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。

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%.

对国产Sm2Co17永磁铁(XG30/20)研制工艺进行了改进，对三种成型-烧结设计所得到的永磁铁样品(65 mm×27 mm×7.2 mm)进行了测试与分析，结果表明，磁性能有所改善，磁矩一致性和稳定性良好，获得了国产真空波荡器Sm2Co17永磁铁的优化成型-烧结设计和磁场分布规律数据，对永磁铁实验研究结果原理进行了解释。

基于磁环的元电流模型，分析了永磁磁环的轴向磁场分布规律。理论计算和测试结果表明:轴向磁化磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量,只有轴向分量;但磁环开口后，轴向磁场降低，而径向磁场增加，其中心轴上的合成磁感应强度体现出非轴对称性，不利于其在周期永磁（PPM）聚焦系统中的应用。根据磁场的轴向分量和径向分量的分布特点，设计和优化了带开口磁环的PPM系统，实现了轴向磁场的周期化。

为研究Tesla变压器耦合系数与各参量的关系,采用静磁场分析方法,从柱坐标系磁场Laplace方程出发,推导出磁场级数表达式的系数矩阵方程组,计算出磁芯磁场的轴向分布和间隙磁场的轴向、径向分布。引入了一种平均耦合系数概念--次级绕组每匝线圈具有独立的耦合系数,用全部单匝耦合系数的平均值作为Tesla变压器的耦合系数。重点研究了平均耦合系数与磁芯纵横比、半径比、初级绕组-磁芯长度比、磁芯材料磁导率的相对变化关系。结果表明:增大纵横比、减小半径比是提高Tesla变压器耦合系数的有效方法;增大磁芯材料的磁导率可提高耦合系数,但效果随磁导率增大而降低;初级绕组长度与磁芯长度之比约为0.7时,耦合系数达到最大值。