一种束流线磁铁屏蔽装置和屏蔽方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种束流线磁铁屏蔽装置，该磁铁屏蔽装置对称布设在加速器束流线磁铁组件两侧；每一侧磁铁屏蔽装置包括用纯铁材料制成的开缝薄板、开缝薄板上下两端的横板、上下两端横版上的加强筋，上下两端加强筋与磁铁之间的连接板，其中开缝薄板上纵向开设的多个条状缝隙；所述束流线磁铁屏蔽装置在满足磁屏蔽效果达到可承受的设定要求时、还同时满足温度值设定要求、机械强度设定要求；还公开了一种方法：根据磁屏蔽设定阈值设计屏蔽板的厚度、根据温度设定阈值设计板子的开缝条目、长度、间隔；测量屏蔽板的刚度，如果刚度不够则布设加强筋。本发明专利技术有效的屏蔽了束流线磁铁外泄的磁场，减小束流线磁铁磁屏蔽板上磁场产生的涡流。

A shielding device and method of beam line magnet

【技术实现步骤摘要】
一种束流线磁铁屏蔽装置和屏蔽方法
本专利技术属于加速器
，具体涉及一种束流线磁铁屏蔽装置和屏蔽方法。
技术介绍
超导回旋加速器的中心区磁场强度达到约2～3T，在主磁铁的附近的漏磁场会有约500Gs～2000Gs。这些漏磁场会对加速器周围的元器件工作产生影响，例如分子泵、低温泵、真空阀门等运动的元器件都会受到漏磁场的影响，常规的分子泵、低温泵等均要求工作磁场环境强度低于50Gs。针对目前束流线磁铁磁力线外扩，影响束流线磁铁附近加速器元件正常使用的问题，现有技术曾经采取在加速器主磁铁周围增设纯铁制做的磁场屏蔽板的方法，此方法虽然可行，但磁场屏蔽绝不是单一参数所能奏效的，而是多种参数相互牵扯、互相制约的，例如，如果只是单纯通过加厚磁屏蔽板的方法解决磁场泄漏问题，虽然漏磁问题解决了，但会带来很多副作用：当磁屏蔽板厚度较大时，就会使得磁屏蔽铁板内产生涡流过大而使得温度升高、导致周围元器件因受热超过额定值而损坏，这样虽然磁泄漏问题解决了、但又产生了新的问题；如果为了减少涡流而将磁屏蔽板厚度减小时，虽然涡流问题解决了，但又会因为板子太薄而影响磁场屏蔽效果；当为了保证磁屏蔽效果而不再将板子的厚度减小而采用其他方法减小涡流，例如：在磁屏蔽板上开设一定数目的缝隙减少涡流时，当缝隙开得太少时涡流得不到消减、当缝隙开得太多时、例如极端情况下缝隙之间几乎没有间隔时，仍然会影响磁屏蔽效果；当保证板子不能太厚和保证开缝条数不能太少时，开缝薄板的机械强度又会出现问题，由于强磁场的影响，虽然条缝方向和磁力线方向平行，但是由于板子比较薄，磁场力长期作用于开缝薄板上同样会使得开磁屏蔽板沿着磁力线方向产生变形。综上，现有技术在解决磁屏蔽问题的同时，解决涡流问题和机械强度问题、找出一个三者的平衡点，目前这个平衡点还没有找到。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种束流线磁铁屏蔽装置和屏蔽方法，目的在于解决现有技术不能在磁屏蔽、涡流、机械强度三方面同时达到设定要求，致使顾此失彼的问题。本专利技术为解决其技术问题采用以下技术方案：一种束流线磁铁屏蔽装置，该磁铁屏蔽装置对称布设在加速器束流线磁铁组件两侧：一侧对应加速器束流入口、一侧对应加速器束流出口；每一侧磁铁屏蔽装置包括用纯铁材料制成的开缝薄板、开缝薄板上下两端的横板、上下两端横版上的加强筋，上下两端加强筋与磁铁之间的连接板，其中开缝薄板上纵向开设的多个条状缝隙；其特征在于：所述束流线磁铁屏蔽装置在满足磁屏蔽效果达到可承受的设定要求时、还同时满足薄板开缝降温温度值达到可承受的设定要求、还同时满足薄板薄板机械强度达到可承受的设定要求。