Beam orbit simulation in the central region of RIKEN AVF cyclotron

Abstract

This paper described a design modification of the central region at h = 2 mode of acceleration in the RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) AVF (Azimuthally Varying Field) cyclotron. The electrode shape in the central region is modified to optimize the beam transmission. The central region is equipped with an axial injection system. The spiral type inflector is used for the axial injection. In the present design, to treat more realistically both the spiral inflector and the central region, the electric field distributions in the inflector and in the four accelerating gaps have been numerically calculated from electric potential maps, produced by using the RELAX3D program. For the simulation of the ion trajectories passing through the spiral inflector and the central region, the CASINO and CYCLONE programs were used respectively. The geometry of the central region has been tested with the orbit simulation carried out by means of the computer code CYCLONE. The phase acceptance of the central region has been tested by tracking the ions and by looking at the beam envelopes in both horizontal and vertical planes. The emittance of the beam was reconstructed from its emittance at the entrance of the inflector.

本文では、RIKEN(理化学研究所)AVF(周回変動磁場型)サイクロトロンにおけるh=2加速モードでの中心領域の設計の改善を述べた。ビーム透過を最適化するため、中心領域の電極形状を改良した。中心領域に軸方向入射システムを装備した。スパイラルインフレクタを軸方向入射のために用いた。今回の設計では、スパイラルインフレクタおよび中心領域をより現実的に取り扱うため、RELAX3Dプログラムを用いて作った電気ポテンシャルマップから、インフレクタおよび4つの加速ギャップ中の電場分布を数値的に計算した。スパイラルインフレクタおよび中心領域を通過するイオン軌道のシミュレーションのため、CASINOおよびCYCLONEコードをそれぞれ用いた。計算機コードCYCLONEで行った軌道シミュレーションで中心領域の形状を試験した。イオンを追跡し、水平と垂直面の双方でビームエンベロープを調べて、中心領域の位相アクセプタンスを試験した。インフレクタ入口でのエミッタンスからビームエミッタンスを再構成した。