多目标遗传算法在波荡器垫补中的应用

波荡器性能一般有多个指标要求,而这些指标往往是相互冲突的,因此在磁场垫补时难以对垫补量进行精确推算,导致磁场垫补耗时和低效。为解决该问题,本文将多目标遗传算法应用于波荡器磁场垫补量推算,并对波荡器U38-S磁场进行了垫补。根据波荡器磁场垫补结构建立了计算模型,并阐述了计算模型中的主要问题,给出了U38-S磁场的垫补过程。经过3次磁场垫补,U38-S的轨迹中心偏差、相位误差和峰峰值误差分别减小到0.15 mm、1°和0.49%。由于遗传算法本身具有较强的可扩展性,本文所用方法也可应用于其他类型波荡器的磁场垫补。     

SSRF波荡器EPU148动力学积分场效应磁场垫补

阐述了减少"APPLE(Advanced Planar Polarized Light Emitter)-II"型可变椭圆极化波荡器动力学积分场效应的"L-Shimming"垫补方法的原理。优化设计了上海光源"梦之线"光束线站波荡器EPU148磁场垫补方案,磁场实际测量结果和模拟计算结果基本一致,误差小于最大垫补量的10%,垫补后动力学积分场效应对束流的影响减少一个数量级。机器研究结果显示,波荡器EPU148所有工作磁气隙和所有工作相位下引起的工作点漂移小于0.001,对束流注入效率基本没有影响,证明了其动力学积分场效应垫补是成功的。     

波荡器磁场误差对其自发辐射的影响模拟研究

波荡器由多个单磁块组成,磁块不可避免的剩磁离散性和尺寸离散性是引起波荡器磁场误差的根本原因。波荡器磁场误差将影响波荡器自发辐射谱的质量。本文给出一种新的单磁块磁场、波荡器磁场及自发辐射的模拟方法,从单磁块磁场模拟人手,使用正态分布随机数发生器产生多组不同剩磁或者不同尺寸的单磁块,再由这种方式产生的单磁块组成波荡器,然后计算自发辐射,从而研究波荡器磁场误差对自发辐射的影响。     

上海光源真空内波荡器积分场垫补中模拟退火算法的应用

上海光源真空内波荡器(IVU-25)系我国第一台真空内波荡器,由我所设计和研制。该波荡器采用混合型磁体结构,共80个磁周期,周期长度25mm,最小工作磁间隙7mm,最大峰值磁场强度0.94T。波荡器磁块的剩磁离散性及安装机械公差等因素会引起积分场误差从而影响储存环工作状态。在波荡器积分场多极分量垫补过程中,我们用模拟退火算法优化一次积分场分布来垫补多极分量,结果表明积分场多极分量均达到设计指标。     

SSRF波荡器的渡越辐射特性研究

通过解析分析和数值模拟计算,对上海同步辐射装置(SSRF)波荡器U9.0在红外及远红外波段(波长范围8200μm)的渡越辐射谱通量密度角分布、亮度等特性进行了研究,并探讨了电子束发射度、能量散度及波荡器磁场误差对渡越辐射谱亮度的影响。结果表明,SSRF U9.0的红外及远红外渡越辐射通量密度最高可达351013Photons/(smrad2BW),收集角φ=0.23mrad,且通量密度随电子上的发射度、能散和波荡器磁场误差等的变化很小。     

上海软X射线装置中纯永磁移相器的积分场垫补

X射线自由电子激光(Free-electron Laser,FEL)达到饱和功率输出时所需要的波荡器总长度为数十米甚至上百米,目前国内外研制的波荡器只能分段加工,且每段长度一般在5 m以内。为了保证两相邻波荡器间辐射光的相位相互匹配,通用的设计是在相邻波荡器之间增加移相器。移相器的加入不应对电子束流产生影响,其产生的磁场沿束流方向的一二次积分必须达到技术要求。由于移相器较短,二次积分较小,可不予考虑。在不考虑永磁块非线性的基础上,导出了纯永磁移相器的磁场一次积分以及调整移相器中某些磁化块的高度和倾斜角度产生的磁场一次积分变化量的解析表达式。利用这种方法对上海软X射线自由电子激光装置中的5台移相器做积分场垫补,使得每台移相器的磁场一次积分在好场区内都小于20 Gs·cm,满足工程设计要求。     

一种使用磁场相机的混合波荡器磁化块排序方法

描述了一种考虑了磁化块局部磁矩不一致性的混合型波荡器磁化块初始安装排序方法。该方法基于独特设计的磁场相机,该相机用来扫描测量波荡器磁化块南北极附近的场图。排序优化流程为:由磁场相机所测得磁化块南北极附近场图推算出该磁化块内的局部磁矩误差分布,通过三维模拟计算得出含有局部磁矩误差的磁化块安装在波荡器梁上后对波荡器磁场的影响,最终依据这些影响数据对磁化块进行排序。该方法在一台短周期混合型波荡器样段上进行测试,所得结果表明在优化后的半周期积分场误差离散性明显小于未优化的情况,从而确认该方法是有效的。     

