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主题：【原创】磁场系统（Magnet System）

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发表于：2010/06/11 14:18:52 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
磁场系统提供被加速的带电粒子在所控制的轨道中做圆周运动所需要的磁场强度，由磁铁、线圈、磁场电源配给系统（Magnet Power Supply PSMC）等组成。

    现代医用回旋加速器的磁场结构设计根据粒子动力学和LH Thomas的轴向聚焦理论采用与传统回旋加速器的平面磁极不同的扇形磁极，其形成的深谷磁场代替了传统的匀强磁场。常用的扇形磁极有直边扇形磁极、螺旋扇形磁极和分离扇形磁极等。

回旋加速器的磁体常见的有方形和C形两种结构，前者由两个横梁和两个立柱组成的磁轭加上两个磁极构成，是普通回旋加速器普遍采用的结构。而分离扇形的等时性回旋加速器则常采用后者，它可提供较多的空间来安放束流的其它设备。回旋加速器的磁铁通常由含碳量极低的工业纯铁或低碳钢制成。

回旋加速器的工作磁场B愈高，其基本造价就愈低。从经济的观点看，B愈高愈好。然而，磁场过高时，磁体钢材的导磁率将迅速下降，发生“磁饱和”现象，此时不仅磁体激磁的效率大大下降，从而可使造价和运行费用反而升高，更重要的是磁场的分布将随激励水平的高低而发生显著变化，这将会给加速离子能量和品种的调节造成巨大的困难。因此，通常将B选择在1.2~2.0T之间。离子种类和能量固定的加速器的磁感应强度往往选在2.0T附近，离子和能量可变的加速器则选择在低限附近。

回旋加速器的磁铁通常用磁钢的锻件制成，也可用若干厚钢板迭焊后再进行加工而制成。为了达到高的磁感应强度B，所用的材料必须是饱和磁感应强度高的磁钢。钢材中的杂质（主要为碳）可造成饱和磁感应强度下降，因此通常采用含碳量极低的工业纯铁（“阿姆科”软铁）或低碳钢作为回旋加速器主磁铁铁芯的材料。

近年来，由于超导磁体技术的进展，已成功地将该技术应用于回旋加速器，建成了超导回旋加速器，这类加速器的磁体主线圈是用铌钛和铜的合金材料制成。当液氮将线圈冷却到4.2K时，通过的电流高达34000A，可产生约5.0T的强磁场。在这样的条件下，回旋加速器的尺寸只是常规型的1/3~1/2左右，而磁体的运行费用仅为常规的1/10。
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2010/6/11 14:25:37 Last edit by mfwang
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