本文選題：移相器 + 排序優(yōu)化��； 參考：《中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)》2017年碩士論文

【摘要】：本論文通過(guò)對(duì)上海軟X射線自由電子激光(SXFEL)裝置中的五臺(tái)純永磁移相器的磁場(chǎng)優(yōu)化研究確立了一種能同時(shí)優(yōu)化多臺(tái)純永磁移相器永磁塊排列順序的方法,使優(yōu)化后的各臺(tái)移相器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿束流方向上的一次積分達(dá)到最小。同時(shí)提出了一種純永磁移相器積分場(chǎng)的墊補(bǔ)方法,為純永磁移相器的研制提供了很好的理論指導(dǎo)及技術(shù)準(zhǔn)備。本論文第一章引言介紹了自由電子激光的發(fā)展和自由電子激光對(duì)波蕩器系統(tǒng)的要求,隨后對(duì)移相器的主要類(lèi)型及上海軟X射線自由電子激光裝置中純永磁移相器結(jié)構(gòu),永磁塊和移相器的磁場(chǎng)測(cè)量方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。第二章主要介紹了移相器中帶電粒子的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律、移相器的工作原理,以及如何利用面磁荷法計(jì)算整臺(tái)移相器的一次積分。第三章詳細(xì)介紹了純永磁移相器永磁塊的優(yōu)化排序。由于永磁塊的數(shù)量較多,我們首先進(jìn)行永磁塊的挑選,根據(jù)各塊磁化強(qiáng)度的離散性及磁化偏角挑選所需數(shù)量的永磁塊。然后利用模擬退火算法對(duì)五臺(tái)移相器的永磁塊同時(shí)做排序優(yōu)化,比較了兩種不同排序優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)下的優(yōu)化結(jié)果。第四章介紹五臺(tái)移相器磁場(chǎng)一次積分的墊補(bǔ)方法和墊補(bǔ)結(jié)果。首先導(dǎo)出了單塊永磁塊高度或旋轉(zhuǎn)角度的變化引起的移相器磁場(chǎng)一次積分變化的計(jì)算公式,然后根據(jù)磁場(chǎng)一次積分的測(cè)量結(jié)果,計(jì)算出每臺(tái)移相器中對(duì)應(yīng)的不同永磁塊的高度或旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)整量,最終使墊補(bǔ)后的移相器的磁場(chǎng)一次積分滿足工程要求。論文第五章分析了優(yōu)化排序后積分場(chǎng)的期望值與實(shí)際測(cè)量值之間的誤差的主要來(lái)源。通過(guò)本論文的研究,成功實(shí)現(xiàn)了上海軟X射線自由電子激光裝置中五臺(tái)移相器永磁塊排序優(yōu)化以及最終的積分場(chǎng)墊補(bǔ),使得每臺(tái)移相器的磁場(chǎng)一次積分在好場(chǎng)區(qū)內(nèi)都小于20Gs.cm,滿足工程設(shè)計(jì)要求。
[Abstract]:In this paper, a method for optimizing the magnetic field of five PPM phase shifters in Shanghai soft X-ray Free Electron Laser (SXFELL) device is established, which can simultaneously optimize the sequence of permanent magnetic blocks of multiple PPM phase shifters. The magnetic field generated by the optimized phase shifters is minimized along the beam direction. At the same time, a new method is proposed to supplement the integral field of the pure permanent magnet phase shifter, which provides a good theoretical guidance and technical preparation for the development of the pure permanent magnet phase shifter. In the first chapter of this thesis, the development of free electron laser and the requirements of free electron laser for wave-shaker system are introduced. Then, the main types of phase shifter and the structure of pure permanent magnet phase shifter in Shanghai soft X-ray free electron laser device are introduced. The magnetic field measurement method of permanent magnet block and phase shifter is briefly introduced. The second chapter mainly introduces the basic motion law of charged particles in the phase shifter, the working principle of the phase shifter and how to calculate the integral of the whole phase shifter by using the surface magnetic charge method. In chapter 3, the optimal sorting of pure permanent magnet phase shifter is introduced in detail. Due to the large number of permanent magnetic blocks, we first select the permanent magnetic blocks, and select the required number of permanent magnetic blocks according to the discreteness of magnetization intensity and the magnetization deflection angle of each block. Then the simulated annealing algorithm is used to optimize the permanent magnet blocks of five phase shifters at the same time, and the optimization results under two different sorting optimization objective functions are compared. In chapter 4, the method and result of primary integration of magnetic field of five phase shifters are introduced. The formula for calculating the change of the magnetic field of the phase shifter caused by the change of the height or the rotation angle of the single block permanent magnet is derived, and then the measurement results of the first integral of the magnetic field are given. The adjustment of the height or rotation angle of different permanent magnet blocks in each phase shifter is calculated. Finally, the magnetic field integration of the phase shifter after filling can meet the engineering requirements. In the fifth chapter, the main sources of error between the expected value of the integral field and the actual measured value are analyzed. Through the research of this thesis, the optimization of permanent magnet block sorting of five phase shifters in Shanghai soft X-ray free electron laser device and the final integral field patch compensation have been successfully realized. The magnetic field integral of each phase shifter is less than 20Gs.cmin the good field, which meets the engineering design requirements.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN623;TN24

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本文編號(hào)：1923371