Изготовлены магнитные элементы типа BDC для накопительного кольца ЦКП "СКИФ"

29.02.2024

На экспериментальном производстве Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) закончена сборка элементов типа BDC (поворотные магниты с градиентным полем) для Центра коллективного пользования "СКИФ" (Сибирский кольцевой источник фотонов, ЦКП "СКИФ"). Эти элементы в накопительном кольце СКИФ выполняет сразу две функции: поворачивают пучок электронов в вакуумной камере и фокусируют его. Циркулирующие сгустки электронов порождают синхротронное излучение, которое по специальным каналам подается пользователям Центра: биологам, химикам, минерологам, материаловедам и другим. Всего произведено 32 элемента этого типа, сейчас специалисты проводят настройку магнитных элементов перед их установкой в СКИФ. Кольцо накопителя источника синхротронного излучения содержит и множество других компонентов.

Специфика магнитов BDC заключается в том, что они сочетают в себе две функции: поворотного магнита и квадрупольной линзы. Первая функция отвечает за формирование основной траектории пучка. Но благодаря наличию поперечного градиента магнитного поля элемент BDC также фокусирует пучок электронов.

"Эти магниты предназначены для кольца накопителя, это финальная часть установки СКИФ, откуда потребителям раздаётся сгенерированное синхротронное излучение. В накопителе собираются “сгустки” электронов, летают по замкнутой траектории, а их энергия поддерживается на необходимом уровне, чтобы они не рассеялись и следовали заданному направлению. Требования к магнитам накопителей строгие", — говорит младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, руководитель стенда магнитных измерений Константин Жиляев.

Высокие требования к качеству магнитного поля в элементах в конечном итоге объясняются исключительными требованиями к синхротронному излучению.

"Самая большая сложность с магнитами BDC в том, что их 32 штуки, и все они должны быть подключены к одному источнику питания. Каждый магнит должен отличаться друг от друга не более чем на 0,025%", — прокомментировал младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Алексей Пахомов.

Столь высокие требования к идентичности (0,025%) и другим параметрам магнитного поля элементов определяют требования на точность изготовления поверхности полюсов (на уровне 0,01мм), а продольного размера на уровне 0,05мм. Однако даже при выполнении этих требований к механическим параметрам указанное качество магнитного поля не может быть гарантировано, поскольку в разных реальных магнитопроводах кривые намагничения отличаются (на несколько процентов). Поэтому в конструкцию BDC были заложены инструменты для тончайшей подстройки качества магнитного поля.

Естественно, измерительная система должна фиксировать столь малые отклонения параметров поля. Измерение проходит следующим образом — в области магнита, где будет установлена вакуумная камера, проезжает прецизионный измерительный блок – "каретка". Её положение в пространстве определяется с помощью оптических отражателей лазер-трекера с точностью до микрон. "После мы можем воспроизвести движение «каретки» внутри магнита. При пересчёте эта информация учитывается, и мы получаем точные значения магнитного поля", — добавляет Константин Жиляев.

По результатам магнитных измерений специалисты находят местоположение магнитной оси. Положение этой оси привязывают к геознакам, расположенным на внешней поверхности магнита. Когда магниты начнут устанавливать в кольцо накопителя, их положение в пространстве будет таким, чтобы магнитная ось совпадала с опорной траекторией пучка электронов.

Источник ИЯФ СО РАН

Фото Елизаветы Койновой