Technical Papers and Presentations

中子不带电但有磁矩和 1/2 自旋，自旋极化的中子可以作为探测材料磁性结构的有力探针。与核磁共振成像技术原理类似，极化中子的极化矢量在外磁场的作用下会发生拉莫尔进动，以外磁场方向为轴进行旋转。基于此原理，使用电磁铁产生足够均匀的磁场并通过调整电流大小即可以实现对极化矢量方向的精确调控。由于中子极化矢量对磁场极为敏感，而在中子束流截面内的任何磁场变化，包括磁场大小与方向偏差，均会导致极化中子发生退极化，影响测量精度。我们基于 COMSOL AC/DC 模块的模拟分析与设计，实现了一个基于 YBCO 高温超导体薄膜、高磁导率坡莫合金以及 REBCO 高温超导带材的高磁场均匀度的超导电磁铁设计。该设计通过模拟超导体的完全抗磁性和坡莫合金的高磁导率对磁场的影响进行结构优化，在 100 mm × 70 mm × 15 mm 的基本尺寸下，实现30 mm × 30 mm 中子通路上高度均一的磁场分布，最大磁场强度偏差小于 1%, 最大角偏差小于 0.3°，满足中子极化矢量精确调控的需要。