Development of hybrid permanent magnet multipole for intense beam transportation

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量子ビームの大強度化における課題の一つである空間電荷効果によるビーム品質低下を抑制する手法として、複数の多重極磁場成分をビームラインに印加することが提案されている。本研究では、この方式によるビーム輸送を実験的に実証するため、永久磁石を用いた機能結合型多重極磁気デバイスを開発している。３年間の研究期間における２年目にあたる令和４年度は、空間電荷効果の抑制を実現する機能結合型多重極磁石のプロトタイプを製作し、発生する磁場分布を評価することを目標とした。本研究で提案している多重極磁石は、省スペースで強力なビーム集束力を確保するために永久磁石を使用することとし、集束磁場の主成分となる４極磁場に加えて空間電荷効果によるビーム発散力を補正するための８極磁場成分を同時に発生させることができる機能を有するものである。また、８極磁場による空間電荷効果の補正をビーム試験で実証するためには、４極磁場成分を変化させることなく８極磁場成分の強度を変調させる必要があった。そのため、プロトタイプ磁石の磁気回路は、４極磁場を発生させる永久磁石と８極磁場を発生させる永久磁石を分けた構造として設計し、８極磁場を発生させるための磁石材料にはそれらを回転させて強度を変調する機構を導入して製作した。製作したプロトタイプ磁石に対して基礎的な磁場測定を実施し、４極成分を十分な強度で発生できること及び８極成分を必要な強度範囲で変調可能であることを検証した。