SC200超导回旋加速器磁场垫补方法研究

考虑磁铁材料的非线性、不均匀性以及有限元数值计算的精度有限,在设计主磁铁时都留有一定裕量,在完成磁铁加工组装后,根据磁场的实际测量结果对磁铁进行垫补获得理想的目标磁场分布,这样可以保证工程稳妥实施。因此磁铁垫补是加速器主磁铁设计制造的一个重要环节。本文基于SC200主磁铁模型,利用有限元分析软件TOSCA,首先研究了不同的磁极切削参数对中平面主磁场的响应影响;其次考虑到相邻切槽对中平面磁场影响的叠加效应,从理论上推导出一种求解垫补量的方法;最后通过模拟的方法验证了磁场垫补的可行性,为将来实际磁场垫补提供了有效的依据。     

超灵敏小型回旋加速器质谱计磁场测量与磁场非电垫补中计算机的应用

介绍了在超灵敏小型回旋加速器质谱计上进行的磁场测量与磁场非电垫补工作中计算机的应用.包括磁场测量控制、磁场测量后处理、磁场激励控制和磁场非电垫补的计算及数据处理工作,并给出磁场非电垫补所达到的结果.     

超灵敏小型回旋加速器质谱计磁场测量与磁场非电垫补中计算机的应用

介绍了在超灵敏小型回旋加速器质谱计上进行的磁场测量与磁场非电垫补工作中计算机的应用,包括磁场测量控制,磁场测量后处理,磁场激励控制和磁场非电垫补的计算及数据处理工作,并给出磁场非电垫补所达到的结果。     

基于台阶垫补的磁场优化算法研究

在回旋加速器磁铁设计过程中,磁场优化是非常重要的一个环节。由于加速器磁铁的磁场响应随着磁极台阶高度变化呈现非线性的特点,使得在优化复杂的磁场时,计算过程复杂、时间成本高且需要手动迭代。以1台圆形轴对称磁铁垫补为例,发展了磁场优化算法。利用三维电磁场仿真软件CST和数据分析软件MATLAB,研究了单个台阶垫补块对中心平面上不同半径处磁场幅值的影响,实现了一种自动优化磁场的算法,并以磁场降落指数为0.2的磁场为优化模拟实例,最终求得了对应的磁极台阶高度,证明了本算法的可行性和便捷性。     

Development and application of a new method to shim first harmonic in compact cyclotron

In order to adequately eliminate 1st harmonic in the magnetic field of the compact cyclotron, CIAE has developed a 1st harmonic shimming method that can be applied to the four-sector compact cyclotron. The amplitude of the 1st harmonic can be reduced by adjusting the azimuthal width of the shimming bars at both sides of the sector in this method. Based on the beam dynamics requirement on the amplitude of 1st harmonic, the principle of 1st harmonic shimming method is illustrated through numerical analysis, and meanwhile, the shimming has been implemented on the magnet of CYCIAE-CRM by processing the azimuthal width using NC milling machining. The shimming result shows that it satisfies the requirement of beam dynamics. The shimming effect using this method is also analyzed and expounded in detail. The extension of this method is conducted so that it can be used to shim β_θ at the median plane induced by the installation error of the upper and lower sector poles.     

Mapper Design for CYCIAE-100 Project

There is a big range of magnetic field in the compact cyclotron, and the error caused by magnetic measurement in the main field will directly affect the shimming to magnetic field. Above all, in view of the fact that the tiny error deviating from the ideal field will exert a severe influence on the beam, it is critical to raise the precision of measurement to a high level.     

Detailed Magnetic Field Measurement on a Hybrid Undulator for the JAERI FEL

A planar hybrid undulator was constructed for the JAERI PEL. In order to evaluate the performance of the undulator, magnetic field of the undulator was mapped by a detailed field measurement system. The field map obtained experimentally was compared with the map calculated by computer. The undulator field was found to be sinusoidal in the longitudinal direction and almost flat In the transverse direction. The performance of the undulator was found out to be sufficient to lase the JAERI FEL, because the irregularity of the field pattern of the undulator is sufficiently small.     

上海光源EPU100中横梁变形的分析与计算

上海光源EPU100是一台APPLE-Ⅱ型可变椭圆极化波荡器,其磁结构由四排磁排列组成,其中两排对角线上的磁排列可沿纵向移动,从而产生不同的磁场分布以满足各种极化模式的要求.随着磁排列在纵向上的相对移动,磁排列间的磁力大小和方向会发生变化,从而引起横梁不仅在垂直方向而且在水平方向产生不同的变形.本文通过对不同相位下不同磁力所引起滑动梁的变形进行分析研究,得到与实测变形一致的等效横梁力学模型.     

BP神经网络改进算法在核电设备故障诊断中的应用

根据训练误差大小自适应调整神经元输入特性参数,并应用改进的遗传算法对神经网络的权值和隐含层数目进行优化,对传统的人工神经网络误差反传算法进行了改进,使训练算法的收敛速度大大提高.将人工神经网络技术和改进的BP网络训练算法应用于核电设备故障诊断,并以核电蒸汽发生器U形管破裂为例,建立了故障诊断模型.仿真结果表明,该算法的应用是可行的.     

基于非支配排序遗传算法的辐射屏蔽多目标优化方法研究

为提高反应堆辐射屏蔽结构设计效率与设计性能,减少传统辐射屏蔽设计方法的主观经验影响。本文基于非支配排序遗传算法对反应堆屏蔽结构开展多目标优化方法研究,并开发了反应堆辐射屏蔽多目标优化计算分析程序;利用典型反应堆辐射屏蔽结构模型对此优化方法和计算程序开展了初步验证。结果表明,非支配遗传算法可正确有效地用于辐射屏蔽结构的设计,优化效果显著。