JP2000252100A - 偏向電磁石及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷電粒子ビーム幅に応じた効率的な有効磁場
領域を形成可能で、しかも電磁鋼板の積層構造を変える
ことでエッジ角を必要に応じて高精度に設定可能とす
る。 【解決手段】 この偏向電磁石は、電磁石本体１の荷電
粒子ビーム出入口６Ａ，６Ｂにおける電磁鋼板２Ａ，２
Ｂを荷電粒子ビーム７のビーム軸との直交面に対して所
定角度傾けることによりエッジ角αを設定し、荷電粒子
ビーム出入口６Ａ，６Ｂにおける電磁鋼板２Ａ，２Ｂに
対して平行に他の電磁鋼板２を前記荷電粒子ビームが通
るべき設計軌道８に合わせて一枚ずつずらして積層する
ことで磁極幅Ｈを荷電粒子ビーム出入口６Ａ，６Ｂ側よ
りも設計軌道８の中央部側を大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、荷電粒子ビーム
を偏向させる偏向電磁石に関し、特に電磁石本体を構成
する電磁鋼板の積み方によって荷電粒子ビームの形状お
よび幅について効率的に有効磁場領域を確保する偏向電
磁石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は例えば特開平01-194300号公報に
示された従来の偏向電磁石を示す図である。この偏向電
磁石は、所定のギャップ１０５を介して互いに対向する
一対の磁極１０４及び該一対の磁極１０４を連結するヨ
ーク１０６とを有するとともに多数枚の電磁鋼板１０２
で構成された電磁石本体１０１と、ギャップ１０５に一
様の磁場を発生させてギャップ１０５内を通る荷電粒子
ビームＢの軌道を曲率中心を持つ円弧状に曲げるコイル
１０３とを備えている。

【０００３】この偏向電磁石の磁極１０４の断面形状は
偏向角によらず同一形状となっており、発生する磁場有
効領域は一定の幅を持つ円弧状である。そして、偏向電
磁石により曲げられる荷電粒子ビームＢの幅は電磁石本
体１０１内で一定の場合、または荷電粒子ビームの幅が
変化するが電磁石本体１０１内の最大荷電粒子ビーム幅
が有効磁場領域の幅より小さい場合に適用できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の偏向電磁石で
は、荷電粒子ビーム幅が変化する場合には、最大荷電粒
子ビーム幅に合わせて磁極幅を設計した場合には、電磁
石本体１０１の全体が大きくなり、偏向電磁石の設置場
所を広くする必要があるばかりか、電磁鋼板１０２の材
料コスト及びコイル１０３の材料コストが高くなり、コ
イル１０３に必要な電力量も高くなるという問題点があ
った。

【０００５】このように、最大荷電粒子ビーム幅により
定められた一定の磁極幅を持つ従来の偏向電磁石では、
荷電粒子ビームＢの軌道全域にわたって広い有効磁場領
域を与えることになるので、荷電粒子ビーム幅が電磁石
本体１０１内で顕著に変化する場合には、荷電粒子ビー
ム幅の小さいところでは無駄な磁場領域を与える結果と
なり、電磁石本体１０１が大きくなるという問題点があ
った。

【０００６】また、荷電粒子ビームＢを収束させるため
にエッジ角が必要とされる場合、電磁石本体１０１の荷
電粒子ビーム出入口でエッジ角に相当する角度をつける
ためには、電磁鋼板１０２を積層した電磁石本体１の荷
電粒子ビームの出入口を切断する必要性が生じる。ここ
で、エッジ角とは、荷電粒子ビームのビーム軸の直交面
と電磁石本体１の荷電粒子ビーム出入口側の端面との交
差角度である。しかし、荷電粒子ビーム出入口では必ず
磁場強度の変化量が高くなるので、僅かな誤差でも荷電
粒子ビームＢに対するエッジ効果に大きく影響すること
になり、荷電粒子ビームの出入口を切断した従来の偏向
電磁石では、エッジ角の精度が十分に得られないという
問題点があった。

【０００７】また、この偏向電磁石では、設計軌道を境
界として偏向中心側と外側とで等幅の有効磁場領域であ
ったが、必要とする有効磁場領域が、偏向させる荷電粒
子ビームＢの偏向中心側と外側とで異なる場合、有効磁
場領域を適合させるために必要以上に電磁石本体１０１
を大きくしなければならないという問題点もあった。

