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第一章 产生磁场的方法1

1.1强磁场实验室1

1.2有铁轭及无铁轭的连续负载的常规磁体4

1.3脉冲磁体10

1.4低温磁体17

1.5超导线圈21

第二章 磁场计算34

2.1无铁磁轭的磁体34

2.1.1电流元产生的磁场34

2.1.2细丝状电流线产生的磁场39

2.1.3磁场校正42

2.1.4应用实例43

2.1.5用电流薄层方法计算磁场54

2.1.6圆柱线圈的磁场58

2.1.7非圆柱线圈磁场72

2.1.8分布平行导体产生的磁场77

2.1.9带矩形孔腔的多极线圈88

2.2在铁磁物质附近线圈产生的磁场96

2.2.1引言96

2.2.2直流磁化曲线105

2.2.3差分方程108

2.2.4网格系统110

2.2.5直角坐标中的磁场强度118

2.2.6圆柱坐标中的有限差分方程119

2.2.7圆柱坐标中的磁场强度122

2.2.8通过解一组联立方程来计算磁场122

2.2.9具有不同磁导率的边界124

2.2.10每边具有不同磁导率的直角边界126

2.2.11曲线边界127

2.2.12一般边界条件128

2.2.13差分方程的解131

2.2.14余数概念132

2.2.15计算方法133

2.2.16铁－空气界面139

2.2.17.1超导偶极磁体148

2.2.17数值计算的实例和结果148

2.2.17.2超导四极磁体153

2.2.17.3轴对称磁体153

2.2.17.4小结155

2.3铁边界空心磁体的磁场计算159

2.3.1电流层159

2.3.2有限厚度线圈163

2.3.3特殊情况165

2.3.4线圈的安匝数170

2.3.5磁矢势170

2.3.6铁屏蔽的内半径172

2.3.7铁屏蔽的径向厚度174

2.3.8储能175

2.3.9轴对称铁屏蔽的磁场177

2.4力的计算180

2.4.1线圈绕制引起的力180

2.4.2热收缩引起的力186

2.4.3磁机械力Fm188

2.4.4绕制预张力引起的磁机械力188

2.4.5圆柱形线圈中的磁机械力190

2.4.6热收缩引起的应力195

2.4.7偶极线圈结构的力202

2.4.8多极线圈的力的方程式204

2.4.9球形线圈中的力204

2.4.10环形线圈中的力206

2.5发热的计算207

第三章 超导现象和理论216

3.1理论216

3.1.1引言216

3.1.2自由电子理论217

3.1.3BCS超导体的零磁场特性219

3.1.4处在外加磁场中的超导体222

3.1.5Ⅱ类超导体225

3.1.6自由电子理论、BCS理论和GLAG理论公式的概括229

3.2Ⅱ类超导体的临界磁场232

3.2.1引言232

3.2.2Ⅰ类超导体的静磁学和热力学233

3.2.3Ⅰ类超导体的居间态236

3.2.4Ⅱ类超导体的混合态239

3.2.5混合态的精确理论244

3.2.6顺磁和杂质对Hcz的影响246

3.2.7金属互化物的临界磁场256

3.2.8表面超导电性259

3.3Ⅱ类超导体的临界电流261

3.3.1引言261

3.3.2作用于磁通线的力263

3.3.3磁通流动267

3.3.4热激发的磁通蠕动269

3.3.4.1热激发的磁通蠕动269

3.3.4.2涡旋线钉扎点有效密度的计算272

3.3.4.3涡旋线钉扎点的性质279

3.3.5临界电流密度同磁场和缺陷相互关系的低温实验结果285

3.3.5.1强磁场材料285

3.3.5.2弱磁场材料293

3.3.5.3其他的一些低温效应295

3.3.6在限定温度下的金氏－安德森理论300

3.3.7交流效应306

3.3.8结论308

第四章 超导交流磁体309

4.1交流损耗309

4.1.1引言309

4.1.2磁通分布318

