高能同步辐射光源插入件永磁体辐照退磁分析

发布时间：2024-12-18 22:10

　　 Nd₂Fe₁₄B永磁体是高能同步辐射光源插入件的核心构件,永磁体在高能电子加速器的混合辐射场中可能产生退磁的现象是高能同步辐射光源的一个重要问题。本文采用蒙特卡罗软件FLUKA模拟分析了Spring-8的电子直射Nd₂Fe₁₄B磁阵列的辐照损伤实验,建立了Nd₂Fe₁₄B磁阵列辐照剂量和退磁的关系。使用高能同步辐射光源（High Energy Photon Source,HEPS）波荡器插入件模型和恒流注入模式束流损失参数,计算了各个磁极受到的吸收剂量分布,分析了HEPS光束线站波荡器插入件的退磁情况。计算结果表明:插入件永磁体的退磁现象在入口处比较严重;插入件受到辐照剂量和束流损失的方式有很大关系,在52.5 nC电子直射损失在插入件入口、25.5 nC电子均匀损失在极板间隙的情况下,受辐照最严重的磁极运行2.1 a的辐照退磁可以达到5%,如果直射损失部分电子的比例变小,插入件的寿命会有一定程度的提高;在插入件入口处放置一定厚度的屏蔽材料或者增大极板间隙...

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【部分图文】：

图1 插入件磁阵列示意图(a)混合结构，(b) Halbach结构

目前国内外对辐照导致永磁体退磁的机理存在争论，主要有两种观点：一种观点是热效应（入射粒子的能量沉积导致局部温度高于居里温度引起的退磁）和电离效应（入射粒子与核外电子相互作用，改变原子磁矩，导致磁体的磁畴结构发生改变）[16]，这类变化是可逆的，磁体再次充磁至饱和可以恢复原来的磁体....

图2 HEPS波荡器插入件计算模型(a)侧视剖面图，(b)横截面剖面图

本次研究选取了HEPS低维结构探针线站初步设计的波荡器插入件，产生的同步辐射光能量范围为4.8～40keV，插入件的上下两个极板是Nd2Fe14B磁极与铁钴钒材料的极片交错排列的混合结构，极板间隙5.2mm，共有194个磁周期，每个周期长20.6mm，峰值磁场强度为1.1....

图3 FLUKA模拟时使用束流损失模型(a)束流损失在插入件入口，(b)束流以1 mrad的角度均匀损失在磁间隙表面

图3(a）为横向尺寸5mm、纵向尺寸1mm的电子束直射极板的侧面，入射位置距离磁体表面6mm；图3(b）为电子以一定的角度（1mrad）均匀入射插入件磁体的表面，电子能量均为6GeV。加速器调束过程中，束流动力学孔径是可以调整的，直射插入件入口以及均匀损失在磁间隙上的....

图4 不同束流损失状态下插入件磁极中的吸收剂量

为了了解不同的束流损失方式对插入件的影响，利用FLUKA软件（软件版本：FLUKA2020.0-3）的USRBIN卡的DOSE选项记录6GeV电子入射插入件后磁结构内部的吸收剂量和空间分布。图4是不同束流损失状态下（直射部分电子占比分别为30%、50%、70%），磁体内吸收剂....

本文编号：4017194