【０００８】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題とするものであって、荷電粒子ビームの幅
が偏向電磁石の出入口と中央部とで大きく異なる場合
等、荷電粒子ビーム幅に応じた効率的な有効磁場領域が
形成することが可能で、しかもエッジ角形成についても
切断加工によるものではなく、また電磁鋼板の積層構造
を変えることでエッジ角を必要に応じて高精度に設定可
能な偏向電磁石を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る偏向電磁石は、ギャップを介して互いに対向する一対
の磁極及び該一対の磁極を連結するヨークを有するとと
もに多数枚の電磁鋼板を積層して構成された電磁石本体
と、この電磁石本体に設けられ前記ギャップに磁場を発
生させてギャップ内を通る荷電粒子ビームの軌道を曲率
中心を持つ円弧状に曲げるコイルとを備え、前記電磁石
本体は、荷電粒子ビーム出入口での電磁鋼板を荷電粒子
ビームのビーム軸との直交面に対して所定角度傾けるこ
とにより荷電粒子ビームを収束させるエッジ角を形成す
るとともに荷電粒子ビーム出入口での電磁鋼板に対して
平行に他の電磁鋼板を前記荷電粒子ビームが通るべき円
弧状の軌道に合わせて一枚ずつずらして積層して構成
し、前記軌道の前記曲率中心を通る偏向半径方向の磁極
幅を荷電粒子ビーム出入口側よりも前記軌道の中央部側
が大きくなっているものである。

【００１０】また、請求項２に係る偏向電磁石は、ギャ
ップを介して互いに対向する一対の磁極及び該一対の磁
極を連結するヨークを有するとともに多数枚の電磁鋼板
を積層して構成された電磁石本体と、この電磁石本体に
設けられ前記ギャップに磁場を発生させてギャップ内を
通る荷電粒子ビームの軌道を曲率中心を持つ円弧状に曲
げるコイルとを備え、前記電磁石本体は、荷電粒子ビー
ム出入口の電磁鋼板を荷電粒子ビームのビーム軸との直
交面と平行に配置しているとともに前記荷電粒子ビーム
出入口の電磁鋼板に対して平行に他の電磁鋼板を前記荷
電粒子ビームが通るべき円弧状の軌道に合わせて一枚ず
つずらして積層して構成し、前記軌道の前記曲率中心を
通る偏向半径方向の磁極幅を荷電粒子ビームの軌道の中
央部側よりも荷電粒子ビーム出入口側が大きくなってい
るものである。

【００１１】また、請求項３に係る偏向電磁石では、電
磁石本体は、偏向角が１／２であるとともに互いに荷電
粒子ビームのビーム軸に対して垂直な面で接合された第
１の積層ブロック及び第２の積層ブロックで構成されて
いる。

【００１２】また、請求項４に係る偏向電磁石は、ギャ
ップを介して互いに対向する一対の磁極及び該一対の磁
極を連結するヨークを有するとともに多数枚の電磁鋼板
を積層して構成された電磁石本体と、この電磁石本体に
設けられ前記ギャップに磁場を発生させてギャップ内を
通る荷電粒子ビームの軌道を曲率中心を持つ円弧状に曲
げるコイルとを備え、前記電磁石本体は、前記荷電粒子
ビームが通るべき円弧状の前記軌道に合わせて一枚ずつ
ずらして積層することで前記軌道の前記曲率中心を通る
偏向半径方向の磁極幅を荷電粒子ビームの軌道の中央部
側を荷電粒子ビームの出入口側より大きくすると共に、
各電磁鋼板の電極の中心線を荷電粒子ビームの軌道に対
して軌道の曲率中心を通る偏向半径方向に一定寸法ずら
すことで電磁石本体の有効磁場領域を荷電粒子ビームの
軌道に対してずらすようになっているものである。

