PRISM-FFAGの開発（Ⅴ）ー電磁石開発ー大阪大学理学研究科久野研究室 M1 中丘末広 PRISM working group 目次 1. PRISM-FFAG電磁石への要求事項 2. 異方性中間磁極を用いた電磁石デザイン 1. 異方性中間磁極の説明 2. 異方性中間磁極の効果 3. 電磁石デザイン 3. 中間磁極なしの電磁石デザイン 1. トリムコイル 2. 電磁石デザイン 4. トラッキングによる比較 5. まとめ PRISM-FFAG PRISM 高輝度ミューオン大強度ミューオン位相空間回転大アクセプタンス FFAG = Fixed Field Alternating Gradient B(r) = B0(r / r0)k k : field index (定数) (radial sector 型) FFAGの利点 – シンクロトロン振動  – 運動量アクセプタンスが大きい  – サイクロトロンは等時性のため不可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  強収束 10,000π mm mrad 以上＠Ｋ値＝５ PRISM-FFAGレイアウト PRISM-FFAG電磁石の特徴     Radial sector型ＤＦＤ triplet 薄型Ｃ型マグネット –  大口径 –  入射・取り出しビーム収束発散 100cm x 30cm k値・F/D比が可変 z θ r 異方性中間磁極型を用いた電磁石メインコイル磁場分布 B(r) = B0(r / r0)k トリムコイル強磁性体問題点常磁性体問題点 •ギャップ間隔がrによるのでフリンジン •k値が変えられない。グ磁場が一様でない。 •ギャップ間隔がrによるのでフリンジン •少ない数のトリムコイルではその近傍グ磁場が一様でない。で磁場ががたつく。  メインコイル →各ｒでの磁場の相似性をよくする。  異方性中間磁極型トリムコイル使用通常型磁極形状によるフリンジング磁場のr依存性を抑えるトリムコイルによる磁場のがたつきを抑える。異方性中間磁極の効果１ -磁場相似性TOSCAによる三次元磁場計算結果中間磁極なし中間磁極あり異方性中間磁極により磁場分布のｒ依存が解消される。効果２ -トリムコイルの影響PANDIRAによる二次元磁場計算結果中間磁極なし中間磁極ありトリムコイルでk値をディフォルトの状態から変えた場合のlocal kのふるまい。異方性中間磁極によってトリムコイルに近い領域での磁場振幅が大幅に減少できる。中間磁極板厚の検討異方性中間磁極異方性中間磁極 μr = 2 , k値 = 4.7 の場合にtracking を行って評価中間磁極板厚（cm） 4次元アクセプタンス (×107(mm・mmrad)2) 無限小 12.2 2.2 12.0 3.3 8.94 板厚は2cm以下程度でよい PRISM-FFAG電磁石デザイン１異方性中間磁極を用いた場合 1セル内の配置図 D磁石断面図 F磁石断面図フィールドクランプ D D F メインコイル異方性中間磁極 I [Fメインコイル] 72800A・T Ｉ [Dメインコイル] 12300A・T ヨーク重量 19.7t/cell 中間磁極重量 1.4t/cell 中間磁極なしの電磁石トリムコイルの影響の改善策薄い銅板トリムコイル本体 Z 中間磁極なし(z=12cm) r 銅板 θ 通常のトリムコイルの下に銅板を貼り付けることにより中間磁極がなくても、トリムコイルによる磁場のがたつきは抑えることができる。 PRISM-FFAG電磁石デザイン２中間磁極なしの場合 D磁石断面図 1セル内の配置図 F磁石断面図フィールドクランプ D D F メインコイル I [Fメインコイル] 68400A・T Ｉ [Dメインコイル] 11200A・T ヨーク重量 18.7t/cell 磁場分布の比較中間磁極なし中間磁極あり Zero Chromaticity 中間磁極なし中間磁極あり中間磁極有りの方がvertical tuneのバラつきが少ない。磁場の相似性に起因するものと思われる。アクセプタンス４次元の位相空間におけるアクセプタンスを評価して、その水平・垂直位相空間への射影をもって２次元のアクセプタンスの目標値との比較を行った。目標値四次元アクセプタンス (×106(πmm・mrad)2) 中間磁極なし中間磁極あり 707.4 930.6 水平アクセプタンス (×103πmm・mrad) 20 27 37 垂直アクセプタンス (×103πmm・mrad) 2.0 8.5 8.0 まとめ    大アクセプタンスFFAGにおける異方性中間磁極型電磁石について検討した。中間磁極の有無に関わらず大口径FFAGを作ることは可能である。トラッキングの結果、中間磁極を用いることで４次元アクセプタンスが1.3倍になった。目次 4.Tracking 5.まとめ 3.中間磁極型電磁石の検討 1.FFAG とは 2.PRISM-FFAG電磁石