重离子加速器的发展方向是不断地追求高流强、高能量。强流重离子加速器装置（HIAF）是中科院近代物理研究所承接的十二五重大科技基础设施项目。增强器BRing是HIAF装置最核心的系统之一,用于将i Linac注入的重离子束进行累积、俘获、加速和引出。在重离子加速器运行过程中,动态真空效应和空间电荷效应将造成束流损失,成为限制同步加速器束流流强提高的重要因素。为获得高的流强,增强器BRing采用快脉冲运行模式,以降低动态真空效应和空间电荷效应对束流加速的影响,其中二极磁铁的磁场上升速率达到12T/s。同时为进一步提高加速器流强,BRing采用了双向涂抹技术来实现粒子的高效注入。由于需要满足全离子加速与大范围能量的设计运行要求,BRing设计有较大的动态磁刚度工作区间,其磁刚度设计指标为1 Tm～34 Tm。快脉冲运行模式下,增强器BRing磁铁铁芯、线圈、真空管道及其附件会产生较强的涡流效应。首先,涡流效应会造成束流区域内磁场延迟和磁场畸变,对磁场的品质、束流调试的同步性造成影响。其次,涡流效应将造成磁铁铁芯、线圈及真空管道发热,引起电源输出功率的非线性增加、真空管道真空度下降,进而降低束流品质。同时磁铁在其特定的脉冲运行模式下,其线圈与铁芯的固定结构会受到强大的循环冲击力作用,所产生的力学疲劳效应对磁铁的长期稳定运行带来了极大的挑战。此外,由于束流物理上注入平台双向涂抹技术的采用,BRing快脉冲二极磁铁需要具有足够大的矩形好场区范围。而全离子加速及不同能量的设计指标,对其0.047 T～1.58 T大磁场范围内的磁场质量均提出了更高的要求。论文研究在广泛调研的基础上,开展了稳态磁场优化设计、磁场动态效应分析、磁铁结构稳定性分析及核心工艺研究与磁场测量。具体内容包括:1)首先,提出通过双钝化槽和极面垫补相结合的场均匀度优化方法来实现高、中、低场下磁场质量的兼容,使得高、中、低场下好场区范围内的磁场均匀度同时达到设计指标;在此基础上,基于线性规划算法开发了优化设计程序,完成了二极磁铁设计,实现了大动态范围内（0.047 T～1.58 T）磁场均匀度±2×10-4的设计指标。2)其次,针对磁铁快脉冲运行模式下的涡流效应,发展了涡流效应计算方法,评估了12 T/s运行工况下快脉冲磁铁铁芯、线圈及真空管道涡流对磁场的影响与热效应,同时为增强器BRing环形加速器束流动力学提供了数据支撑。再次,结合以往加速器运行经验,针对磁铁周期性快脉冲运行条件,在铁芯稳固及线圈固定上进行了详尽的设计和优化分析,从而保证了磁铁长期运行的可靠性,在此基础上完成了样机的研制。3)最后针对脉冲二极磁铁的运行特性和技术指标,设计并搭建了稳态磁场测试系统和动态磁场测试系统。经稳态磁场测量和二次削斜,二极磁铁样机积分磁场均匀度及高阶场分量均达到了设计指标;通过动态磁场测量完成了动态磁场延迟及磁场质量畸变的计算验证,测量结果与设计模拟相符;通过线圈紧固螺钉应变测试,验证了固定方案的可靠性。最终HIAF-BRing快脉冲二极磁铁样机达到了工程应用要求。