SNU 1.5MV 반데그라프 가속기 (IV) -자기 4극 렌즈의 제작과 수차의 분석-

SNU 1.5MV Van de Graaff Accelerator (IV) -Fabrication and Aberration Analysis of Magnetic Quadrupole Lens-

SNU 1.5MV 반데그라프 가속기의 표적상자 전단에서 사용될 자기 4극 렌즈를 제작하고 그 광학적 특성을 측정 및 분석하였다. 렌즈의 칫수는 자극 길이 180mm, 구경 반경 25mm, 자극편 반경 28.75mm이며 자극과 철심의 재료로는 탄소강 KS-SM40C를 사용하였다. 코일은 자극 당 480회 감아 공냉식을 채택하고 있다. 제작한 렌즈에 직류 전류 2.99$\pm$0.03A를 흘리며 Hall 탐침소자를 써서 r,$\theta$,z의 각 방향에 대해 여러 지점에서 자장 요소 $B_{\theta}$, $B_{\gamma}$을 측정하였다. 측정된 자료에 대한 면적 적분과 직교성 다항함수 fitting을 통하여 렌즈 중심에서 자장 구배 G=566.3$\pm$2.1 gauss/cm, 렌즈축 상에서 유효길이 L=208.3$\pm$1.44mm로 나타났다. 렌즈의 다극 요소는 최소자승법을 써서 20극까지 결정하였다. 결과로서 렌즈 중심의 18mm 반경 이내의 영역에서 6극 요소 대 4극 요소의 비는 1.4$\pm$0,9% 이하이고, 기타 다극 요소들은 모두 0.5% 미만임을 얻었다.

A magnetic quadrupole doublet was fabricated for use at the pre-target position of SNU 1.5MV Van de Graaff accelerator and then its optical characteristics were measured and analysed. The physical dimensions are: pole length 180mm, aperture radius 25mm, pole tip radius 28.75mm. Material for poles and return yokes is carbon steel KS-SM40C. Coils have 480 turns per one pole and air-cooling is adopted. Applying the d.c. current 2.99$\pm$0.03A to the lens, and using the Hall probe, magnetic field elements $B_{\theta}$ , $B_{\gamma}$, were measured at the selected Points along each coordinate direction r,$\theta$, z. From the area integration and orthogonal polynomial fitting for the measured data, the magnetic Field gradient G=566.3$\pm$2.1 gauss/cm at lens center, the effective length L=208.3$\pm$1.44mm along the lens axis have been obtained. The harmonic contents were determined up to 20-pole from the generalized least squares fitting. The results indicate that sextupole/quadrupole is below 1.4$\pm$0.9% and all the other multipoles are below 0.5% in the region within 18mm radius at the center of lens.