[发明专利]一种跳变磁铁

说明书

本公开提供了一种跳变磁铁，包括：金属盒(101)，其截面为U形结构，U形结构的开口处通过一大于U形结构底部面积的第一金属板(102)密封，以使金属盒(101)内部形成内腔室，第一金属板(102)一中心轴线上开设一缝隙(104)，用于入射带电粒子束流，作为带电粒子束流的横向通道；第二金属板(103)，与第一金属板(102)平行设置，且与第一金属板(102)相对面结构相同，第一金属板(102)与第二金属板(103)形成外腔室。该跳变磁铁可以形成高达数百高斯米的有效脉冲磁场，足以满足3.5GeV以下能量的电子与正电子的轨道斜率变化1mrad的跳变需求。

技术领域

本公开涉及圆形加速器技术领域，尤其涉及一种跳变磁铁。

背景技术

带电粒子圆形加速器的注入过程目标是为了储存较高流强，其工作过程中局部凸轨收缩使得随后的阻尼过程将入射束流送抵理想闭轨的接受度空间内。由于圆形加速器其非线性磁场的影响，带电粒子圆形加速器的横向动力学孔径往往具有不同的尺度。当动力学孔径足够大时，尤其是比带电粒子圆形加速器的物理孔径还大时，入射束流注入过程会比较顺利。随着圆形加速器，如储存环高亮度运行方式的发展，其动力学孔径逐渐变小。因此，凸轨注入过程会因多种因素扰动已存储束流的稳定运行。储存环的注入过程往往是将位于动力学孔径之外的注入束流送抵动力学孔径之内，否则储存环很难积累高稳定的储存束流。近年来也发展了一种注入系统，取消了凸轨磁铁，代之以一个脉冲高阶场磁铁，此种磁铁在储存束流理想闭轨邻域有较低磁场，对储存束团内核区域带电粒子的影响较小，但对储存束团外核区域的带电粒子仍有影响。在储存环运行状态满能量注入时，受到扰动的束团外核的粒子会丢失，升高了储存束流运行的本地噪声。因此能否在储存环的合适位置处安装一种新颖的with massless septum的脉冲磁铁，来实现对储存束团没有扰动的目标，成为加速器物理探索的热点课题之一。当脉冲磁场作用时间很短时，在储存环坐标系中考虑，且仅仅只对入射束流起作用时，是可能实现注入束流发射度瞬间缩小的目标，称这样的脉冲磁铁为跳变磁铁。但由这种跳变磁铁与常规脉冲切割磁铁组合而成的注入系统，对于动力学孔径非常小的圆形加速器，只有数毫米至数十毫米物理孔径真空管道，跳变磁铁的物理尺寸也必须有很小的整体尺寸。因此，必须设计一种小尺寸的有较高脉冲磁场的且能置于超高真空管道内部的跳变磁铁。

发明内容

本公开提供了一种跳变磁铁，包括：金属盒101，其截面为U形结构，在所述U形结构的开口处通过一大于U形结构底部面积的第一金属板102密封，以使所述金属盒101内部形成内腔室，所述第一金属板102一中心轴线上开设一缝隙104，用于入射带电粒子束流，作为带电粒子束流回旋中的横向收缩通道；第二金属板103，与所述第一金属板102平行设置，且与所述第一金属板102相对面结构相同，所述第一金属板102与第二金属板103形成外腔室。

该跳变磁铁设于真空管道105内，该真空管道105为该跳变磁铁提供其工作需要的真空环境。

可选地，所述金属盒的材料为无氧铜。

可选地，所述第一金属板102的材料为无氧铜。

可选地，所述第二金属板103的材料为无氧铜。

可选地，所述缝隙104的最小高度为0.3mm。

可选地，所述缝隙104的截面形状为方形、梯形或其组合中的一种。

可选地，所述第一金属板102与第二金属板103的间距为3.0～5.0mm。

可选地，所述内腔室接收励磁电流脉冲驱动，所述第一金属板102与金属盒101厚度大于所述励磁电流脉冲基波频率对应的趋肤深度的1.5倍。

可选地，所述第二金属板(103)接收励磁电流脉冲驱动，所述第二金属板103的厚度为所述励磁电流脉冲基波频率对应的趋肤深度的2～4倍。

可选地，所述第一金属板102与第二金属板103的高度为18～32mm。