Wuhan National High Magnetic Field Center (WHMFC) at Huazhong University of Science and Technology is one of the top-class research centers in the world, which can offer pulsed fields up to 90.6 T with different field waveforms for scientific research and has passed the final evaluation of the Chinese government in 2014. This paper will give a brief introduction of the facility and the development status of pulsed magnetic fields research at WHMFC. In addition, it will describe the application development of pulsed magnetic fields in both scientific and industrial research.

研制并实验测试一台65 T脉冲强磁场磁体。磁体线圈采用14层纯铜导线与Zylon纤维交替缠绕而成,内绕组采用分布式加固技术,实现应力分布的优化,外层由不锈钢套筒与碳纤维加固。内外绕组分别采用两种不同横截面导线平衡能量分布,实现内外绕组温度分布相对均匀,避免局部过热。磁体孔径为12 mm,高为120 mm,通过1 MJ/3.2 mF/25 kV高储能密度电容器供电,在20.6 kV电压时,获得了磁感应强度为65 T、持续时间为20 ms的脉冲磁场。

对脉冲磁体放电过程中的热传导进行理论分析与实验测试,结果表明:对于短脉冲磁体,采用绝热模型与考虑热传导后的模型所得计算结果相近,并且二者均与实验测量得到的结果相符;对于长脉冲磁体,由于热传导时间相对较长,绝热模型计算得到的温升与考虑热传导后模型得到的温升有较大差别。通过理论分析可知:无论是短脉冲磁体还是长脉冲磁体,放电过程中的热传导只对磁体温升分布有较大影响,而对磁场波形则几乎没有影响。

根据220 GHz回旋管的工作要求,设计了其所需的脉冲磁场系统与电子枪。脉冲磁场系统采用哑铃状结构,具有均匀区长、电阻小与电感小等优点,可以在较低电容与电压下获得更高的脉冲峰值磁场,并分析了其脉冲放电特性。电子枪采用双阳极磁控注入枪,用EGUN对其进行了设计优化,电子注纵横速度比为1.53,速度零散为3.1%。实验研究表明,脉冲磁场峰值强度达到8 T,电子注电流达到2 A,电子电流基本传输到靶片,控制极与阳极没有截获到电子,脉冲磁场系统与电子枪工作正常,达到设计要求。