插入件积分场测量装置研制及相关技术研究

论文摘要

插入件是应用于同步辐射光源和自由电子激光装置的关键设备,而插入件磁场测量则是插入件磁场性能参数的调试、检验,达到品质要求的必要手段。插入件磁场测量指标多,数据量大,反映磁场性能的参数包括峰值场强误差,磁场一次积分,二次积分以及位相误差等等,而且需要反复调整测量。磁场测量工作量大,对精度与速度要求都很高。本论文的工作分为两部分,主要部分是悬线法积分场快速测量装置的研制和脉冲线积分场快速测量装置的研制以及装置的实际应用;另外一部分是插入件磁场相关技术研究,包括上海深紫外自由电子激光波荡器系统全部磁化块的测量、磁块的筛选和用模拟退火法进行磁块排列组合优化以及对APPLE-II型椭圆极化波荡器磁场横向均匀性改进的探索。第一章绪论简述了插入件的历史和分类,介绍了插入件磁场技术和各种磁场测量方法;第二章给出了悬线法积分场测量系统的研制,包括硬件结构和控制程序编写,讨论并分析了测量误差的主要来源,并描述了利用该系统测量垫补上海深紫外自由电子激光器其中一台波荡器的详细过程;第三章主要讲述脉冲线积分场测量系统研制过程,讨论分析了影响脉冲线测量精度的各种因素,优化了装置各部分设计,给出了脉冲线和霍尔点测磁场测量结果的对比,最后利用该系统测量了实验室即将投入使用的电磁型椭圆极化波荡器;第四章测量上海深紫外自由电子激光波荡器全部单磁块的磁化强度,在此基础上对磁块进行了筛选以及用模拟退火法完成了磁块的排列组合优化,对按照优化组合装配好的其中一台波荡器进行了测量调整;第五章是对尝试改进APPLE-II型波荡器磁场横向均匀性的一些方案的模拟计算。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 插入件磁场测量技术
• 1.2.1 插入件磁场整体测量
• 1.2.2 单磁块测量
• 1.3 本论文的主要内容
• 参考文献
• 第二章 悬线积分测量系统研制
• 2.1 悬线测量系统介绍
• 2.2 悬线积分场测量系统设计
• 2.2.1 基本结构
• 2.2.2 线圈部分
• 2.2.3 运动平台及控制器
• 2.2.4 高精度数字积分器
• 2.2.5 控制程序
• 2.3 系统测试分析及应用
• 2.3.1 本底处理方法
• 2.3.2 系统测试
• 2.3.3 误差及重复性
• 2.3.4 和霍尔探头点测结果对比
• 2.3.5 多极场
• 2.3.6 积分场调整
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 脉冲线磁场测量系统研制
• 3.1 基本原理
• 3.2 影响测量精度的各种因素
• 3.2.1 重力
• 3.2.2 色散效应
• 3.2.3 噪声
• 3.3 脉冲线磁场测量系统设计
• 3.3.1 基本结构
• 3.3.2 金属线
• 3.3.3 位移传感器
• 3.3.4 脉冲发生装置
• 3.3.5 数据采集和处理
• 3.4 脉冲线磁场测量系统测试
• 3.4.1 测量所需的脉冲宽度的确定
• 3.4.2 重复性测试
• 3.4.3 两端支撑引起的反射波研究
• 3.5 电磁型椭圆极化波荡器磁场测量
• 3.5.1 脉冲线系统校准
• 3.5.2 磁场测量结果
• 3.6 小结
• 参考文献
• 第四章 单磁块测量及排序
• 4.1 单磁块测量方法介绍
• 4.2 SDUV-FEL 波荡器单磁块测量
• 4.3 单磁块筛选
• 4.4 磁块排序优化设计
• 4.4.1 模拟退火法介绍
• 4.4.2 波荡器简化模型和目标函数的建立
• 4.5 优化结果和磁场调整
• 4.6 小结
• 参考文献
• 第五章 APPLE-II 椭圆极化波荡器磁场模拟计算
• 5.1 椭圆极化波荡器介绍
• 5.2 APPLE-II 型波荡器磁场改进方案
• 5.3 模拟计算结果
• 5.3.1 带斜面的磁铁组合（b）时的计算结果
• 5.3.2 带梯形斜面的磁块组合（c）的计算结果
• 5.4 小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果