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 k r  B(r)  B0   r0  r0:ビームの中心軌道 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