Optimization of full-length helical snake magnet for RHIC

Abstract

A half-length model of the helical magnet for RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) has been built and tested successfully. A design for the full-length helical dipole magnet is being finalized now. From the cryogenic point of view, it is necessary to minimize the heat leak from the helical dipole magnets. Therefore, a thin cable of 1 mm diameter comprised of seven wires is used. These technologies were applied in the half-length model magnet fabrication. Only a remained problem is the coil winding method. The coils were wound by hand. An automatic winding process is currently being developed. The number of layers of both inner and outer coils at the most inside slots was reduced from nine to eight layers. If the helical dipole magnets are employed for the Siberian snake, the deflection of beam orbits is canceled due to 360 deg rotation of the magnetic field. However, in actual magnets, there are fringing fields and therefore 360 deg rotation does not always cancel the deflection of orbits. A magnetic field of the full-length helical snake magnet is shown by the vertical field component and the horizontal field component. It is necessary to optimize the integral of the vertical field component to become zero in designing helical magnets.

RHIC(相対論的重イオンビームコライダ)用のヘリカル磁石の半長モデルを構築し、試験に成功した。現在では、全長ヘリカル2極電磁石の設計が終わろうとしている。極低温の観点から、ヘリカル2極電磁石からの熱漏れを最小にすることが必要である。そのために、7本の線から成る直径1mmの薄いケーブルが使用される。これらの技術は半長モデル磁石製造で使われたものであるが、残された唯一の問題はコイル巻線法である。コイルは手で巻いていたが、自動巻線プロセスを現在開発中である。最内側スロットでの内コイルと外コイルの層数を9層から8層に減らした。ヘリカル2極電磁石をシベリアンスネークに用いた場合、ビーム軌道の偏向は360度回転により解消されるが、実際の磁石ではフリンジ場が存在するために360度回転では軌道偏向を解消できない場合がある。全長ヘリカルスネーク磁石の磁場を垂直磁場成分と水平磁場成分により示した。ヘリカル電磁石を設計する場合、この垂直磁場成分の積分がゼロになるように最適化することが必要である。