Modeling and forming the magnetic field of the heavy ion cyclotron

Abstract

The heavy ion cyclotron was designed and constructed in the Dzhelepov Laboratory of Nuclear Problem, Joint Institute for Nuclear Research. Ions with A/Z~5 were accelerated up to the energy E=2.4 MeV/nucleon. The ECR source with an intensity of 3.5⋅10¹² ions/sec is used as an ion source. The extracted beam of ~10¹¹ ions/sec is intended for the track membrane production. The magnetic field of this cyclotron is formed in the compact magnet with the pole diameter 1.6 m by means of four pairs of sector shims installed symmetrically up and down. The gaps are 100 mm, and 40 mm between the poles and shims, respectively. The proper dependence of the isochronous magnetic field on the radius is created, basically, by increasing the angular extension of sector shims inside the range α = 30º...41.8º. Power consumption of an electromagnet is 25 kW.

Циклотрон для прискорення важких іонів спроектований і виготовлений у Лабораторії Ядерних Проблем ім. В.П. Джелепова ОІЯД. Основні параметри магнітної системи циклотрона отримані на підставі розрахунків по аналітичних формулах, за умови рівномірного намагнічування об'єму ферромагнетика, а також по двомірній програмі з використанням сіткової методики (FEMM). Для вибору форми секторних шимм була виготовлена модель магнітної системи в масштабі 1:2,5. Приведено основні параметри магнітної системи і результати моделювання і формування магнітного поля циклотрона.

Циклотрон для ускорения тяжелых ионов спроектирован и изготовлен в Лаборатории Ядерных Проблем им. В.П. Джелепова ОИЯИ. Основные параметры магнитной системы циклотрона получены на основании расчетов по аналитическим формулам, при условии равномерного намагничивания объёма ферромагнетика, а также по двухмерной программе с использованием сеточной методики (FEMM). Для выбора формы секторных шимм была изготовлена модель магнитной системы в масштабе 1:2,5. Приведены основные параметры магнитной системы и результаты моделирования и формирования магнитного поля циклотрона.