Presentazioni e Articoli Tecnici

极化氦三作为中子自旋过滤器（NSF），通过极化氦三原子核与中子的自旋相关吸收截面实现中子的极化与分析，在探测磁性材料的极化中子散射实验中具有不可替代的作用[1]。广角极化氦三装置要求NSF外径超20 cm，传统单对亥姆霍兹线圈在大体积范围内已无法满足磁场均匀性要求，磁场梯度导致的弛豫效应会显著降低氦三极化寿命，进而影响中子极化效率。本研究基于COMSOL Multiphysics® AC/DC模块与优化模块，设计了一种嵌套式双亥姆霍兹线圈系统。通过COMSOL优化模块的COBYLA算法，以中心区域（20×20×8 cm³）的体积平均横向梯度为目标函数，对内外线圈电流密度进行自动寻优，有效补偿了理论线电流模型与实际有限截面之间的偏差。优化后横向梯度由2.59×10⁻⁴降至9.54×10⁻⁵ cm⁻¹，较同等尺寸单对亥姆霍兹线圈（2.05×10⁻³ cm⁻¹）提升逾一个数量级[2]；与英国散射中子源（ISIS）同类系统重构模型对比，相同设备体积下均匀场有效体积扩大约2.5倍[3]。仿真结果经三维磁场测绘（实测梯度6.31×10⁻⁴ cm⁻¹）及两个极化氦三NSF寿命测试（T₁>150 h）验证，满足广角极化氦三中子散射实验对磁场均匀性的要求。