4.1.3超导薄带和细丝320

4.1.4处于横向外加磁场中的有限尺寸的平板和圆柱形导体321

4.1.5交变磁场引起的磁滞损耗的计算方法321

4.1.6平板中的磁滞损耗323

4.1.7多芯导体的应用328

4.1.8在圆柱形超导体中的磁滞损耗330

4.1.9采用空心超导细丝的线圈中的磁滞损耗333

4.1.10复合导体中的损耗334

4.1.11导体基体金属中的涡流损耗334

4.1.12自场损耗348

4.1.13外磁场的影响353

4.1.14讨论353

4.1.15自场损耗和磁滞损耗的比较356

4.1.16传输电流不为零时磁滞损耗的修正357

4.2扭绞的多芯细丝导体中的附加效应358

4.2.1自场的轴向扩散358

4.2.2I（r,z,t）的解360

4.2.3在扭绞多芯细丝导体中自场模型的推广364

4.3金属部件中的涡流损耗366

4.3.1在磁通回路中的铁损366

4.3.2在金属低温容器中的涡流损耗367

4.4多芯细丝导体367

4.4.1电缆和编织线373

4.5损耗的计算值与试验值的比较386

4.6.1量热器法396

4.6损耗的测量方法396

4.6.2电测法397

4.7磁和热的不稳定性404

4.7.1引言404

4.7.2扩散方程407

4.7.2.1磁扩散率408

4.7.2.2热扩散率408

4.7.3稳定性409

4.7.3.1磁通跳跃引起的温升412

4.7.3.2绝热稳定性413

4.7.3.3动态稳定性417

4.7.3.4稳态稳定性424

4.8.1线圈制造433

4.8交流磁体制造技术433

4.8.2电气设计439

4.8.2.1电流引线440

4.8.2.2超导体与线的接头444

4.8.2.3失超在线圈中引起的瞬态电压446

4.9超导磁体中的辐照效应455

4.9.1引言455

4.9.2碰撞造成的能量损耗459

4.9.3辐照对Ⅱ类超导体的影响462

4.9.4辐照对常导金属的影响465

4.9.5辐照对磁体绝缘和加固材料的影响468

4.9.6辐照对氦的影响469

第五章 低温学471

5.1低温流体的一般性能471

5.1.1氦的来源和生产473

5.2低温技术477

5.2.1低温流体的管理477

5.2.1.1安全保护措施477

5.2.2低温流体的输送479

5.2.3液面测量486

5.2.3.1引言486

5.2.3.2液面测量的方法486

5.3液化和致冷489

5.3.1基本原理和可逆循环491

5.3.2真实循环的效率501

5.3.3非等温致冷506

5.3.4实用致冷机510

5.3.5液化器513

5.3.6真实液化器517

5.4低温流体的装运和贮存519

5.5低温流体的物理性能525

5.5.1氦525

5.5.2氢533

5.5.3氮536

5.6固体的物理性能538

5.6.1引言538

5.6.2.1应力－蠕变关系曲线545

5.6.2固体的机械性能545

5.6.2.2应力－应变关系曲线547

5.6.2.3疲劳553

5.6.3断裂功555

5.6.4一些固体的热力学特性和迁移特性559

5.7热损耗580

5.7.1热传导580

5.7.2对流590

5.7.3热辐射609

5.7.4减少热损耗的方法613

5.7.5应用615

6.1引言620

第六章 水冷磁体、低温磁体和超导磁体设计中的经济性考虑620

6.2特定磁体系统的成本比较623

6.2.1螺线管和分裂线圈623

6.2.2具有均匀电流密度分布的水冷螺线管624

6.2.3具有均匀电流密度分布的低温磁体636

6.2.4超导磁体654

6.2.5超导线圈的运行费用668

6.2.6长螺线管678

6.2.7储能磁体680

6.2.8粒子束输运磁体和加速器磁体688

6.3成本的概略比较710

参考文献723