大立体角磁気スペクトロメータ用変形四極電磁石の研究

• 研究課題/領域番号: 16540227
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 加藤 静吾 山形大学, 理学部, 教授 (70013422)
• 研究分担者: 橋本 治 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50092292)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2004年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: 磁気スペクトロメータ / 四極電磁石 / 磁場分布 / 3次元磁場分布 / 3次元磁場計算

研究概要

この研究では大立体角磁気スペクトロメータの構成要素として重要な四極電磁石の口径をできるだけ大きくするために採用する変形四極電磁石の3次元磁場分布をできるだけ精密に予想できるようにすることを目的としている。具体的には四極電磁石の口径が一定でなく、入り口から出口までの間で口径が変化するような変形四極電磁石の磁場分布を扱った。
四極電磁石の長さを3通り、口径傾斜を5通り、電流密度を4通り、合計60通りの形状・電流に対する磁場分布を3次元磁場分布計算プログラムTOSCAから求め、各形状毎に294点の「実験値」を代数的に表す実験式とその中に含まれるパラメータを求めた。
口径傾斜がない場合には3通りの長さの四極電磁石に対する882点の値を7個の共通パラメータで再現することができた。
口径傾斜がある場合には15通りの長さ・傾斜の四極電磁石に対する4410点の値を10個の共通パラメータで再現することができた。口径傾斜のない場合の個別の形状を再現する場合の標準偏差と比べて、個別電流値ごとにの場合におよそ1.5倍程度の標準偏差となった。また60通りの長さ・傾斜・電流の四極電磁石の磁場分布17640点を共通パラメータでとすると約2倍の標準偏差で全ての値を再現できた。磁場勾配を2次元磁場計算から求めて規格化した場合でも約3倍の標準偏差で全ての値を再現できた。
一方で磁極端での磁場の滲み出し関数の選択が重要であることについて、2次元磁場分布表現を改善する方法を整理して論文として公表した。

研究成果

• [雑誌論文] Nuclear astrophysics at the east drip line (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Kubono,..., S.Kato,....(26)
  • 雑誌名: The European Physical Journal, A 10-1140 ページ: 1-6
• [雑誌論文] An improved description of magnetic fringing field (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kato
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A540 ページ: 1-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Study of stellar reactions in explosive hydrogen burning with CRIB (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kubono,..., S.Kato,....(32)
  • 雑誌名: Nuclear Physics, A 758 ページ: 733-736
• [雑誌論文] An improved description of magnetic fringing field (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kato
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 540 ページ: 1-13
• [雑誌論文] Low-energy radioisotope beam separator CRIB (2005)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, Y., Kubono, S., Teranishi, T., Ue, K., Michimasa, S., Notani, M., He, J.J., Ohshiro, Y., Shimoura, S., Watanabe, S., Yamazaki, N., Iwasaki, H., Kato, S., Kishida, T., Morikawa, T., Mizoi, Y.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 539 ページ: 74-83
• [雑誌論文] Direct measurement of the astrophysical reaction ^<14>O(α,p)^<17>F (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Notani, S.Kubono, T.Teranishi et al.(23 other authors)
  • 雑誌名: Nuclear Physics A 738 ページ: 411-415
• [雑誌論文] Basic instrumentation for Hall A at Jefferson Lab (2004)
  • 著者名/発表者名: Alcorn J., Anderson B.D., Aniol K.A., Annand J.R.M., Auerbach L.et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 522 ページ: 294-346