[发明专利]一种磁场梯度可调变的二四极组合磁场弯转磁铁

说明书

本公开提供了一种磁场梯度可调变的二四极组合磁场弯转磁铁，包括：磁轭、一对磁极、补偿磁块、主励磁线圈和次励磁线圈；对于每个所述磁极，其根部装配有所述次励磁线圈，其头部装配有所述主励磁线圈，在所述主励磁线圈的外围设置有所述补偿磁块。本公开的磁场梯度可调变的二四极组合磁场弯转磁铁，具有较宽范围的均匀的磁场梯度，甚至是均匀磁场梯度变化率不为零的磁场梯度，并且具有就地校正色品性能。

技术领域

本公开涉及加速器领域及带电粒子输运领域，尤其涉及一种磁场梯度可调变的二四极组合场弯转磁铁。

背景技术

圆形带电粒子加速器问世以来，就提出了粒子横向运动的弱聚焦理论。描述径向x和轴向z的横向运动轨道方程为：

其中，s为轨道坐标，ρ为圆弧轨道半径，p为粒子动量，B_z为使得粒子沿圆弧轨道旋转的磁场，n称为磁场降落指数。为了使得粒子能够稳定地加速，要求磁场降落指数满足的条件为：

0n1

从上世纪五十年代美国学者库兰特教授提出交变梯度聚焦理论之后，提出磁场降落指数可以远离0n1区域的强聚焦概念，现代圆形加速器大多采用强聚焦概念。此理论中，引入了磁场梯度的概念，即

磁场梯度的单位为T/m。并且引入了聚焦强度的概念，单位为m^-2(在米千克秒制中)，

或(在混合单位制中)

此式中，Bρ称为磁刚度，单位为Tm。当k0，即K0时，磁场对径向运动有聚焦作用，对轴向运动有散焦作用；当k0，即K0时，磁场对径向运动有散焦作用，对轴向运动有聚焦作用。库兰特教授的论文阐述了，当k0和k0的两种磁铁排列合适时，对加速器的束流横向运动有很强的聚焦作用，被加速束流的包络可以很小，储存束流的真空管道尺寸可以降低一至二个量级，磁场的孔径大为降低。这样，建造同样能量的加速器的费用大为降低。当时，为了获得高磁场梯度，将引导粒子做回旋运动的二极磁场与有聚焦作用的四极磁场分离开来，实行分离作用的磁聚焦结构。

近十年，各地先进同步辐射光源储存环建造，为了降低束流的包络，开始利用k0，即K0时磁场对轴向运动有聚焦作用的概念，在弯转磁铁中添入k0的四极磁场的成分。这样做，有利于降低束流的发射度(束流包络)。近几年在先进光源储存环中，开始使用具有二四极组合磁场的弯转磁铁，以降低束流发射度。但是，现有的具有二四极组合磁场的弯转磁铁的四极磁场分量不可调变，即弯转磁铁的磁场梯度往往不具有可调变性能。

公开内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述技术问题，本公开提供了一种磁场梯度可调变的二四极组合磁场弯转磁铁。

(二)技术方案

本公开提供了一种磁场梯度可调变的二四极组合磁场弯转磁铁，包括：磁轭、一对磁极、补偿磁块、主励磁线圈和次励磁线圈；对于每个所述磁极，其根部装配有所述次励磁线圈，其头部装配有所述主励磁线圈，在所述主励磁线圈的外围设置有所述补偿磁块。

在本公开的一些实施例中，对于每个所述磁极，其内侧磁面为斜面，其外侧磁面为拟式双曲线面。

在本公开的一些实施例中，对于每个所述磁极，其内侧磁面为斜面，其外侧磁面为平滑连接的多段拟式双曲线面。

在本公开的一些实施例中，所述拟式双曲线符合公式(1)所示的函数：