Development of hybrid permanent magnet multipole for intense beam transportation

用于强束流传输的混合永磁多极子的开发

基本信息

批准号：
21K17996
负责人：
不破康裕
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17996/
关键词：
ビーム物理学量子ビーム永久磁石大強度ビーム加速器

项目摘要

量子ビームの大強度化における課題の一つである空間電荷効果によるビーム品質低下を抑制する手法として、複数の多重極磁場成分をビームラインに印加することが提案されている。本研究では、この方式によるビーム輸送を実験的に実証するため、永久磁石を用いた機能結合型多重極磁気デバイスを開発している。３年間の研究期間における２年目にあたる令和４年度は、空間電荷効果の抑制を実現する機能結合型多重極磁石のプロトタイプを製作し、発生する磁場分布を評価することを目標とした。本研究で提案している多重極磁石は、省スペースで強力なビーム集束力を確保するために永久磁石を使用することとし、集束磁場の主成分となる４極磁場に加えて空間電荷効果によるビーム発散力を補正するための８極磁場成分を同時に発生させることができる機能を有するものである。また、８極磁場による空間電荷効果の補正をビーム試験で実証するためには、４極磁場成分を変化させることなく８極磁場成分の強度を変調させる必要があった。そのため、プロトタイプ磁石の磁気回路は、４極磁場を発生させる永久磁石と８極磁場を発生させる永久磁石を分けた構造として設計し、８極磁場を発生させるための磁石材料にはそれらを回転させて強度を変調する機構を導入して製作した。製作したプロトタイプ磁石に対して基礎的な磁場測定を実施し、４極成分を十分な強度で発生できること及び８極成分を必要な強度範囲で変調可能であることを検証した。

已经提出将多个多极磁场分量应用于束线作为抑制由于空间电荷效应导致的束质量下降的方法，这是增加量子束强度的挑战之一。在本研究中，为了使用这种方法通过实验证明光束传输，我们正在开发一种使用永磁体的功能耦合多极磁性装置。 2020年，即三年研究期的第二年，目标是创建抑制空间电荷效应的功能耦合多极磁体原型，并评估所产生的磁场分布。本研究提出的多极磁体采用永磁体，以节省空间并保证强大的光束聚焦功率。除了作为聚焦磁场主要成分的四极磁场外，多极磁体还利用了空间电荷效应。同时产生八极磁场分量以校正光束发散力的功能。此外，为了在束流测试中证明八极磁场对空间电荷效应的校正，需要在不改变四极磁场分量的情况下调制八极磁场分量的强度。因此，原型磁体的磁路设计为将产生4极磁场的永磁体和产生8极磁场的永磁体分开的结构，以及用于产生8极磁场的磁体材料。 8极磁场是通过旋转它们而产生的，它是通过引入调制强度的机制而制造的。我们对制造的原型磁体进行了基本的磁场测量，并验证了可以生成具有足够强度的 4 极分量，并且可以在所需的强度范围内调制 8 极分量。