蓄積リングにおけるイオントラップ現象の3次元可視化シミュレーション研究

存储环中离子捕获现象的三维可视化模拟研究

• 批准号: 18740156
• 负责人: 橋本 智
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18740156/
• 关键词: 蓄積リング; 加速器; イオントラップ; シミュレーション; 可視化; 計算物理; シミュレーション工学

電子蓄積リングの真空中に僅かに残留するガス分子は蓄積された電子ビームとの衝突によりイオン化され,ビームの作るポテンシャルに捕獲される(イオントラップ)。捕獲されたイオンは蓄積電子ビームの安定性や高品質な放射光の発生に影響を与えるため,蓄積リング内の複雑な場におけるイオンの挙動を明らかにすることは重要である。本研究では蓄積リング内の複雑な場(エッジ部を含む偏向電磁石や四極電磁石あるいはアンジュレーター)の3次元磁場分布の数値計算を行い,これらの複雑な磁場中におけるイオンの軌道を計算し可視化を行った。PICシミュレーションコードはquadcoreのMacintosh上でIntel Fortranにより開発し,計算データの解析および可視化にはTecplotおよびpgplotを使用した。本研究では,(1)電子ビームの進行方向に垂直な断面内でのイオンの空間分布,(2)ドリフトスペースで発生しビーム方向に進行するイオンが偏向電磁石の磁気バリアで反射される様子,(3)四極電磁石やアンジュレーダー磁場内で発生したイオンが複雑な磁場内で捕獲される様子等を可視的に明らかにし,(4)イオン挙動が発生箇所や初期条件に強く依存する事を明らかにした。蓄積リング内のイオンの運動は非常に複雑で,単純なモデルに基づく解析では実際の現象がビームに与える影響を定量的に評価するのは困難であり,数値シミュレーションに基づく研究が不可欠であると考えられる。

Electronic accumulation リ ン グ の vacuum に only か に residual す る ガ ス molecular は accumulation さ れ た electronic ビ ー ム と の conflict に よ り イ オ ン change さ れ, ビ ー ム の as る ポ テ ン シ ャ ル に capture さ れ る (イ オ ン ト ラ ッ プ). Capture さ れ た イ オ ン は accumulation electronic ビ ー ム の stability や high-quality な ray の 発 に influence を and え る た め, accumulation リ ン グ の within complex 雑 な field に お け る イ オ ン の 挙 dynamic を Ming ら か に す る こ と は important で あ る. Within this study で は accumulation リ ン グ の complex 雑 な field (エ ッ ジ department contains を む bias electromagnet や quadrupole electromagnet あ る い は ア ン ジ ュ レ ー タ ー) の three dimensional magnetic field distribution の the numerical computing を い, こ れ ら の complex 雑 な magnetic field に お け る イ オ ン の rail line を calculation し visualization を っ た. PIC シ ミ ュ レ ー シ ョ ン コ ー ド は quadcore の Macintosh で on Intel Fortran に よ り open 発 し, calculate デ ー タ の parsing お よ び visualization に は Tecplot お よ び pgplot を use し た. This study で は, (1) electronic ビ ー ム の inside of vertical direction に な section of で の イ オ ン の spatial distribution, (2) ド リ フ ト ス ペ ー ス で 発 raw し ビ ー ム direction に す る イ オ ン が bias electric magnet の magnetic 気 バ リ ア で reflection さ れ る others, (3) the quadrupole electromagnet や ア ン ジ ュ レ ー ダ ー magnetic field で 発 raw し た イ オ ン が complex 雑 な magnetic field Within で capture さ れ る others child such as visual を に Ming ら か に し, (4) イ オ ン 挙 dynamic が 発 や initial conditions by having a strong に く dependent す る matter を Ming ら か に し た. Within the accumulation リ ン グ の イ オ ン は very に の movement after 雑 で, 単 pure な モ デ ル に base づ く parsing で は be interstate の phenomenon が ビ ー ム に and え る を に of quantitative appraisal of 価 す る の は difficult で あ り, the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に base づ く research が not owe で あ る と え test ら れ る.