【００１３】また、請求項５に係る偏向電磁石では、軌
道の曲率中心を通る偏向半径方向の磁極の両端部に両端
部の磁束密度を高めるシムを設けたものである。

【００１４】また、請求項６に係る偏向電磁石の製造方
法は、電磁鋼板を積層してブロックを形成する工程と、
荷電粒子ビームのビーム軸に対して垂直な切断面を有す
るように前記ブロックを切断して、第１の積層ブロック
及び第２の積層ブロックを形成する工程と、前記第１の
積層ブロックの切断面と第２の積層ブロックの切断面と
を接合する工程とを含むものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１に係る偏向電磁石を示している。この実
施の形態１は、偏向電磁石が荷電粒子ビーム７の出入口
においてエッジフォーカスの効果を有する場合に適用す
るものである。即ち、この偏向電磁石は、所定のギャッ
プ６を介して互いに対向する一対の磁極５，５及びこの
一対の磁極５，５を連結するヨーク２１を有するととも
に、多数枚の電磁鋼板２が積層されて構成された電磁石
本体１と、この電磁石本体１に設けられ磁極５，５間の
ギャップ６に一様の磁場を発生させてギャップ６内を通
る荷電粒子ビーム７の軌道を曲率中心４を持つ円弧状に
曲げるコイル３とを備えている。

【００１６】この電磁石本体１は、荷電粒子ビーム出入
口６Ａ，６Ｂでの電磁鋼板２Ａ，２Ｂを荷電粒子ビーム
７のビーム軸との直交面に対して所定角度傾けて荷電粒
子ビーム７を収束させるためのエッジ角αを形成し、こ
の荷電粒子ビーム出入口６Ａ，６Ｂでの電磁鋼板２Ａ，
２Ｂに対して平行に他の同一形状の電磁鋼板２を荷電粒
子ビーム７が通るべき円弧状の設計軌道８に合わせて一
枚ずつずらして積層して構成されている。この積層方法
を採用することで、荷電粒子ビーム７の設計軌道８の曲
率中心４を通る偏向半径方向の磁極幅Ｈ（電磁鋼板２に
対して垂直方向から見たときの磁極幅ＷとしたときにＨ
＝Ｗｃｏｓ（θ−（β／２−α））で示される。但し、
θは合わせ面１１と曲率中心４を通る偏向半径方向との
間の角度である。）は荷電粒子ビーム出入口６Ａ，６Ｂ
側よりも荷電粒子ビーム７の設計軌道８の中央部側が大
きくなっている。

【００１７】上記電磁石本体１は、基準となる荷電粒子
ビーム入口６Ａ側及び出口６Ｂ側のそれぞれの電磁鋼板
２Ａ，２Ｂに対して偏向角βの１／２に相当するまで電
磁鋼板２を積層した２つの第１の積層体ブロック１Ａ及
び第２の積層体ブロック１Ｂによって構成されている。
これらの第１の積層体ブロック１Ａ及び第２の積層体ブ
ロック１Ａ，１Ｂは設計軌道８全体の中央点で設計軌道
８に対して垂直な面で切断した合わせ面１１で接合され
ている。

【００１８】磁極５，５は、偏向半径方向両端部に円弧
部が形成されている。この円弧部の内側の中央領域がギ
ャップ６間に生じる磁場の誤差が加速器設計値の範囲内
である有効磁場領域９である。電磁鋼板２は、図１
（ｂ）に示すように中央にＨ形状の穴が形成された薄板
で、図１（ａ）では点線よってその間隔が粗く示されて
いる。すなわち、電磁鋼板２は、ヨーク２１が四角形の
枠を構成し、その対向辺間に磁極５，５が互いに対向す
るように突出して構成されている。各電磁鋼板２の中心
には、磁極５の中心位置を設計軌道８に合わせる位置を
表わす磁極基準線１０が形成されている。

