Analysis of the injection and extraction trajectories in RIKEN superconducting ring cyclotron

Abstract

The purpose of this analysis is to optimize the layouts and specifications of the injection and extraction elements in the RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) Superconducting Ring Cyclotron (SRC). The injection system consists of four bending magnets, three magnetic inflection channels, and an electrostatic inflection channel. The extraction system consists of a bending magnet, three magnetic deflection channels, and an electrostatic deflection channel. In order to analyze the injection and extraction trajectories in the SRC, an equation of motion was solved for oxygen and uranium beams, and magnetic field of the sector magnets was calculated with a three dimensional computer code. Between these two beams, the difference of magnetic rigidities becomes the maximum, so that the difference of trajectories also becomes the maximum. To minimize the bore of the elements, the difference of trajectories must be suppressed as small as possible. A schematic layout of the injection elements and the injection trajectories of the typical two beams are shown. A schematic layout of the extraction elements and the extraction trajectories of the typical two beams are also shown.

RIKEN(理化学研究所)の超伝導リングサイクロトロン(SRC)の入射および取出し要素の配置と仕様を最適化することがこの解析の目的である。入射系は4個の偏向磁石、3個の磁気インフレクションチャネル、および1個の静電インフレクションチャネルから成っている。取り出し系は1個の偏向磁石、3個の磁気デフレクションチャネル、および1個の静電デフレクションチャネルから成っている。SRCの入射および取出し軌道を解析するために酸素とウランビームについて運動方程式を解き、セクタ電磁石の磁場を3次元計算機コードで計算した。これら2種類のビームの間では磁気剛性の差が最大になり、そのために軌道の差も最大になった。要素の穴を最小にするためには、軌道の差をできるだけ小さく抑えなければならない。入射要素の図式的配置および典型的な2種類のビームの入射軌道を示した。取出し要素の図式的配置および典型的な2種類のビームの取り出し軌道も示した。