Measurement and simulation of the GARIS quadrupole magnet

Abstract

An improvement of the quadrupole magnets of the GARIS (Gas-filled Recoil Isotope Separator), which are consisted of the three magnets of D-Q-Q (Dipole-Quadrupole-Quadrupole), for use in production and identification of new isotopes was described. A simulation of magnetic fields in the quadrupole magnet was performed to search for the method for improving the GARIS. A three dimensional simulation is required to take into account of the fringing-field correctly. In order to achieve the double focusing condition for the case of 108-272, the field gradient 85.6 kG/m for the Q1 and 83.3 kG/m for the Q2, that is 9.24 kG and 8.99 kG at 108 mm away from the center respectively, are required. The maximum coil current necessary for realizing the double focusing condition was 350 A. If the same magnet geometry is kept, the design of the quadrupole magnet should be changed to the one whose pole piece is thick enough not to cause a saturation of current. It will be then possible to achieve the double focusing condition using the same magnets.

D-Q-Q(二重極-四重極-四重極)の3個の磁石で構成される、新同位体の製造と同定に使用するGARIS(ガス充填反跳同位体分離装置)の四重極磁石の改善について述べた。GARISの改善法を探るため、四重極磁石磁場のシミュレーションを実施した。縁辺部の磁場を正確に考慮するために、3次元のシミュレーションが必要である。108-272に対する二重集束条件を達成するために、Q1に対しては85.6kG/m、Q2に対しては83.3kG/mの磁場勾配、すなわち中心から108mm離れたところでそれぞれ9.24kGおよび8.99kGが必要となる。二重集束条件を実現するのに必要な最大コイル電流は350Aである。もし同じ磁石形状であるならば、四重極磁石の設計をその磁極片が電流の飽和を引き起こさないように充分に厚いものに変更しなければならない。その場合には、同じ磁石を用いても二重集束条件が達成できると思われる。