2-28 低横向磁场分量的螺线管线圈的设计

代志勇 刘承俊 祝文军 张开志 章文卫

　　螺线管线圈质量直接关系加速器的出束品质和束流脉冲聚焦打靶质量。从原理上分析，空间电荷效应、加速间隙场波动、束心横向运动的发展等均会造成束品质变坏，其中最重要的是束心横向运动的发展，它有两种模式：Corkscrew运动和BBU不稳定性。束心横向运动起源于束的初始偏心，发展于束在加速器传输过程中输运磁场的磁轴、束管道几何轴、束轴三轴的对中偏差以及输运磁场与束包络的失配。磁场失配可以通过调试使之基本匹配，而三轴对中偏是硬性条件，只有通过研制设计低横向磁场分量的螺线管线圈和高精度定位安装对中技术来解决。

　　螺线管线圈的磁轴与几何轴的对中偏差可以分解为两层含义：磁轴倾斜和磁轴错位，它是由于螺线管线圈绕线走向的不合理、绕组的某些形变、畸变以及导线引出头等杂散电流产生的横向场引起的。为了削弱横向场又不对轴向场产生较大影响，设计中采用在线圈铝衬筒外表面的定位槽中间隔经缠绕一种高磁导率的软磁带-磁校直器。解析分析表明，引入磁较直器前后横向场之比约75，说明磁校直器对减小线圈的横向场具有相当的作用。脉冲管线法测得的这种新型螺线管线圈的磁轴倾斜<1mrad，磁轴错位≤0.2mm。

　　磁校直器的引入使线圈的横向磁场分量大大减小，提高了几何轴与磁轴的对中精度，每个线圈再装配相角成p/2的两对正弦/余弦校正线圈，能产生任意相角的横向均匀场，用以校正三轴之中束轴的偏差。正弦/余弦校正线圈以印刷电路板刻蚀而成，体积小，安装方便，能产生约28Gs/(10A电流)的峰值校正场，该场在线圈半径的40％，即5cm以内均匀度为1%。线圈平面图见图1。