Разработка соленоидального магнита с высокой однородностью магнитного поля в апертуре

В  статье рассматривается эффективная процедура оптимизации формы обмотки и ферромагнитного экрана соленоидального магнита, входящего в состав фокусирующей системы для пучка заряженных частиц. Основной целью исследования является формирование однородного магнитного поля в апертуре соленоида. Особенностью рассматриваемой оптимизационной процедуры является ее разбиение на несколько этапов. На первом из них определяется наилучшее распределение плотности тока в обмотке, обеспечивающее максимально возможную протяженность области однородности магнитного поля. На втором этапе формируется практически реализуемая структура обмотки магнита, моделирующая в первом приближении оптимальное распределение плотности тока. На последнем этапе конструкция магнита корректируется с целью минимизации влияния вихревых токов, индуцируемых быстро меняющемся током в обмотке соленоида. Внешний ферромагнитный экран выбран таким образом, что сохранено высокое качество магнитного поля и одновременно существенно снижены потери на вихревые токи.