磁場計算

磁場計算
低磁場ＳＭＳ１－２
1.
コアー導体間絶縁厚による磁場への影響
2. 電流分布による影響
高磁場ＳＭＳ3－1
1.
周回側チャンバーの材質による漏れ磁場
2. コアー導体の形状の最適化
• ＳＭＳ１－２セプタム部の構造
セラミックスペサー
コイル押さえのある部分
Space 1mm
コイル押さえのない部分
• コアー導体間絶縁厚による磁場への影響
漏れ磁場
磁場の均一性(at 50GeV)
(at 50GeV)
2.00
40.00
ΔB/Bo(%)_1mm space
ΔB/Bo(%)_no space
セプタム
B(G)_1mmspace
B(G)_no space
入射ビーム
1.50
セプタム
取り出しビーム
1.00
ΔB/Bo(%)
B(G)
20.00
0.00
-13G
-18G
-20.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
-1.50
-40.00
-2.00
-30
-25
-20
-15
x(cm)
漏れ磁場 –13G
-10
-5
0
SMS1-2
-18G
0
2
4
6
x(cm)
磁場均一性 0.2%
8
10
SMS1-2
0.4%
• 端部冷却のため導体を流れる電流に分布が生じる
電流が流れにくい
電流が流れやすい
• 電流分布による磁場への影響
漏れ磁場
40.00
(at 30GeV)
セプタム
※Space 1mm
磁場均一性 (at 30GeV)
2.00
B(G)
ΔB/Bo(%)
セプタム
1.50
取り出しビーム
1.00
B(G)
入射ビーム
0.00
-7G
ΔB/Bo(%)
20.00
0.50
0.00
-0.50
-20.00
-1.00
-1.50
-40.00
-10
-8
-6
-4
x(cm)
-2
0
-2.00
0
SMS1-2
電流分布による効果で直接取り出し側の磁場がコイル側面
から漏れてくる為にコイル上下の隙間から漏れてくる漏れ
磁場とキャンセルして漏れ磁場として小さくなっている。
2
4
6
x(cm)
8
10
SM11
磁場均一性 1.6 %
• 導体とコアーの間に1mmスペースを入れて電流
分布も考慮した場合の磁場性能スペックは
• 以下のようになる。
• 漏れ磁場（最大）
• BL=（18G+7G)/2x10-4x1.5m
•
=0.0019Tm
•
※但し磁気シールドによりもっと良くなる可能性はある。
• 磁場の均一性
• ΔB/Bo=1.6%
•
※ほぼ導体の発熱で決まってしまう。
• 高磁場セプタムSMS3-1の磁場計算
コアー
周回側チャンバー
リターン導体
セプタム導体
• 電磁ステンレス（ＳＵＳ４３０）
• と鉄材（ＳＳ４００）のＢＨ特性
B-H特性曲線
16000
14000
B_SUS430(G)
B_SS400(G)
12000
B(G)
10000
8000
6000
4000
2000
0
0.1
1
10
H(Oe)
100
• 磁場計算結果
チャンバー端面
チャンバー端面
漏れ磁場
チャンバー端面
500
400
1.0
B(G)_no shield
B(G)_SUS430
B(G)_SS400
取り出しビーム
ΔB/Bo(%)
B(G)
ΔB/Bo(%)_no shield
ΔB/Bo(%)_SUS430
ΔB/Bo(%)_SS400
0.5
300
200
100
7.15cm
4.23cm
入射ビーム
4.84cm
チャンバー端面
磁場均一性
4.41cm
4.04cm
フル幅
0.0
0.8%
2.52cm
0
-2G
0.9%
-0.5
1.3%
-100
-200
-89G
-130G
-8.0 -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0
x(cm)
周回側チャンバーの材料としては
ＳＳ４００の方が効果的である
-1.0
4.0
6.0
8.0
10.0
x(cm)
12.0
14.0
磁場均一性もＳＳ４００だとステンレス
材と同じで影響ない。
• 周回側チャンバー
• ＳＳ４００は磁気シールド材として良好な計
算結果が得られた。
• ＳＵＳ４３０
SS400＋複合電解研磨（内側）
Niコーティング（外側）
• コアーと導体の位置の最適化
ラインをそろえる。
• 計算結果
チャンバー端面
チャンバー端面
漏れ磁場
チャンバー端面
500
1.0
B(G)_SS400
4.23cm
入射ビーム
ΔB/Bo(%)_SS400
取り出しビーム
400
4.84cm
0.5
ΔB/Bo(%)
300
B(G)
チャンバー端面
磁場均一性
200
100
7.15cm
4.41cm
4.04cm
フル幅
0.0
0.4%
2.52cm
0
-2G
-0.5
-100
-200
-8.0 -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0
x(cm)
漏れ磁場～２Ｇ
-1.0
4.0
6.0
8.0
10.0
x(cm)
12.0
磁場均一性 0.4%
14.0
–磁場の均一性は導体の上のラインとコアーの
–ギャップラインをそろえることを基本として
–その細かい位置調整でよくできる。

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