Transcript Nakaoka

PRISM-FFAG電磁石の開発
大阪大学 久野研究室
中丘末広
目次







PRISMとは？
FFAG
電磁石について
FFAG電磁石の設計方針
二次元磁場計算
三次元磁場計算
今後の課題
PRISMとは？

PRISM= Phase Rotated Intense
Slow Muon source
位相空間回転等を利用して、2次粒子ビームチャンネ
ルとして運動量幅の狭い、大強度、 高純度のミューオ
ンビームを生成する計画。これを用いてLepton Flavor
Violationを探る。

求められるビーム特性
強度 1011～1012μ±/sec
中心運動量 120Mev/c
運動量幅 入射時±30% 取り出し時±3%
繰り返し周波数 100Hz
FFAG

パイオン捕獲系
FFAGの利点

シンクロトロン振動


強収束
コンパクト



シンクロトロンは小さい
（数 ％）
横方向アクセプタンスが大きい


サイクロトロンでは駄目（等時
性）
運動量アクセプタンスが大きい


パイオン崩壊系
リングなのでコンパクトにでき
る
少ないRF
速い位相空間回転
PRISMではFFAGを位相回転器とし
て用いる
位相空間回転リ
ング
FFAG電磁石の種類・特徴

磁場勾配
Pole 型
r 
B(r)  B0  
r0 
r0:ビームの中心軌道
k
B0:中心軌道での磁場
k:半径方向の距離の微小
変化に対する磁場の変化
の割合

磁極の間隔を変える




Radial sector トリプレット方
式
DFD配置で強収束を形成
利点
確立した技術 PoP FFAG, 150 MeV
FFAG で採用されている。
設計は簡単
欠点

ギャップ間隔は小さい
→アクセプタンスが小さくなる。
■
フリンジング磁場がrによって変化する。

K値が変えられない
FFAG電磁石の種類・特徴
平坦磁極型
■

磁極面をmedian planeに対し
平行にし、磁極面に並べたトリ
ムコイルで磁場勾配を作る


利点

■


ハイブリッド型
アクセプタンスが大きい
フリンジング磁場のr 依存性が
少ない。
K値が変えられる。
欠点


設計が難しい
電流の制御が必要

ポール型と平坦型を組み合
わせる。
ポール型の磁極の下に異
方性を持った中間磁極を配
置し、漏れ磁場のr分布を抑
える。
利点

トリムコイルの電流が少なく
てすむ
中間磁極について

メリット
コイルによる磁場のがた
つきを抑えることができ
る。
中間磁極は下図のように鉄
の間に空気の層をはさむこと
によって作られる。これにより
r方向のμを小さくできる。

中間磁極
R方向
鉄
中心磁場が0.9Tでサ
ブコイルoffの時に
k=5となるように設計
してある。
中間磁極あり
中間磁極なし
中間磁極あり
中間磁極なし
中間磁極を設置したほうがk値が安定しているのがわかる。
FFAG電磁石の設計方針

ハイブリッド型
r
B(r )  B0  
 r0 

k
を広範囲で満たすように設計
ギャップ間隔g、電流I、コイルの巻き数Nとしたとき
B  NIμ0 / g
より、磁極のギャップ間隔は r / r0 k に比例
まず二次元でおおまかな計算をして実際の三次元計算
に移る。
二次元磁場計算

二次元磁場計算ソフト
POISSONの拡張版
PANDIRA（異方性を入力で
きる）使用
425
575
中心磁場0.9Tでk=5を目指した。
実現可能
三次元磁場計算

三次元磁場計算ソフト
TOSCA使用(例）
トリプレット方式の電磁石
TOSCAとPANDIRAの計算結果
の比較
TOSCAとPANDIRAの計算結果
の比較
内側でずれが見られる
まとめと今後の課題


二次元磁場計算ではうまく磁場をつくるこ
とができた
今後は三次元磁場計算ソフトToscaによ
る詳細な磁場計算を行い磁石の形状を
決める