【００１９】次に、本実施の形態１の偏向電磁石の電磁
石本体１の組立手順について説明する。まず、荷電粒子
ビーム出入口６Ａ，６Ｂの電磁鋼板２Ａ，２Ｂを設計軌
道８に対して所定のエッジ角αを持つように傾斜させ、
磁極基準線１０を設計軌道８上に合わせて配置させる。
次に、基準とする電磁鋼板２Ａ，２Ｂと同形のその他の
電磁鋼板２を、荷電粒子ビーム出入口６Ａ，６Ｂの電磁
鋼板２Ａ，２Ｂに対して平行に接着ないし溶接して積層
する。そのときには、磁極基準線１０が設計軌道８上に
合うように積層される。この電磁鋼板２の積層は偏向電
磁石の偏向角βの１／２に相当するまで行なう。この電
磁鋼板のブロックを二組形成した後、各ブロックの荷電
粒子ビーム出入口６Ａ、６Ｂの電磁鋼板２Ａ、２Ｂと反
対側の部分を切断して、設計軌道８の全領域の中央点に
おいて設計軌道８の垂直な面となる合わせ面１１を有す
る第１の積層ブロック１Ａ及び第２の積層ブロック１Ｂ
を形成する。その後、第１の積層ブロック１Ａ及び第２
の積層ブロック１Ｂは合わせ面１１で接着ないし溶接し
て電磁石本体１を製作する。こうして製作された電磁石
本体１では、偏向半径方向の磁極幅Ｈは荷電粒子ビーム
７の設計軌道８の中央部で最大となり、出入口６Ａ，６
Ｂ方向に向かうにつれ狭くなる。

【００２０】偏向電磁石を制作する場合には、電磁鋼板
２が上記したように中央にＨ形状の穴が形成される薄板
によって構成されているために、上記制作された電磁石
本体１のままではコイル３を組み込むことが困難であ
る。そこで、一対の電極５，５を連結する左右のヨーク
２１を上下に切断し、第１及び第２の積層ブロック１
Ａ，１Ｂについても上下にさらに分割した４つの積層ブ
ロックを形成し、コイル３を電磁石本体１に組み込むよ
うにしている。

【００２１】なお、本実施の形態では、電磁鋼板２をＨ
形状としているが、従来技術と同様に一対の電極を連結
するヨークが電極の左右片側だけ位置するようなＣ形の
電磁鋼板を用いてもよい。この場合には積層ブロック１
Ａ，１Ｂを上下に分割する必要はない。

【００２２】次に、上記構成の偏向電磁石の動作につい
て説明する。コイル３に電流を流すとヨーク１に磁場が
発生しギャップ６に一様な磁場が発生する。荷電粒子ビ
ーム７はギャップ６に発生した一様磁場を受けて曲率中
心４を持つ円弧状の設計軌道８を通る。つまり、荷電粒
子ビーム７はギャップ内６の有効磁場領域９内を進行す
る。この偏向電磁石の有効磁場領域９の偏向半径方向の
幅は電磁石中央で最大で電磁石出入口６Ａ、６Ｂで最小
となるので、荷電粒子ビーム幅が電磁石中央で最大で電
磁石出入口６Ａ、６Ｂで最小となる場合には、有効磁場
領域９は効率良く利用されることになる。また、このも
のでは、エッジ角を形成するために切断加工が不要であ
り、高精度のエッジフォーカス効果を得ることができ
る。

【００２３】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。以下の実施の形態２乃至４では上記実施の形態
１と異なる点のみについて説明するものとし、同一の構
成部分について同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００２４】実施の形態２．図２は本発明の実施の形態
２に係る偏向電磁石を示している。この実施の形態では
上記実施の形態１と異なりエッジ角を持たない形態を示
している。即ち、電磁石本体１の荷電粒子ビーム出入口
６Ａ，６Ｂにおける電磁鋼板２Ａ，２Ｂを荷電粒子ビー
ム７のビーム軸との直交面と平行に配置し、荷電粒子ビ
ーム出入口６Ａ，６Ｂにおける電磁鋼板２Ａ，２Ｂに対
して平行に他の電磁鋼板２を前記荷電粒子ビームが通る
べき設計軌道８に合わせて一枚ずつずらして積層するこ
とで、荷電粒子ビームの設計軌道８の曲率中心４を通る
偏向半径方向の磁極幅Ｈを荷電粒子ビーム７の設計軌道
８の中央部側よりも荷電粒子ビーム出入口側を大きくし
たものである。

【００２５】上記実施の形態１では、電磁石出入口６
Ａ，６Ｂの電磁鋼板２Ａ，２Ｂを基準としてこれに平行
に積層することによりエッジ角αを形成する場合につい
て述べたが、この実施の形態２では、荷電粒子ビーム出
入口６Ａ，６Ｂにおいて荷電粒子ビーム軸に垂直な面内
に基準となる電磁鋼板２Ａ，２Ｂを設置して実施の形態
１と同様に積層したものである。このようにすると、荷
電粒子ビーム出入口６Ａ，６Ｂで幅が大きく電磁石中央
部で小さくなる荷電粒子ビーム７で、さらにエッジ角を
必要としない場合に適した偏向電磁石とすることができ
る。

