Orbit analysis of RIKEN superconducting ring cyclotron

Abstract

The RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) Superconducting Ring Cyclotron (SRC) is one of the main accelerators for the RI (Radioactive Isotope) beam factory, and is expected to boost the energy of ion beams up to 400 MeV/nucleon for light heavy ions like carbon and up to 150 MeV/nucleon for very heavy ions like uranium. SRC consists of six sector magnets, three main resonators, one flattop resonator, and beam injection and extraction devices together with beam injection and extraction orbits. The sector magnets of SRC are set so that the high magnetic field and various magnetic inclinations may be realized. Size of the superconducting main coil is 284 mm width and 310 mm height. The maximum excitation current is 6 MA per one sector magnet. By using the main coils and five sets of the superconducting trim coils, it is possible to adjust various distributions of isochronous magnetic fields within +/-0.1 percent. In order to keep the axial shift of the beam within 5 mm, the minimum axial betatron frequency is set to be 1.05.

RIKEN(理化学研究所)の超伝導リングサイクロトロン(SRC)はRI(放射性同位体)ビーム工場の主要な加速器の1つで、炭素のような軽い重イオンでは400MeV/核子まで、ウランのような非常に重いイオンでは150MeV/核子までイオンビームのエネルギーを押し上げることが期待されている。SRCは6台のセクタ電磁石、3台の主共振器、1台のフラットトップ共振器、およびビーム入射と取出し軌道を伴ったビーム入射および取出し装置から成っている。SRCのセクタ電磁石は高磁場と各種の磁気勾配を実現するように配置している。超伝導主コイルの大きさは幅284mmで高さ310mmである。最大励磁電流は1セクタ当たり6MAである。主コイルと5組の超伝導トリムコイルを使って、等時性磁場の各種の分布を±0.1%の範囲で調整できる。ビームの軸方向移動を5mm以内に保つために軸方向ベータトロンの最小振動数を1.05になるようにした。