磁六极透镜场分布的测定

本文介绍一种用于电镜透镜球差矫正系统中的磁六极透镜的磁场分布实验测定原理及方法,并给出较详细的测量数据。测量结果说明这种透镜内磁场分布是以3θ为宗量的正弦和余弦规律,随r的变化是二次方规律。     

电磁六极透镜场分布的边缘效应

电磁六极透镜场分布的边缘效应木崇俊窦菊英陈尔纲（云南大学物理系，昆明６５００９１）电子显微镜发展到现在，分辨率的提高受到电子透镜球差的严重限制。矫正球差成为电镜发展中亟待解决的问题，对矫正球差已有几种方案，其中用电磁六极透镜系统矫正球差是比较可行的方...     

六极球差矫正系统

从Scherzer1936年提出了关于旋转对称电磁透镜的球差不可能靠其本身场分布的设计而消除的理论以来,电子透镜的球差一直是限制电子显微镜分辨率的根本因素。虽然也有过一些采用非对称电子光学系统或其他方法矫正球差的工作,其中包括Scherzer本人建议的八极球差校正系统,但一直未能在高分辨率电镜上获得应用。近几年来,Crewe及其他一些人又提出了用六极透镜矫正球差的想法。在文献中Crewe证明了单一的六极透镜或两个六极透镜串连使用均不能形成矫正球差的条件。然而如果在两个六极透镜之间,装一弱的旋转对称透镜(图1)则可达到对矫正三级球差的条件。但三级以上像差的影响如何尚不清楚。本文详细推导了图1所示系统的三级像差及为矫正物镜固有三级像差的条件,并在Commodore—64微机上设计了计算该系统三极像差的程序“Sextupole—1”及计算包括三级像差在内直到五级以上像差的程序“Sextupole—2”。“Sextupole”—2程序还可用于同时计算矫正系统的各参数对实际矫正效果的影响。     

八极及六极磁场对彩色显像管白场均匀性的影响

本文围绕彩色显像管白场不均匀性问题，对偏转线圈上所采用的八极磁场及六极磁场彗差校正系统对白场均匀性的影响进行了对比分析与讨论，结果表明偏转线圈上所加八极磁场组件对光栅白场均匀性有较大的影响，其取舍是导致白场不均匀性的直接原因，在此基础上，给出了相应的解决办法。     

行波管；集成极靴式磁聚焦系统；磁感应强度；数值模拟

集成极靴式互作用系统在高频段行波管中有着巨大的应用潜力,而在其设计和应用过程中,最大限度地克服横 向磁场是一个十分重要的问题。介绍了集成极靴式互作用系统的结构单元、工作原理和比较优势;基于一段特定几何尺 寸的集成极靴式互作用系统,先定性分析了影响其磁场分布的关键参量,然后利用CST 静磁工作室详细研究了各个参量 的变化与其磁场分布的相互关系。计算结果不仅可以进一步加深对矩形磁钢磁场分布的认识,也为集成极靴式互作用系 统的在高频段行波管中的应用奠定了基础。     

衍射微柱透镜聚焦特性的严格电磁分析

利用时域有限差分(FDTD)方法作为严格电磁计算模式，分析了有限口径衍射微柱透镜衍射效率与透镜F数的关系。严格分析比较了在不同入射极化波(TE极化和TM极化)情况下，具有不同面型分布(连续面型和8台阶、2台阶量化面型)的微柱透镜衍射效率随透镜F数的变化，并且与传统标量理论进行了比较。结果表明，随着F数的减小，标量理论和严格矢量理论得到的透镜衍射效率之差逐渐加大；在大F数情况，TM极化波入射时微柱透镜的衍射效率要略高于TE极化波入射的情况。     

1MV微型单极靴投影镜的设计

用有限元程序设计了1MV高压压电子显微镜图象增强系统中的微型投影镜。设计中采用了Mulvey的单极靴投影镜。利用水冷时,透镜激励线圈绕组中的电流密度可达到3000安匝/厘米~2,透镜磁铁的直径可缩小到130毫米。透镜半投射角为12°时,图象边缘相对螺旋畸变小于3％。对实际加工出来的透镜进行了磁场测量,测得的轴上磁感应强度分布和计算值很好地符合。     

激光二极管线阵光束变换研究

推导出激光二极管线阵光束通过透镜系统的光强分布表达式，分析了出射光束的传输特性，设计一种凹柱透镜的光束变换系统得到一维均匀光强分布。此外，给出扩展角宽度的计算公式。     

基于有限元方法模拟电机旋转磁场

本文采用有限元方法对三相交流电机内部磁场的实际运动情况进行了模拟仿真,仿真结果很好地展示了电机磁场正反转的实现方法、不同极对致电机的磁场分布以及磁场旋转速度与极对数之间的关系.分析结果在教学中的应用可对学生掌握和熟悉电工学课程中三相交流电机内部磁场分布、正反转实现以及磁场旋转速度有一定的帮助.     