【００２６】また、偏向電磁石の電磁石本体１の組立手
順についても、実施の形態１と同様である。即ち、偏向
電磁石の偏向角βの１／２に相当するまで電磁鋼板２を
積層した電磁鋼板のブロックを二組形成した後、各ブロ
ックの荷電粒子ビーム出入口６Ａ、６Ｂの電磁鋼板２
Ａ、２Ｂと反対側の部分を切断して、設計軌道８の全領
域の中央点において設計軌道８の垂直な面となる合わせ
面１１を有する第１の積層ブロック１Ａ及び第２の積層
ブロック１Ｂを形成する。その後、第１の積層ブロック
１Ａ及び第２の積層ブロック１Ｂは合わせ面１１で接着
ないし溶接して電磁石本体１を製作する。

【００２７】実施の形態３．図３は、本発明の実施の形
態３に係る偏向電磁石を示している。この実施の形態３
では、電磁石本体１中央の電磁鋼板２Ｃを設計軌道８に
垂直な面内に設置し、この電磁鋼板２Ｃに対して他の電
磁鋼板２（電磁鋼板２Ｃと同形である。）を平行に積層
したものである。即ち、電磁鋼板２を荷電粒子ビーム７
が通るべき円弧状の設計軌道８に合わせて一枚ずつずら
して積層することで、荷電粒子ビーム７の設計軌道８の
曲率中心４を通る偏向半径方向の磁極幅Ｈにおいて荷電
粒子ビーム７の設計軌道８の中央部側を荷電粒子ビーム
出入口６Ａ，６Ｂ側よりも大きくしている。また、設計
軌道８の中心線である電磁鋼板２の中心基準線１０は曲
率中心４を通る偏向半径方向に磁極５の中心線から一定
幅δだけ外側方向にずらしている。つまり、有効磁場領
域９を荷電粒子ビームの設計軌道８に対してずらしてい
る。

【００２８】この場合にも、荷電粒子ビーム出入口６
Ａ，６Ｂとで中央部で有効磁場領域９の幅が違う効果は
実施の形態１と同等の効果が得られる。また、荷電粒子
ビームの設計軌道８を境に曲率中心４側と外側とで要求
する有効磁場領域９の幅が違う場合には好適である。な
お、エッジフォーカス効果が必要な場合は荷電粒子ビー
ム出入口６Ａ，６Ｂにおいて任意の角度で切断すればよ
い。

【００２９】実施の形態４．図４は本発明の実施の形態
４に係る偏向電磁石を示している。この実施の形態４
は、電磁鋼板２を荷電粒子ビーム７の設計軌道８に合わ
せて一枚ずつずらして積層することで、荷電粒子ビーム
７の設計軌道８の曲率中心４を通る偏向半径方向の磁極
幅Ｈを荷電粒子ビームの設計軌道８の中央部側を荷電粒
子ビーム出入口６Ａ，６Ｂ側より大きくしてある。ま
た、磁極５の設計軌道８の曲率中心４を通る偏向半径方
向の両端部に両端部の磁束密度を高めるシム１２が付さ
れている。このシム１２は電磁鋼板２を打ち抜く段階で
予め成形されている。

【００３０】上記実施の形態１ないし３では、磁極の端
部形状を円弧型としてギャップ６に発生する磁場分布に
影響を与えないようにしているが、逆に円弧形状の部分
だけ磁極幅を有する結果となる。本実施の形態では、従
来技術で記載した磁場高次成分の影響があるものの、磁
極５の偏向半径方向の両端にシム１２を設けることによ
り、上記実施の形態１ないし３と同様に広い有効磁場領
域が確保できるようにしたものである。シム１２を設け
たことによる磁場高次成分の影響については、誤差が小
さくなるように修正される。

