Mechanisms of increasing of the magnetic alloy core shunt impedance by applying a transverse magnetic field during annealing

磁場中熱処理における金属磁性体コアシャントインピダンス増加のメカニズム

野村 昌弘  ; 島田 太平 ; 田村 文彦   ; 山本 昌亘   ; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 戸田 信*; 吉井 正人*

Nomura, Masahiro; Shimada, Taihei; Tamura, Fumihiko; Yamamoto, Masanobu; Hara, Keigo*; Hasegawa, Katsushi*; Omori, Chihiro*; Toda, Makoto*; Yoshii, Masahito*

J-PARCシンクロトロンでは高い加速電圧を発生させるために金属磁性体コアを用いた加速空胴を採用している。コアのシャントインピーダンスはビームパワーを高めるために重要なパラメータである。我々は磁場中熱処理を行うことにより、コアのシャントインピーダンスを約50%以上高めることに成功している。本論文では磁場中熱処理を行うことによりコアのシャントインピーダンスが高められるメカニズムについて議論を行っている。具体的には、まず磁場中熱処理により磁化過程が主に磁化回転となることにより、低周波数領域ではコアの損失が低減され、高周波数領域では磁気特性が向上していることを測定結果から示し、次にシャントインピーダンスと磁気特性を表す複素透磁率との関係から、コアのシャントインピーダンスが高められているのはこれらの磁気特性の改善が要因であることを述べている。

In the J-PARC synchrotrons, Magnetic Alloy (MA) cores loaded RF cavities are employed to achieve a high field gradient. We are successful to increase the shunt impedance of the MA cores for the Main Ring synchrotron RF cavities by applying a transverse magnetic field during annealing. The shunt impedances of the cores with transverse field annealing are around 50% higher than the cores without one. By applying the transverse magnetic field during annealing, the magnetization processes occur by mainly magnetization rotations, and consequently the core loss is reduced and the relative complex permeability shows an excellent frequency behavior. The MA core shunt impedance is increased by those improvements of the magnetic properties.