talk: ФОРМИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Формирование магнитного поля
анализирующего магнита IM-90
системы аксиальной инжекции
изохронного циклотрона ДЦ-280
А.Е. Смагулова1, К.К.Кадыржанов1, И.А. Иваненко2
1ЕНУ
им.Л.Н.Гумилева, Астана, Казахстан
2ОИЯИ, Дубна, Россия
Аннотация
В данной работе проведена оптимизация магнитного
поля анализирующего магнита IM-90 системы аксиальной
инжекции изохронного циклотрона ДЦ-280. Основной
функцией анализирующего магнита является анализ и
сепарация пучка ионов нужной зарядности. Проведенные
расчеты магнитного поля показали, что для улучшения
работы магнита IM-90 требуется использование экранов
краевого поля. Был проведен расчет неоднородности
магнитного поля в медианной плоскости межполюсного
зазора магнита. Согласно полученным результатам
однородность магнитного поля в радиальном
направлении не превышает допустимого значения в
соответствии с техническим заданием. Результаты,
полученные в данной работе, были использовались для
проведения траекторного анализа в СФУ ЛЯР.
Основные
системы
изохронного
циклотрона
ДЦ-280:
1. Магнит
2. Вакуумная
камера
3. ВЧ система
4. Система
аксиальной
инжекции
пучка
5. Каналы
вывода пучка
Изохронный циклотрон
ДЦ-280 предназначен
для ускорения пучков
ионов с диапазоном
A/Z 4-7
до энергий
от 8 до 4 Мэв/нуклон.
Задачей данной работы является создание
компьютерной модели и расчет трехмерного
распределения магнитного поля анализирующего
магнита IM-90 изохронного циклотрона ДЦ-280.
Результаты расчета использовались для
проведения анализа и оптимизации оптических
свойств магнита IM-90. В основу создания
компьютерной модели легло техническое
задание TZD-DC280-02-05.
Параметры магнита: Размеры:
Размеры магнита без 1150×980×
экранов д×ш×в, мм
440
Зазор в магните G0 , 110
мм
Радиус поворота R , 500
мм
Угол поворота пучка 90°
ионов
α , град
Расчётная
индукция 0.14
магнитного поля ,B,T
Длина осевой линии 785,78
траектории при α=90о ,
мм
Построение сетки в TOSCA состоит из двух этапов:
1. построение сетки по поверхностям элементов модели.
2. построение объемной сетки
Зона интереса
Магнитные свойства стали
Распределение магнитного поля в модели электромагнита IM-90. Шкала
напряженности поля представлена в гауссах.
1600
Экран
1400
1200
Полюс магнита
B, Gs
1000
Без экрана
С экраном
800
600
400
200
0
1
14
27
40
53
66
79
92 105 118 131 144 157 170 183 196
L, cm
Распределение вертикальной компоненты магнитного поля.
1434
1433
B, Gs
1432
1431
1430
1429
0 degree
1428
25 degree
1427
43
45
47
49
51
53
55
R, cm
Распределение магнитного поля в рабочей зоне (при 0° и 25°).
Основные результаты данной работы:
1.
2.
3.
4.
Построена трехмерная компьютерная модель анализирующего
магнита IM-90.
Проведен расчет распределения магнитного поля.
Проведен анализ магнитного поля. Анализ показал, что
использование угла скоса полюсов магнита в 26° (против 26,5° по
техническому заданию) и экранов краевого поля позволяет
оптимизировать распределение магнитного поля и провести пучок
по траектории в соответствии с техническим заданием.
Неоднородность распределения магнитного поля в межполюсном
зазоре в радиальном направлении не превышает допустимого
значения, представленного в техническом задании.
Полученное в ходе расчетов распределение магнитного поля
анализирующего магнита IM-90 было использовано для
траекторного анализа, который показал, что магнитное поле
оптимизировано в соответствии с техническим заданием.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Дж. Ливингуд «Принципы работы циклических ускорителей», 1961.
Коломенский А. А., Лебедев А. Н. «Теория циклических ускорителей», М,1962
Гикал Б. Н. «Система аксиальной инжекции ионов в циклотрон У-200», Диссертация
на соискание ученой степени, Дубна,1989.
А. Р. Борисенко, «Транспортировка пучков заряженных частиц» (общий курс),
Физика и техника ускорителей, Алматы,2006.
T. Stambach “Introduction to cyclotrons”, CAS, Vol 1, Geneva,1194.
Техническое задание «TZD-DC280-02-05_IM-90».
http://www.cobham.com/.
Мешков И.Н., «Транспортировка пучков заряженных частиц», Новосибирск, Наука,
1991.
Гикал Б. Н., Дмитриев С. Н., Гульбекян Г. Г., Богомолов С.Л., Борисов О.Н., Бузмаков
В. А., Иваненко И. А., Казаринов Н.Ю., Калагин И.В., Колесов И.В., Папаш А.И.,
Пащенко С.В., Тихомиров А.В., Хабаров М.В. «Циклотронный компелкс ДЦ-60 для
научно-прикладных исследований и промышленного применения в области
нанотехнологий», Сообщение ОИЯИ, Р9-2007-104, Дубна-2007.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