超高梯度四极磁铁I型是HEPS-TF的关键设备,并顺利完成了超导四极模型磁体的低温励磁和旋转线圈磁场测量

188金宝搏,近日,超导四极磁铁低温垂直测试平台完成了系统集成和调试,并顺利完成了超导四极模型磁体的低温励磁和旋转线圈磁场测量,这标志着超导四极磁铁低温垂直测试平台研制成功。

10月31日上午,高能同步辐射光源验证装置超高梯度四极磁铁I型等关键设备通过了工程经理部组织的工艺测试。测试组由中国科学院近代物理研究所、上海应用物理研究所、中国科学技术大学、高能物理研究所等单位的专家组成。HEPS-TF工程经理、高能所副所长秦庆致欢迎辞,并宣布了测试组专家名单。

超导四极磁铁低温垂直测试平台由中国科学院高能物理研究所加速器中心研制,它由低温液氦杜瓦、旋转线圈磁场测量系统、超导电源和失超保护系统等组成。杜瓦中间部位为常温隔离桶,旋转测量线圈垂直插入隔离桶中并与超导四极磁铁精确定位后,测量出超导四极磁铁各高阶磁场相对于主四极磁场的分量大小。

测试组听取了项目组关于超高梯度四极磁铁I型等关键设备的设计和研制情况,审阅了测试大纲并进行了现场测试。测试结果表明,超高梯度四极磁铁I型在工作电流161.5A下,中心磁场梯度达到80.86T/m,有效长度为695.6mm,系统高阶磁场分量小于1×10-4,非系统高阶磁场分量小于3×10-4。测试组专家认为,超高梯度四极磁铁I型的各项性能指标均满足设计要求,磁场性能达到国际同类磁铁的先进水平。

超导四极模型磁体是国内首次自主研制的超导四极磁体。磁场测量结果表明,励磁电流达到570A时,超导四极模型磁体的六极磁场分量为4.1×10-4,其它高阶磁场分量均在2.2×10-4以下。超导四极模型磁体磁场性能良好,表明了加速器中心掌握了超导四极磁体的磁场设计、线圈绕制和固化工艺等关键技术。

超高梯度四极磁铁I型是HEPS-TF的关键设备,能否研制成功决定了HEPS的总体设计方案是否可行。该磁铁具有孔径小、磁场梯度高、磁场精度高、边界条件要求严格等特点,研制难度极大。项目组充分调研了国际小孔径四极磁铁研制现状,合理选择技术方案,精心优化,完成了磁铁物理设计并密切跟踪磁铁研制进展。超高梯度四极磁铁I型加工制造完成后,经旋转线圈测量磁场发现高阶磁场分量超差较大。项目组创造性地发明了在磁铁端部安装魔术指调节磁场的专利技术,成功实现了磁场质量的调节优化。四极磁铁既要实现超高梯度,同时又要保证磁场的超高精度是一项世界性的难题。魔术指技术能快速、有效地调节多极磁铁的高阶磁场分量,使得批量生产兼顾超高梯度和超高精度的四极磁铁成为可能。

超导四极磁铁低温垂直测试平台是国内首个能完成超导四极磁铁低温旋转线圈磁场测量的装置,它还能兼顾超导多极磁铁、超导扭摆磁铁的低温垂直测试和磁场测量,为未来研制超导多极磁铁和超导扭摆磁铁奠定了基础。

同时通过工艺测试的还有超高梯度四极磁铁性能样机、纵向梯度二极磁铁电磁铁、基于三坐标的磁场测量系统等重要设备。

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超高梯度四极磁铁I型等关键设备的研制成功是HEPS-TF加速器磁铁系统的重要阶段性成果,为光源项目的顺利开展奠定了基础。

低温垂直测试现场

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会议现场

超导磁体吊装入杜瓦

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现场测试

完成杜瓦、磁场测量系统与超导磁体总装

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