所述磁屏蔽效果达到可承受的设定要求，既是开缝薄板厚度保证束流线磁铁线圈通电时漏磁场小于50高斯；所述开缝降温温度值达到可承受的设定要求，既是所述开缝薄板纵向开设的多个条状缝隙保证束流线磁铁线圈通电时开缝薄板温度小于50摄氏度，同时所述开缝数目为保证开缝薄板温度小于50摄氏度时达到最小的条缝数目；所述开缝薄板机械强度达到可承受的设定要求，既是所述磁铁屏蔽装置上端和下端的加强筋为保证开缝薄板的机械强度，束流线磁铁线圈通电时开缝薄板振幅小于0.1mm。所述对称布设在加速器束流线磁铁组件两侧的磁铁屏蔽板，每一侧磁铁屏蔽板又分为上下两部分、分别布设在垂直于束流方向的加速器真空室入口的入口真空管道上方和下方位置、以及布设在加速器真空室出口的出口真空管道和出口准直真空管道上方和下方位置；所述磁屏蔽板上纵向开设的多个条缝方向与磁力线方向平行；所述磁屏蔽板上端加强筋和下端加强筋两端连线的方向为磁力线的方向。所述磁屏蔽板厚度为5mm，采用电工纯铁DT4作为磁屏蔽材料；所述磁屏蔽板上纵向开设的多个条缝数目为20个，缝隙宽度为1mm，缝隙长度为50mm，缝隙间距为10mm；由于磁屏蔽板厚度较薄，为保证磁屏蔽板机械强度，在磁屏蔽板与加速器束流线磁铁间均布焊接6块加强筋。一种束流线磁铁屏蔽装置的束流线磁铁屏蔽方法，其特征在于：开缝薄板的结构确定包括以下步骤：步骤一、设定开缝薄板的厚度；步骤二、磁铁线圈通电励磁；步骤三、测量开缝薄板的外磁场；所述外磁场既是开缝薄板远离磁铁磁场一侧的磁场，而非相对磁铁磁场的一侧的磁场。步骤四、检测开缝薄板磁场是否小于50高斯，如果不是，增加薄板的厚度，然后返回步骤三；如果是，转向步骤五；步骤五、测量开缝薄板的温度；步骤六、开缝薄板温度是否小于50摄氏度，如果不是，增加缝隙数量，如果是，转向步骤九；步骤七、增加缝隙数量后重新测量开缝薄板外磁场；步骤八、开缝薄板磁场是否小于50高斯，如果不是，减小缝隙数量，如果是，转向步骤九；步骤九、测量开缝薄板刚度；步骤十、开缝薄板振幅是否小于0.1mm，如果不是，增加加强筋数量，然后返回步骤九，如果是，转向步骤十一；步骤十一：按此结构设计开缝薄板。本专利技术的优点效果1、本专利技术通过将磁屏蔽板厚度设计为5mm、将磁屏蔽板上纵向开设20个条缝、缝隙宽度为1mm，缝隙长度为50mm，缝隙间距为10mm、通过在磁屏蔽板与加速器束流线磁铁间均布焊接6块加强筋，兼顾了磁屏蔽、温度值、机械强度三者利益、达到三者结合的最优效果，组合以后各个部分相互支持、相互依赖，解决了现有技术不能在磁屏蔽、涡流、机械强度三方面同时达到设定要求，致使顾此失彼的新的技术问题。2、本专利技术有效的屏蔽了束流线磁铁外泄的磁场，保证束流线磁铁附近加速器元件的正常使用；有效的减小束流线磁铁磁屏蔽板上磁场产生的涡流，解决磁屏蔽板使用时温度过高的问题；结构简单，通用性强。附图说明图1为本专利技术束流线磁铁屏蔽装置结构图；图2为本专利技术束流线磁铁屏蔽装置应用效果立体图；图3为本专利技术束流线磁铁屏蔽装置应用效果正视图；图4为本专利技术束流线磁铁屏蔽装置磁屏蔽效果图；图5为束流在加速器束流线磁铁组件中运动方向示意图；图6为本专利技术束流线磁铁屏蔽方法流程图；图中：1：加速器束流线磁铁组件；2：加速器束流线磁铁；21：磁极；22：吊环；23：靶标；24：连接件；25：磁轭；26：线圈；27：加强筋；28：磁屏蔽板；28-1：开缝薄板；28-2：横板；28-3：加强筋；28-4：连接板；28-5：缝隙；31：真空室出口真空管道，32：真空室准直真空管道，33：真空室入口真空管道；4：可调支架；5：线圈通电时束流理论运动方向；6：线圈未通电时束流理论运动方向。