基于宽导体图案化的简化磁体设计与制造

高温超导（HTS）磁体的制造和组装可以通过以下方式显著简化：（1）将 HTS 直接沉积到模块化组件上，以及（2）通过激光烧蚀凹槽来限制和引导超导电流。“线圈”由连续的凹槽界定，可以单独供电，也可以串联或并联连接。应用包括等离子体约束装置（如托卡马克）和粒子加速器磁体。在迈向产生更复杂三维磁场的 HTS 磁体的过程中，本文验证了该技术用于两个由标准导体制成的圆柱对称磁体。优化的凹槽图案被视为一个逆问题，通过最小二乘法结合 Tikhonov 正则化求解。该方法首先应用于设计一个能够复现回旋管微波源磁场分布的磁体，我们的铝制原型达到了 10⁻¹ 的精度。第二个应用是用于磁共振成像（MRI）的小型高均匀场磁体，由铜制成。该应用需要高度均匀的纵向磁场。所达到的精度（约 50 ppm）对于刚出厂的 MRI 磁体来说是卓越的，并且可以在无需额外校正的情况下满足临床要求。本文还讨论了宽图案化导体或超导体的未来应用。