为探究一种可实现向心溅射的圆筒式柱面磁控阴极靶，需要对靶装置内的磁场分布进行研究，进一步讨论靶结构参数对其磁场分布的影响规律。本文根据磁控靶的结构与工作原理，利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件中AC/DC接口，对靶进行三维模型构建、划分网格和仿真计算。通过改变靶内磁体形状尺寸、磁轭形状以及结构排布，对靶面磁场的分布进行规律探究。最终确定新型圆筒式柱面磁控溅射阴极靶内的磁场结构参数，结果表明结构靶面磁场分布均匀且大小满足溅射要求的磁感应强度(20~50 mT)，平行靶面均匀磁场区域达35%~40%左右。通过这类靶磁场结构的研究，为设计优化磁控阴极靶提供依据。

工程领域对高精度方位角测量的迫切需求使得磁光调制方位角测量技术成为当前国内方位角度测量领域的重点研究方向之一。介绍了磁光调制方位角测量技术的基本原理, 分析了国内外在提高方位角测量精度、减少测角同步时间和数据处理方面做出的研究进展, 并探讨了技术发展趋势。对于发展方位基准传递研究所需的方位角高精度测量技术和装置具有参考价值。

针对强流脉冲电子束二极管金属表面涡流引起的器件内部磁场分布不均、电子束辐照材料表面处理效果不佳等现象, 提出了多板钢联接式内壁与玻璃外壁相结合的双层结构设计。基于有限元仿真软件对电子束系统的磁场与涡流进行了数值计算, 分析了涡流的影响因素和涡流对于电子束源磁场的影响。通过数值计算表明, 设计的新型介质壁结构能有效降低涡流对于电子束的影响。该分析为消除感应涡流对真空二极管内部磁场的影响提供了理论依据, 具有良好的参考价值。

为提高超磁致伸缩致动器（GMA）偏置磁场的均匀度, 设计了叠堆式超磁致伸缩致动器（SGMA）, 建立了SGMA的磁场分布模型, 并对模型进行分析研究。首先, 通过分析传统GMA偏磁施加方式的特点和不足, 采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式, 设计了SGMA; 然后, 将磁路模型和毕奥-萨伐尔定律相结合, 建立了能够准确描述SGMA磁场特点的磁场分布模型; 接着, 利用所建立磁场分布模型分析了不同参数对SGMA磁场分布特征的影响, 提出了SGMA结构设计方法; 最后, 通过实验完成了模型验证。结果表明: 采用本文建立的模型描述SGMA磁场分布时, 最大相对误差低于4%; 在预测SGMA的输出位移时, 最大相对误差低于5%。该模型有助于准确刻画SGMA的工作状态, 提高SGMA的系统精度, 并为SGMA结构设计提供参考依据。

振动线理论提供了一种高精度准直方法, 将振动线理论应用于共架磁铁准直, 可大大提高共架磁铁间的准直精度。介绍了应用振动线准直共架磁铁的实施方案, 从总体方案出发, 以振动线理论为依据提出了一种振动线系统数据采集和数据处理设计方案, 并对传感器工作点对准、导线电流测量、数据采集设备选取、磁感应强度计算、磁场中心计算等关键问题进行分析, 给出了解决方案。最后通过实验验证了方案的可行性以及系统的测量精度。

切割磁铁作为同步加速器注入引出的关键部件之一，对磁场及切割板结构都有严格的要求。介绍了兰州重离子治癌装置(HIMM)同步加速器切割磁铁的设计情况，基于磁场优化软件OPERA，对切割磁铁磁场均匀度及杂散场的分布进行了详细的分析。根据磁场要求优化结构设计，完成了磁铁的加工。磁场测量结果分析显示，有效场区范围内磁场均匀度优于设计结果。同时通过对磁铁端部屏蔽处理，在环内侧管道处杂散磁场降到2 mT以内，满足物理设计要求。

研制的磁力提升装置实现了对加速器驱动次临界系统(ADS)新型钨基合金球靶材的电磁提升.其基本原理是通过控制一组螺线管的加电时序,实现磁场的移动,移动磁场作用于靶材完成其输运.螺线管作为该装置的主要部件,其结构影响电磁提升的效率.为优化其结构,采用Ansys Maxwell分析螺线管的磁场分布,确定螺线管结构.同时利用Ansys Maxwell给每个螺线管加不同宽度的脉冲进行数值模拟,通过调节每个螺线管的通断电时间和同时工作的螺线管单元数,模拟计算合金球的受力.在数值模拟的基础上完成了磁力提升装置样机的加工和实验研究,实现了钨基合金球输运的预期效果.

基于TDX-200 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM),利用ANSYS软件仿真物镜磁路存在空隙、凹陷、凸起缺陷时物镜轴上的磁场分布,在此基础上利用MEBS软件仿真物镜激励、球差系数等性能参数,分析了各磁路缺陷对物镜分辨率的影响.结果表明,在相同加速电压下,相对于空隙缺陷、凸起缺陷对物镜分辨率的影响,凹陷缺陷对物镜分辨率的影响最大.在200kV加速电压下,当物镜存在直径为0.5mm的半圆形凹陷环缺陷时,实际分辨率相对于理想分辨率的变化量可达到9.68%.

介绍了一种用COMSOL软件模拟大电流磁场的方法,并提供了光纤电流传感器中传感元件所放置的套筒的材料的选择依据,本方法具有实用性及可靠性。根据法拉第电磁感应定律,通过COMSOL软件,建立了大电流直导线模型,利用所建立的模型,分别用理论和实验模拟了大电流周围磁场分布。由光纤传感器中不同套筒材质导线周围的磁场分布情况对比表明:磁场对材料镍制作的套筒的置入不敏感。

频谱噪声的抑制问题一直是磁控管的研究重点。对14叶片5.8 GHz磁控管进行了三维建模，包括阴极、叶片、隔膜带、极靴和输出天线等。使用冷腔模拟得到了π模腔体频率5.86 GHz。热腔模拟计算得到7个电子轮辐，说明管子在π模正常工作。在某种极靴结构下，计算得到腔体中存在一个近似二次曲线的非均匀磁场分布。在阳极电压4.5 kV、非均匀磁场中心值0.289 T时，模拟得到输出频率5.891 GHz，阳极电流1.55 A，输出功率4.9 kW，电子效率70.3%的结果。输出频谱比较干净，抑制了非π模式的工作，提高了工作效率。