衍射微柱透镜轴向光强分布特性的严格电磁分析

衍射聚焦器件轴向光强分布的焦深和焦移特性，直接决定着系统接收面的装配误差和获得最佳的能量利用率。当器件的口径和面型特征尺寸可与照射波长比拟时，必须考虑光波与衍射器件的电磁作用。利用严格电磁分析方法——时域有限差分法，对有限口径衍射微柱透镜的轴向光强分布进行了严格分析，并且与传统的标量分析方法进行详细比较。分析比较了TE和TM极化波入射情况下，不同面型分布(8台阶，16台阶量化面型和连续面型)的衍射微柱透镜焦深和焦移特性与透镜F数的关系。结果表明透镜轴向光强最大点向透镜面偏移，焦移量的严格计算结果要大于标量计算结果，表明透镜的快聚焦特性，而二者得到的焦深量基本一致，同时两种理论方法都表明透镜焦深和焦移随F数的增加而增加。     

Field decay and snapback measurements using a fast Hall plate detector

In superconducting particle accelerators significant changes occur in tune and chromaticity during the injection of particles and their subsequent acceleration. This behavior is caused by the decay of magnetic field components in the superconducting accelerator magnets during injection and their so-called "snapback" to the original hysteresis curve during the first few seconds after the start of the energy ramp. The two effects are closely related to a spatially periodic modulation of all field components along the magnet axis. In order to avoid a loss of particles the sextupole component in the dipoles has to be compensated with a very high accuracy. Standard magnetic measurements using rotating coils do not have the time resolution required to completely resolve the snapback. For this reason we have developed a fast system for sextupole measurements consisting of three Hall plates mounted on a ring. A new calibration procedure for the first time allows quantitative results. The detector is used to measure decay and snapback as a function of several parameters in the operation cycle. The results obtained help to better understand the interaction between current distribution and magnetization in the coil.     

Electron optical aberration calculations in a homogeneous magneticdeflection system with curved axis at extra-large defection angles

In the authors' previous paper, variational deflection aberration theory has been developed for nonhomogeneous magnetic deflection systems with curved axes at extra-large deflection angles. Based on the variational deflection aberration theory, a magnetic deflection system consisting of a homogeneous deflection field and a homogeneous sextupole field has been further investigated in the present paper. For such a magnetic deflection system, both the Gaussian trajectory and all second- and third-order aberrations have been calculated analytically and been expressed by algebraic-trigonometric formulae suitable for computer computations. It is to be expected that the present research and computational results may be useful in designing high-performance magnetic deflection systems for high-definition television color picture tubes with self-convergence     

Inner triplet corrector package MQSXA for the LHC

The eight inner triplets of the LHC will each house a combined corrector magnet assembly, MQSXA, which comprises a skew quadrupole (MQSX) in line with nested skew octupole (MCOSX), octupole (MCOX), and skew sextupole (MCSSX) windings. These superconducting single-aperture magnet assemblies have a bore of 70 mm diameter, and the complete MQSXA assemblies are 530 mm long, have an outer diameter of 180 mm and an approximate mass of 90 kg. In the inner triplets the MQSXA assemblies are flanged to the end plate of the high gradient quadrupoles (MQX). This paper presents the main design features of the MQSXA and the experience gained with the prototype of the nested part of this magnet assembly, which has been built at CERN. The results of the training tests at 4.3 K and 1.9 K together with the cold magnetic measurements are given.     

