率, 总结了现有的无线电能传输(WPT: Wireless Power Transmission)方式, 分析了基于磁感应耦合电能传输(ICPT: Inductive Coupled Power Transfer)技 术的电动汽车无线充电系统的工作原理, 建立了带有磁芯的 ICPT 系统互感计算模型, 对系统互感与磁芯属性、 线圈属性、 轴偏移距离的关系以及不同结构松耦合变压器的磁屏蔽效果进行了仿真分析。 结果表明, 磁芯属性 对系统互感的影响有上限, 而线圈属性对系统互感的影响无上限, 发射端摆放条形磁芯且接收端摆放圆盘形磁 芯的 ICPT 系统能满足电动汽车无线充电系统的电源需求和电磁屏蔽要求。     

方坯软接触结晶器三维电磁场有限元计算

运用Galerkin有限元法对方坯软接触结晶器内三维交变磁场进行了数值模拟·计算表明:磁场主要集中在线圈和结晶器附近,磁感应强度在靠近线圈中心位置附近出现最大值,随后迅速衰减,但在结晶器出口处磁场又有所增强;空载结晶器内部的磁场分布比较均匀;切缝能增强结晶器内部磁场,减小结晶器铜壁的屏蔽;磁压力在周向上分布具有不均匀性,易造成铸坯凹陷     

边缘场成像中多功能调节的机械结构设计

在边缘场成像实验中,支撑样品运动的机械结构缺少调节环节,运动形式单一,样品外围共振线圈采用固定化形式,无法满足超强磁场周边不规则梯度场变化的要求.本文在前期研究基础上提出了一种多功能调节机械结构,该结构具有独立调节样品以及共振线圈姿态和位置的功能.在一维边缘场成像中保证样品和共振线圈的中心轴线可同时与梯度场中磁场方向平行,并且实现了成像过程中样品沿着磁场方向升降的方式;在三维边缘场魔角旋转成像过程中,可以保证样品和共振线圈均与磁场方向呈魔角角度,并且在样品旋转成像时一旦出现回波信号不好或者无回波的情况,还可以实现样品的实时性暂停和回转,以重新获取样品在该位置的信号.更重要的是该机械结构在三维成像过程中增加了样品的升降功能,可以在更高梯度场中获取样品更精细的图像.