优化偶极电磁铁结构：重离子碰撞垂直会聚分离系统的磁场设计

本文深入探讨了在重离子对撞机上下环粒子束垂直会聚分离系统中直接偶极电磁铁的磁活动部分结构设计的关键技术。作者Andriy Getman博士，来自国立技术大学"哈尔科夫工艺学院"的理论电气工程系高级研究员，报告了他们在设计过程中对磁轭和超导绕组的优化策略。 首先，研究关注于磁轭和超导绕组结构的优化，目的是降低高次谐波的贡献，确保在电磁铁 Kong径内提供一个均匀的磁场。Kong径是关键的物理参数，它定义了磁场强度的分布特性。通过二维建模，研究人员对不同变体的磁感应横向投影进行了详尽分析，以理解电流变化对电磁参数稳定性的影响，特别是对于磁轭饱和区域的磁化值。 磁轭和绕组的尺寸、长度与磁感应的三次平均积分谐波有着密切的关系，这些谐波对磁场的均匀性产生影响。通过实验和数值模拟，作者发现采用双层绕组设计显著提升了磁参数的稳定性，同时将三次平均积分谐波的贡献减少了一半，从而减少了磁场异质性。 在磁感应器的初始几何参数基础上，设计团队以最小化磁感应的平均积分系数为目标，对电磁体的磁活动部分进行了结构优化。他们强调了优化设计对于提高磁性能和保证磁场质量的重要性，特别是在对粒子束的精确控制中。 这篇研究论文提供了关于如何通过精细设计实现高性能直接偶极电磁铁的关键技术，这对于粒子束的垂直会聚分离系统至关重要，能够确保粒子束的高效传输和精确操控，从而推动了粒子物理学实验的进展。