[論文レビュー] Study on the Magnetic Measurement Results of the Injection System for CSNS/RCS

Ming-Yang Huang, Shinian Fu+13 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2016

Particle accelerators and beam dynamics被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、DCおよびAC磁石を用いたCSNS/RCS注入系の包括的な磁気測定と磁場一様性解析を実施し、正確な磁化曲線フィッティングを採用した。主な貢献は、正確な磁化フィッティング式の導出であり、これにより位相空間ペイントおよびH⁻ストリッピングを用いた高強度ビーム蓄積と、より優れたビーム制御が可能になった。

ABSTRACT

A combination of the H⁻ stripping and phase space painting method is used to accumulate a high intensity beam in the Rapid Cycling Synchrotron (RCS) of the China Spallation Neutron Source (CSNS). The injection system for CSNS/RCS consists of three kinds of magnets: four direct current magnets (BC1-BC4), eight alternating current magnets (BH1-BH4 and BV1-BV4), two septum magnets (ISEP1 and ISEP2). In this paper, the magnetic measurements of the injection system were introduced and the data analysis was processed. The field uniformity and magnetizing curves of these magnets were given, and then the magnetizing fitting equations were obtained.

研究の動機と目的

• CSNS/RCSにおける正確なビーム注入および蓄積を実現するため、注入系の主要部品の磁場を特徴づける。
• ビーム品質および強度の低下を引き起こす可能性がある、重要な磁石における磁場非一様性を解消する。
• 信頼できる磁石運用および制御を実現するため、正確な磁化曲線フィッティング式を構築する。
• 位相空間ペイントおよびH⁻ストリッピングを用いた高強度ビーム蓄積戦略を支援する。
• 4つのDC磁石（BC1–BC4）、8つのAC磁石（BH1–BH4、BV1–BV4）、および2つのセプタム磁石（ISEP1、ISEP2）の実験的検証を提供する。

提案手法

• DC、AC、セプタムタイプのすべての注入系磁石に対して、詳細な磁気測定を実施した。
• 磁石アパーチャー全体における磁場一様性を分析し、性能の一貫性を評価した。
• さまざまな励磁電流下での各磁石タイプの磁化曲線を測定およびプロットした。
• 曲線フィッティング技術を用いて、磁化挙動を記述する経験的式を導出した。
• フィットした式を用いて、磁場挙動を予測し、設計仕様と整合することを確認した。
• ビームダイナミクスシミュレーションおよび注入系チューニングを支援するため、データ解析による結果の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CSNS/RCSの注入系磁石のアパーチャー全体における磁場の一様性はどの程度か？
• RQ2 注入系に用いられるDCおよびAC磁石の磁化特性は何か？
• RQ3 測定データから導出したフィッティング式を用いて、磁化挙動をどの程度正確にモデル化できるか？
• RQ4 測定された磁場一様性および磁化曲線は、高強度ビーム蓄積をどの程度支援するか？
• RQ5 導出されたフィッティング式は、運用制御およびビームダイナミクスに信頼性を持って磁場挙動を予測できるか？

主な発見

• 磁石アパーチャー全体における磁場一様性が定量的に評価され、高強度ビーム輸送に適していることが確認された。
• 全磁石タイプについて、実験的に測定された磁化曲線が、高い精度でフィッティングされた。
• 導出された磁化フィッティング式は、電流変動に応じた磁場挙動の予測に信頼できる根拠を提供する。
• 4つのDC磁石（BC1–BC4）および8つのAC磁石（BH1–BH4、BV1–BV4）の測定性能は、設計仕様を満たしていた。
• 2つのセプタム磁石（ISEP1およびISEP2）は、ビーム注入に不可欠な安定的かつ予測可能な磁場特性を示した。
• 包括的な磁気データおよびフィッティングモデルは、CSNS/RCS注入系における正確なビーム制御を支援する。