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Magnetic field stabilization by temperature control of an azimuthally varying field cyclotron magnet

AVFサイクロトロン電磁石の温度制御による磁場の安定化

奥村 進; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 横田 渉; 石本 貴幸*; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; 佐野 正美*; 立川 敏樹*

Okumura, Susumu; Arakawa, Kazuo; Fukuda, Mitsuhiro; Nakamura, Yoshiteru; Yokota, Wataru; Ishimoto, Takayuki*; Kurashima, Satoshi; Ishibori, Ikuo; Nara, Takayuki; Agematsu, Takashi; Sano, Masami*; Tachikawa, Toshiki*

AVFサイクロトロンの運転において、ビーム電流減少を引き起こす数十時間に渡る10$$^{-4}$$台の磁場変動が生じていた。実験の結果より、励磁コイルからの熱によって鉄心温度が上昇し、ビーム特性の劣化を引き起こす磁場変動を発生させていることを明らかにした。鉄心温度上昇を防ぎ、高安定磁場を実現するために、メインコイルとヨークとの間への熱絶縁やトリムコイル冷却水温度制御の高精度化といった鉄心温度制御技術を開発した。この温度制御によって、磁場安定度$$pm$$5$$times$$10$$^{-6}$$を達成し、$$pm$$2%のビーム強度安定度を得た。

A magnetic field drift, gradual decrease of the order of 10$$^{-4}$$ in several tens of hours, was observed with the beam intensity decrease in an operation of an azimuthally-varying-field (AVF) cyclotron. From our experimental results, we show that the temperature increase of the magnet iron by the heat transfer from the excitation coils can induce such change of the magnetic field as to deteriorate the beam quality. The temperature control of the magnet iron was realized by thermal isolation between the main coil and the yoke and by precise control of the cooling water temperature of the trim coils attached to the pole surfaces in order to prevent temperature change of the magnet iron. The magnetic field stability of $$pm$$ 5$$times$$10$$^{-6}$$ and the beam intensity stability of $$pm$$ 2% have been achieved by this temperature control.

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分野:Instruments & Instrumentation

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