阿尔法磁谱仪（AMS）是用以寻找宇宙中的反物质和暗物质的装置，对解决天体物理、粒子物理和宇宙论当前面临的若干重大疑难问题具有重要意义。Halbach永磁结构即永磁魔环是AMS-01系统中的重要组成部分，对其磁场分布的准确计算影响到对粒子类型的正确判断，而对该结构内部磁场分布均匀性的改善有助于减小后续数据处理的计算量，增强AMS观测能力。本文拟对这两个问题进行研究。 在对AMS-01主要结构进行介绍并对其永磁魔环进行详细分析的基础上，结合传统边界元数值方法和基于等效面电流的永磁磁场解析计算方法的优点，本文提出了结合网格划分的永磁磁场计算方法，并将其应用到AMS-01永磁磁场计算问题上，推导了AMS-01永磁磁场计算表达式。 针对AMS-01永磁魔环腔体内部磁场分布不均匀的问题，本文通过对魔环外形进行优化以提高腔体内磁场分布的均匀性。从AMS-01永磁磁场分布优化的目标函数出发，结合永磁磁场微分方程组，利用灵敏度分析方法，推导得到增广目标函数的灵敏度表达式；根据得到的伴随系统方程组，得到了伴随系统解的解析表达式；同时采用B样条曲面参数化的方法对永磁魔环外形进行建模，并最终提出了AMS-01永磁魔环磁场优化的总体方案。 制定了AMS-01永磁磁场的计算与结构优化流程，开发出Ubuntu7．10平台上基于Qt开发环境的AMS-01永磁磁场计算与结构优化软件，该软件可实现计算、优化数据的输入、输出、保存等功能。同时给出了典型位置上计算结果以及有限元解与实测值的对比，表明本文采用的计算方法完全满足精度要求；通过典型位置上优化前后磁场分布情况对比，表明优化后的永磁魔环内部磁场均匀度有较大提高，且腔体内磁密也有所增加，验证了所述计算及优化方法的有效性。