Сверхпроводящий 49-полюсный генератор синхротронного излучения с полем 3.5 Тл

• Автор: Кузин, Максим Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Содержание
Введение
Обзор

Постановка задачи

1 Магнитная система вигглера

1.1 Выбор геометрии магнитной системы

1.2 Центральный полюс вигглера

1.2.1 Выбор сверхпроводящего провода

1.2.2 Выбор формы обмотки и оптимизация величины тока для получения максимального поля

1.2.3 Схема питания двухсекционных обмоток

1.2.4 Конструкция и технология изготовления центральных полюсов

1.2.4.1 Требования к конструкции центрального полюса
1.2.4.2 Изготовление прототипа центрального полюса
1.2.4.3 Станок для намотки катушек
1.2.4.4 Технологический цикл намотки катушки
1.3 Магнитопровод
1.3.1 Расчет магнитопровода
1.3.2 Основные особенности конструкции магнитной системы
2 Криогенная система вигглера
2.1 Конструкция криостата
2.1.1 Внешний бак криостата и медные экраны
2.1.2 Гелиевый объем вигглера
2.1.3 Система заливки и газоотвода
2.2 Вакуумная камера
2.3 Захолаживание вигглера
2.4 Охладители экранов и ожижители гелия
2.5 Подвески из кевлара
2.6 Оптимизированные токовводы
3 Измерение интегралов поля методом натянутой проволочки
4 Испытания магнитной системы
4.1 Испытание прототипа вигглера
4.2 Магнитные измерения прототипа
4.3 Испытания вигглера в собственном криостате
4.4 Испытания вигглера в ЕЬЕТТНА, Италия
5 Синхротронное излучение из вигглера
Заключение
Литература
Введение
Актуальность темы
Многие источники синхротронного излучения (СИ) были разработаны в свое время для решения конкретных задач, например рентгенолитографии, материаловедения, изготовления микроструктур. Исходя из требований для этих методик проектировалась структура накопителя, выбиралась рабочая энергия электронного пучка, величина магнитного поля в поворотных магнитах, которые определяют энергию квантов спектра СИ. Одним из важных критериев при выборе магнитной структуры накопителя являлась и стоимость установки. Однако в последнее время появились задачи, для которых необходим более коротковолновый участок спектра СИ и больший поток рентгеновских квантов по сравнению с излучением из обычных поворотных магнитов. Весьма эффективным способом повышения жесткости спектра СИ уже существующих накопителей является постановка на них специальных вставных устройств (“insertion devices”), создающих на данном участке орбиты накопителя знакопеременное магнитное поле, позволяющее концентрировать в малый телесный угол излучение с достаточно большого участка траектории. Использование вигглеров (специальных многополюсных магнитов со знакопеременным магнитным полем) для генерации СИ в настоящее время привлекает повышенное внимание во многих ведущих мировых центрах синхротронного излучения. В связи с этим значительные усилия направляются на создание вигглеров с максимально возможным значением магнитного поля для сдвига спектра

пустимая величина отношения длины полюса к магнитному зазору, которая определяется свободным пространством, необходимым для транспортировки электронного пучка. В нашем случае для получения магнитного поля величиной не менее 3.5 Тл на орбите электронного пучка с требуемым вертикальным зазором 16.5 мм и длиной полюса 32 мм еще возможно использовать провод на основе сплава №>-Ті.
В качестве сверхпроводящего провода для изготовления обмоток центрального полюса был выбран круглый №)-Ті провод, находящийся в медной матрице. Соотношение сечения меди к сечению сверхпроводника составляет
0.43. Наружная поверхность провода изолирована полиэфирэмидным лаком. Таблица 3 представляет характеристики этого сверхпроводящего провода.
Материал сверхпроводника ИЬ-Ті
Отношение сечения ЫЬ-ТпСи 0.
Диаметр (без изоляции/с изоляцией), мм 0.87 / 0.
Материал изоляции Полиэфирэмидный лак
Количество сверхпроводящих жил 8
Критический ток для поля 7 Тл, А
Таблица 3 Характеристики выбранного сверхпроводящего провода
На рисунке Рис. 7 показана зависимость критического уровня магнитного поля от тока в сверхпроводящем ЫЬ-Т1 проводе при температуре 4.2 К.