Development of the technique for improving the structure of a magnetic field in the aperture of a quadrupole electromagnet with a superconducting winding

Abstract

Представляє практичний iнтерес створення моделей магнiтного поля квадрупольного електромагнiту, якi дозволяють коригувати середньо-iнтегральнi коефiцiєнти магнiтної iндукцiї за допомогою змiни геометричних параметрiв конструкцiї магнiту. Мета роботи – розробка методу оптимiзацiї конструкцiї квадрупольного електромагнiту з надпровiдною обмоткою за критерiєм мiнiмуму величин неквадрупольних середньо-iнтегральних коефiцiєнтiв магнiтної iндукцiї в апертурi. Практичне застосування методу дозволяє оптимiзувати конструкцiю квадрупольного електромагнiту для мiнiмiзацiї середньо-iнтегральних по довжинi коефiцiєнтiв магнiтної iндукцiї на основi розрахунку геометричних параметрiв ярма i обмотки. Отриманi аналiтичнi вирази для розрахунку мiнiмiзованих середньо-iнтегральних по довжинi коефiцiєнтiв магнiтної iндукцiї, що створюються всерединi апертури квадрупольного електромагнiту заснованi на їх пропорцiйностi вкладам вiд струмової обмотки в залежностi вiд її положення вiдносно ярма. Встановленi експериментальним шляхом взаємозв'язки мiж середньо-iнтегральними по довжинi коефiцiєнтами магнiтної iндукцiї i параметрами конструкцiї покладенi в основу процедури практичного застосування способу полiпшення однорiдностi градiєнта магнiтної iндукцiї квадрупольного електромагнiту. Отриманi вирази дозволяють розрахувати необхiдну корекцiю геометричних параметрiв вже iснуючої конструкцiї для оптимiзацiї магнiтного поля всерединi апертури квадрупольних електромагнiтiв по заданим середньо-iнтегральним коефiцiєнтам. Приведенi результати оптимiзацiї конструкцiї магнiтоактивної частини триплету квадрупольних електромагнiтiв прискорювального комплексу проекту NICA. Оптимiзацiя проводилась на основi запропонованого способу, з мiнiмiзацiєю до рiвня 10‾⁵ неквадрупольних середньо-iнтегральних коефiцiєнтiв поперечних складових магнiтної iндукцiї, створюваної в апертурi електромагнiту з надпровiдною обмоткою.