具体实施方式本专利技术设计理1、三者结合设计原理。第一、因为要兼顾磁屏蔽、温度、机械强度三者利益，因此本专利技术不适合设计成三个方面的某一方面达到最优，而是三者结合达到最优。例如不能将磁场屏蔽值、或者温度值限制为0赫兹或0摄氏度、因为只顾其一，另外两个必受影响；第二、必须先解决板子厚度和涡流之间的矛盾，因为涡流只是和板子厚度有关，虽然板子厚度也会影响机械强度，但机械强度和涡流相比，首选解决涡流问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种束流线磁铁屏蔽装置，该磁铁屏蔽装置对称布设在加速器束流线磁铁组件两侧：一侧对应加速器束流入口、一侧对应加速器束流出口；每一侧磁铁屏蔽装置包括用纯铁材料制成的开缝薄板、开缝薄板上下两端的横板、上下两端横版上的加强筋，上下两端加强筋与磁铁之间的连接板，其中开缝薄板上纵向开设的多个条状缝隙；其特征在于：所述束流线磁铁屏蔽装置在满足磁屏蔽效果达到可承受的设定要求时、还同时满足薄板开缝降温温度值达到可承受的设定要求、还同时满足薄板薄板机械强度达到可承受的设定要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种束流线磁铁屏蔽装置，该磁铁屏蔽装置对称布设在加速器束流线磁铁组件两侧：一侧对应加速器束流入口、一侧对应加速器束流出口；每一侧磁铁屏蔽装置包括用纯铁材料制成的开缝薄板、开缝薄板上下两端的横板、上下两端横版上的加强筋，上下两端加强筋与磁铁之间的连接板，其中开缝薄板上纵向开设的多个条状缝隙；其特征在于：所述束流线磁铁屏蔽装置在满足磁屏蔽效果达到可承受的设定要求时、还同时满足薄板开缝降温温度值达到可承受的设定要求、还同时满足薄板薄板机械强度达到可承受的设定要求。


2.根据权利要求1所述一种束流线磁铁屏蔽装置，其特征在于：所述磁屏蔽效果达到可承受的设定要求，既是开缝薄板厚度保证束流线磁铁线圈通电时漏磁场小于50高斯；所述开缝降温温度值达到可承受的设定要求，既是所述开缝薄板纵向开设的多个条状缝隙保证束流线磁铁线圈通电时开缝薄板温度小于50摄氏度，同时所述开缝数目为保证开缝薄板温度小于50摄氏度时达到最小的条缝数目；所述开缝薄板机械强度达到可承受的设定要求，既是所述磁铁屏蔽装置上端和下端的加强筋为保证开缝薄板的机械强度，束流线磁铁线圈通电时开缝薄板振幅小于0.1mm。


3.根据权利要求1所述一种束流线磁铁屏蔽装置，其特征在于：所述对称布设在加速器束流线磁铁组件两侧的磁铁屏蔽板，每一侧磁铁屏蔽板又分为上下两部分、分别布设在垂直于束流方向的加速器真空室入口的入口真空管道上方和下方位置、以及布设在加速器真空室出口的出口真空管道和出口准直真空管道上方和下方位置；所述磁屏蔽板上纵向开设的多个条...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹蒙，魏素敏，安世忠，吕银龙，张天爵，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11