通过高梯度四极磁铁的使用,MBA-Lattice的设计允许在较短距离内采用更多弯铁,从而可以实现更低的束流发射度。相比目前上海光源储存环四极磁铁,衍射极限环四极磁铁的磁场梯度至少要提高4-5倍。常规电磁型高梯度四极磁铁铁芯通常处于饱和状态,磁效率较低。除此之外还有超导四极磁铁、永磁四极磁铁等不同类型的高梯度四极磁铁,但都有各自的困难和局限性。本论文通过模拟计算了几种不同类型的四极磁铁的励磁特性,设计了一台通过在磁极两侧安装永磁块从而大幅提高磁场梯度的新型高梯度四极磁铁并研制成功,对其激磁特性以及磁场误差做了模拟分析和磁场测量。本课题的研究内容对于低发射度的新一代光源今后的发展有重要意义。论文首先简述了同步辐射光源的发展以及未来光源的发展趋势和国内外高梯度四极磁铁的研究现状,阐明了高梯度四极磁铁研制的意义。根据四极磁铁的设计理论,通过模拟计算了几种不同类型的四极磁铁的励磁曲线并分析了其优缺点。设计了一种新型高梯度四极磁铁,并与其他类型高梯度四极磁铁进行了对比。论文主要介绍了该高梯度四极磁铁样机的研制过程,包括物理设计、机械设计、力学分析及加工工艺检测等。在物理设计阶段对该四极磁铁进行了磁场质量优化,并模拟分析了永磁块的安装对磁场质量的影响。在机械设计过程中对其水电参数和机械结构进行设计,并对机械结构进行了力学分析。同时对样机的加工工艺进行了讨论,在加工完成后对样机进行了检测。最后通过磁测装置对样机的进行了磁测,磁测结果与模拟计算的结果基本吻合。本论文提出并研究了一种新型磁路可以有效降低了磁极处的磁场饱和,从而较大幅度提高磁场梯度。样机的研制和磁测结果证明了该方案的可行性。本论文的研究成果为我国未来同步辐射装置的发展提供了技术支持。