一维阵列电子注平面聚焦系统磁场分布特性

针对平面集成行波管对一维阵列电子注聚焦的应用需求,设计了4通道电子注平面磁聚焦系统。将各通道磁场轴向和横向分量沿轴分布特征计算结果与测试结果进行对比,确认了Opera软件计算磁场分布特征的准确性。为与轴对称周期永磁(PPM)聚焦系统电子注通道内磁场分布特性进行对比,建立了轴对称PPM聚焦系统模型,测试结果与计算结果一致性较好。通过平面聚焦系统与轴对称PPM聚焦系统电子注通道内的磁场纵向和横向分布特性对比表明,两种聚焦系统电子注通道内纵向和横向磁场具有相同的分布特征,在离轴相同位置的圆周上横向磁场分量与轴向分量的比值均为B_x/B_z≈0.11,该平面聚焦系统可实现一维阵列圆形电子注的良好聚焦。     

电小线圈近场分析

天线的近场分析在近场通信(NFC)、电磁兼容(EMC)、阵列天线设计等领域越来越受到关注。准确高效的近场分析方法对于近场的分布控制和引导机制等有着重要的作用。本文针对典型天线磁偶极子(电小线圈)的近场进行了初步的理论研究,主要分析了磁偶极子的近场平均能量密度分布、有功功率和无功功率的关系和分布。并通过磁偶极子的场分量计算平均坡印廷矢量,从而定性分析了线圈"储能"和"辐射能量"的关系,同时根据平均坡印廷矢量给出了电小线圈的近场"储能"中能量流动的物理图像。本文还计算了磁偶极子的平均电场能量密度和平均磁场能量密度,并进一步分析了二者的分布以及比较了二者的大小关系。     

弓张式GMM发音振子径向磁场仿真分析

超磁致伸缩材料(GMM)发音振子是骨传导听觉装置的核心部件,该文提出了一种弓张式的GMM发音振子结构,并利用ANSYS软件对其内部磁场径向分布进行了有限元仿真和分析。结果表明,振子中间部分磁场强度和均匀性最好,弓张结构磁导率的变化对两端磁场分布的均匀性影响较大,为满足磁场强度和均匀性要求,弓张结构应优先选用镍铁合金材料。     

基于磁势梯度与高斯过程的空间磁场构建方法

构建准确的空间磁场是实现地磁室内定位的基础,针对传统构建模型未考虑磁场分布规律,导致其构建磁场精度差的问题,本文提出了基于磁势梯度与高斯过程的磁场构建方法.首先,将磁势梯度和磁场的关系中引入高斯过程,并用平方指数核函数的空间梯度与地球磁场分布的方差和作为高斯过程核函数;然后,将带有约束的超参数优化问题转换为无约束优化问题,并利用Rprop算法优化超参数;最后,通过仿真分析了新方法相比于传统方法的优势,讨论了超参数对构建精度的影响,并且使用三轴矢量磁传感器,分别在小区域较强磁场异常环境、开阔区域强磁场异常环境和弱磁场异常环境中开展磁场构建实验,结果证明提出的方法能够用于真实环境下空间磁场的准确构建.     

大型疏绕螺线圈组磁场的仿真与测试

为解决低频强磁场模拟试验设备中磁场发生线圈为一大型疏绕螺线圈组,其磁场分布无法利用现有的适用于密绕情形公式进行计算的实际问题,采用Ansys仿真对其磁感应强度及其均匀性进行了计算和分析,并结合试验测试进行了验证。研究结果表明,低频强磁场模拟试验系统为相关技术指标和磁场受试空间的确定提供了直接依据。     

Transport of electron beams in periodic permanent-magnet focusing systems with nonharmonic distribution of the magnetic field

The results of the study of the transport of electron beams in periodic magnetic fields are presented for the case when the distribution of the magnetic field is essentially different from a sinusoidal distribution in different parts of the drift channel. An easy-to-implement nonharmonic distribution of the magnetic field is found. This distribution ensures a small ripple of the envelope of a high-intensity electron beam. The results of application of combined periodic permanent-magnet (PPM) focusing systems in high-powered pulse travelingwave tubes (TWT) are presented for the TWTs having a slow-wave structure that is superposed with the pole pieces of the PPM focusing systems.     

一种高频脉冲磁场测量装置的制作与应用

本文结合具体的高频脉冲磁场测量要求,设计制作了一种基于法拉第电磁感应原理的磁场测量装置,较为详细 地描述了设计思路和制作过程,并对一空芯脉冲变压器中频率为20k-30kHz,幅值约为0.01-0.02T 的磁场信号进行了测量, 给出了测量得到的变压器内部磁场时空分布的实验结果,测量结果与软件模拟结果基本一致,能够较为准确的反映待测 磁场的时空分布。