一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁

本发明属于环形加速器注入，尤其是低发射度储存环的注入领域，具体涉及一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁。

背景技术：

1、凸轨注入法可以实现束流注入到储存环中，在传统的凸轨注入法中，粒子在直线加速器加速后，经过切割磁铁的偏转进入冲击磁铁形成的凸轨，同时冲击磁铁产生的磁场按一定的时间规律逐渐减小，使凸轨向平衡轨道靠拢，入射粒子经过数圈以后将再次回到初始注入点位置处，而此时凸轨的收缩量已经足够大，注入粒子可以躲开切割板而被储存环捕获，从而实现束流注入。传统的凸轨注入法对储存环的动力学孔径要求较高，一般超过20mm，而第四代衍射极限储存环动力学孔径很小，继续使用该方法将无法接受注入束流，已不再适用。瑞士光源提出了一种使用反切割磁铁的离轴注入方案，这种注入方法中，使用2块冲击磁铁和反切割磁铁形成局部凸轨，注入束流经过切割磁铁出口后，从反切割磁铁的磁屏蔽通道中经过，存储束流不经过磁屏蔽通道，因此，储存束流经过反切割磁铁内部时受到磁场力作用被偏转，形成凸轨，此时，注入束流的离轴高度很小，可以被储存环的接受度所俘获。国际上也有一些实验室提出了反切割磁铁的注入方案，如sls-2，aps-u等。

技术实现思路

1、为了解决由于衍射极限储存环动力学孔径过小而导致的注入困难的问题，本发明提出一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，其双通道冲击磁铁中采用圆形陶瓷真空室设计，圆形陶瓷真空室内置无氧铜屏蔽管道，为注入束流提供一条磁屏蔽通道。圆形陶瓷真空室相比跑道型陶瓷真空室加工难度小，内置无氧铜屏蔽管道加长后直接固定在两端法兰上，更加稳固，并与陶瓷管内壁留有一些空隙，可以为陶瓷管内壁镀膜预留空间。与此同时，陶瓷管与励磁磁芯间留有空隙，可以预留空间为陶瓷管提供风冷式散热。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，包括c型铁氧体磁芯，c型高电导率金属块，铝合金外壳，陶瓷真空室，内置无氧铜屏蔽管道，环氧固定板和励磁电流板；

4、所述双通道冲击磁铁的主体由一块c型铁氧体磁芯和一块c型高电导率金属块组成，两块励磁电流板置于c型铁氧体磁芯的磁轭两侧，其中一块励磁电流板通过环氧固定板固定于c型铁氧体磁芯的外侧，另一块励磁电流板同样通过环氧固定板固定于c型铁氧体磁芯的内侧，环氧固定板的尺寸比励磁电流板稍大，内部挖孔，将励磁电流板插入环氧固定板中间；所述双通道冲击磁铁放置于铝合金外壳内部，内置无氧铜屏蔽管道位于陶瓷真空室中，且放置在靠近c型高电导率金属块的一侧。

5、进一步地，所述陶瓷真空室两端由法兰和波纹管连接过渡，法兰之间用固定螺杆连接。

6、进一步地，所述陶瓷真空室位于c型铁氧体磁芯与c型高电导率金属块围成的内孔正中，两侧与法兰使用可伐通过钎焊方式进行连接。

7、进一步地，所述双通道冲击磁铁通过在c型铁氧体磁芯两侧的励磁电流板上施加脉冲电流产生磁回路，磁回路穿过c型铁氧体磁芯在c型磁芯内孔产生磁通。

8、进一步地，所述c型磁芯内孔中的陶瓷真空室内置无氧铜屏蔽管道，可以屏蔽掉大部分磁场，因此其内部的磁屏蔽通道内的磁场几乎为0。

9、进一步地，所述陶瓷真空室的材料为95％三氧化二铝，内部需要镀膜。

10、进一步地，所述内置无氧铜屏蔽管道穿过c型高电导率金属块，位于陶瓷真空室内，两端各自固定在两侧法兰上，内置无氧铜屏蔽管道通过圆头螺钉与固定块连接，再通过导杆将固定块与法兰进行固定，从而起到固定内置无氧铜屏蔽管道的作用。

11、有益效果：

12、本发明包含一种可用于环形加速器，特别是低发射度储存环注入的双通道冲击磁铁，该磁铁采用不对称的c型磁芯结构，以内置无氧铜屏蔽管道边缘为分界线，磁铁的左侧为铁氧体材料，右侧为高电导率金属(如无氧铜、紫铜等)，可以使陶瓷管内部储存束流通道的二极场更加平坦。内置无氧铜屏蔽管道，可屏蔽脉冲磁场，内置无氧铜屏蔽管道内部的磁屏蔽通道为注入束流通道，磁场几乎为零。

13、本发明的磁铁的磁场由类正弦波脉冲激励，励磁电流强度4989a，脉冲底宽5.6μs。储存束流中心点位置(磁铁中心右侧6mm)±0.5mm处磁场平坦度约0.9％，对储存束流影响很小，磁场近似为二极场；在内置无氧铜屏蔽管道中的磁屏蔽通道内，磁场约为零。

技术特征：

1.一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，其特征在于：包括c型铁氧体磁芯，c型高电导率金属块，铝合金外壳，陶瓷真空室，内置无氧铜屏蔽管道，环氧固定板和励磁电流板；

2.根据权利要求1所述的一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，其特征在于：所述陶瓷真空室两端由法兰和波纹管连接过渡，法兰之间用固定螺杆连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，其特征在于：所述陶瓷真空室位于c型铁氧体磁芯与c型高电导率金属块围成的内孔正中，两侧与法兰使用可伐通过钎焊方式进行连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，其特征在于：所述双通道冲击磁铁通过在c型铁氧体磁芯两侧的电流板上施加脉冲电流产生磁回路，磁回路穿过c型铁氧体磁芯在c型磁芯内孔产生磁通。

5.根据权利要求4所述的一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，其特征在于：所述c型磁芯内孔中的内置无氧铜屏蔽管道，可以屏蔽掉大部分磁场，因此其内部的磁屏蔽通道内的磁场几乎为0。

6.根据权利要求1所述的一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，其特征在于：所述陶瓷真空室的材料为95％三氧化二铝，内部需要镀膜。

7.根据权利要求1所述的一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，其特征在于：所述内置无氧铜屏蔽管道穿过c型高电导率金属块，位于陶瓷真空室内，两端各自固定在两侧法兰上，内置无氧铜屏蔽管道通过圆头螺钉与固定块连接，再通过导杆将固定块与法兰进行固定，从而起到固定内置无氧铜屏蔽管道的作用。

技术总结
本发明提供一种用于环形加速器注入的双通道冲击磁铁，包括C型铁氧体磁芯，C型高电导率金属块，铝合金外壳，陶瓷真空室，内置无氧铜屏蔽管道，环氧固定板和励磁电流板；所述双通道冲击磁铁的主体由一块C型铁氧体磁芯和一块C型高电导率金属块组成，两块励磁电流板置于C型铁氧体磁芯的磁轭两侧，其中一块励磁电流板通过环氧固定板固定于C型铁氧体磁芯的外侧，另一块励磁电流板同样通过环氧固定板固定于C型铁氧体磁芯的内侧，环氧固定板的尺寸比励磁电流板稍大，内部挖孔，将励磁电流板插入环氧固定板中间；所述双通道冲击磁铁放置于铝合金外壳内部，内置无氧铜屏蔽管道位于陶瓷真空室中，且放置在靠近C型高电导率金属块的一侧。

技术研发人员：尚风雷,宋文彬,尚雷
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11