中文摘要：

在高功率质子束的应用中如散裂中子源和加速器驱动的次临界核能系统，高功率质子束轰击散裂靶时希望质子束尽可能是均匀分布的，以增加有效中子的产额、延长靶及靶窗的寿命和改善靶的冷却。本课题所研究的是采用一种新型的阶梯场磁铁代替较为传统的八极磁铁加十二极磁铁，该磁铁不仅造价便宜、节省空间和省电，而且可以更好地改善靶上的束流分布，同时还可以在束流抖动时起到稳定束流的作用。在前期的理论工作基础上，本课题开展了研制一台这种特殊磁铁的试验样机的工作，以解决该磁铁的磁场设计、结构设计和加工工艺问题以及应用中的其它问题。通过3年的努力，课题组成功地研制了一台试验样机，并进行了磁场测量和与三维磁场模拟计算结果的比较。在研制过程中根据出现的问题进行了设计和工艺方面的改进，据此设计了可以满足中国散裂中子源要求的阶梯场磁铁。此外，本课题研究还包括了利用非线性磁铁进行靶上束流分布变换理论的进一步研究，以及根据该磁铁结构引伸提出了更广泛的嵌套型磁铁和边缘磁场修正的复合磁铁等新的磁铁结构。课题研究成果包括十几篇在SCI杂志上发表的论文和4个发明专利。