加速器磁鐵

主要類型

1、彎轉磁鐵和它建立的均勻磁場

均勻磁場是一種在一定空間範圍內分布均勻的磁場，用B表示磁場，均勻磁場可以表示為B=常數，粒子在均勻磁場中的運功軌道是一條弧線，因此均勻磁場的作用足使粒子的運動軌道彎轉，彎轉的曲率半徑ρ，與磁場強度B成反比，乘積ρB被稱為磁剛度。

2、聚焦磁鐵和它建立的均勻梯度磁場

均勻梯度磁場即磁場梯度B'=G=常數，它的作用是使粒子運動以軌道心為軸線聚焦，聚熱力的大小與磁場梯度成正比.以K表示磁場聚焦強度，形成這種均勻梯度場的磁場形態的是一種四極磁鐵。因此，勻勻梯度磁場也稱為四極磁場，按其用途，這種磁鐵也稱為聚焦磁鐵。

3、六極磁鐵和它建立的均勻二階梯度磁場

均勻二階梯度磁場可以表示為磁場的二階梯度B"=G'=常數，在加速器中，它的作用是消除粒子運動的色散，其消除色散的能力與磁場二階梯度成正比。

形成這種磁場形態的鐵心磁鐵是一種六極磁鐵。因此，均勻梯度磁場也稱為六極磁場，按其用途。這種磁鐵也稱為消色散磁鐵，

4、八極磁鐵和它建立的均勻三階梯度磁場

均勻三階梯度磁場可以表示為磁場的三階梯度B"'=G''=常數。在加速器中，它用於朗道阻尼。形成這種磁場形態的鐵心磁鐵是一種八極磁鐵。均勻三階梯度磁場也稱為八極磁場。

5、組合型磁鐵和它所建立的組合磁場

組合磁場是在同一空間上同時存在兩種或多種給定要求的磁場形態。在均勻磁場的基礎上再加一個均勻梯度磁場即B+G，形成這種組合磁場形態的磁鐵稱為組合磁鐵。這種組合磁鐵可以同時完成粒子彎轉和聚焦兩項作用。組合磁場可有多種形式，如B+B'、B_x+B_y，等。

設計一塊磁鐵首先要明確對磁鐵的給定要求。這些要求是磁鐵設計的依據和設計要達到的目標，一般情況下，這些要求包括下列幾項：

1、磁鐵的種類和數量；

2、工作孔徑，它是指磁極間的工作氣隙，可包括束流清晰區所需的尺寸和真空室的厚度以及安裝氣隙等。

3、中心磁場強度。例如i極磁鐵的中心磁場強度B₀，四極磁鐵的中心磁場梯度G₀，六極磁鐵的中心二階磁場梯度等等；

4、磁長度；

5、有用場區的範圍，它是指磁鐵內束流清晰區所需的空間；

6、單塊磁鐵磁場的質量要求；

7、磁鐵間磁場離散性的要求，它指的是各塊同類磁鐵之間積分磁場離散的均方根偏差；

8、磁鐵的運行狀態，磁鐵勵磁是直流還是脈動狀態；

9、其他特殊要求。如空間尺寸限制，結構類型限制等。

加速器磁鐵磁場測最的目的是得出磁鐵的實際磁場質量，並且其測量結果可用於磁鐵生產的質量監督。磁場測量主要方法包括：磁場精確測量的核磁共振儀法、用於逐點測量的霍爾片法、用於積分磁場分布測量的移動長線圈法和用於磁場諧波含量測量的旋轉線圈法等。