【００３１】なお、上記各実施の形態ではコイル３の形
状としてトラック型としているが、鞍型等の任意の形状
でもよいことは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明では、ギャップを介して互いに対向する一対の磁極及
び該一対の磁極を連結するヨークを有するとともに多数
枚の電磁鋼板を積層して構成された電磁石本体と、この
電磁石本体に設けられ前記ギャップに磁場を発生させて
ギャップ内を通る荷電粒子ビームの軌道を曲率中心を持
つ円弧状に曲げるコイルとを備え、前記電磁石本体は、
荷電粒子ビーム出入口での電磁鋼板を荷電粒子ビームの
ビーム軸との直交面に対して所定角度傾けることにより
荷電粒子ビームを収束させるエッジ角を形成するととも
に荷電粒子ビーム出入口での電磁鋼板に対して平行に他
の電磁鋼板を前記荷電粒子ビームが通るべき円弧状の軌
道に合わせて一枚ずつずらして積層して構成し、前記軌
道の前記曲率中心を通る偏向半径方向の磁極幅を荷電粒
子ビーム出入口側よりも前記軌道の中央部側が大きくな
っているので、荷電粒子ビームのビーム幅が電磁石本体
中央で最大で電磁石本体の出入口で最小となる場合に効
率のよい有効磁場領域を与えることができる。従って、
荷電粒子ビーム幅が偏向角により変化する場合に適した
偏向電磁石が軽量化できる。また、エッジ角を荷電粒子
ビームの出入口側の電磁鋼板の傾きによって定めるの
で、エッジ角を形成するために切断加工が不要となり、
高精度のエッジフォーカス効果を与えることができ
る。。

【００３３】また、請求項２に係る発明の偏向電磁石
は、ギャップを介して互いに対向する一対の磁極及び該
一対の磁極を連結するヨークを有するとともに多数枚の
電磁鋼板を積層して構成された電磁石本体と、この電磁
石本体に設けられ前記ギャップに磁場を発生させてギャ
ップ内を通る荷電粒子ビームの軌道を曲率中心を持つ円
弧状に曲げるコイルとを備え、前記電磁石本体は、荷電
粒子ビーム出入口の電磁鋼板を荷電粒子ビームのビーム
軸との直交面と平行に配置しているとともに前記荷電粒
子ビーム出入口の電磁鋼板に対して平行に他の電磁鋼板
を前記荷電粒子ビームが通るべき円弧状の軌道に合わせ
て一枚ずつずらして積層して構成し、前記軌道の前記曲
率中心を通る偏向半径方向の磁極幅を荷電粒子ビームの
軌道の中央部側よりも荷電粒子ビーム出入口側が大きく
なっているので、荷電粒子ビームのビーム幅が電磁石本
体の出入口で最大で電磁石本体の中央部で小さく、かつ
エッジ角を必要としない場合に適した偏向電磁石に好適
である。

【００３４】また、請求項３に係る発明の偏向電磁石で
は、電磁石本体は、偏向角が１／２であるとともに互い
に荷電粒子ビームのビーム軸に対して垂直な面で接合さ
れた第１の積層ブロック及び第２の積層ブロックで構成
されているので、簡単に偏向電磁石を作製することがで
きる。

【００３５】また、請求項４に係る発明の偏向電磁石で
は、ギャップを介して互いに対向する一対の磁極及び該
一対の磁極を連結するヨークを有するとともに多数枚の
電磁鋼板を積層して構成された電磁石本体と、この電磁
石本体に設けられ前記ギャップに磁場を発生させてギャ
ップ内を通る荷電粒子ビームの軌道を曲率中心を持つ円
弧状に曲げるコイルとを備え、前記電磁石本体は、前記
荷電粒子ビームが通るべき円弧状の前記軌道に合わせて
一枚ずつずらして積層することで前記軌道の前記曲率中
心を通る偏向半径方向の磁極幅を荷電粒子ビームの軌道
の中央部側を荷電粒子ビームの出入口側より大きくする
と共に、各電磁鋼板の電極の中心線を荷電粒子ビームの
軌道に対して軌道の曲率中心を通る偏向半径方向に一定
寸法ずらすことで電磁石本体の有効磁場領域を荷電粒子
ビームの軌道に対してずらすようになっているので、荷
電粒子ビームが設計軌道を境に曲率中心側と外側で要求
する有効磁場領域の幅が違う場合に好適である。。

【００３６】また、請求項５に係る発明の偏向電磁石で
は、軌道の曲率中心を通る偏向半径方向の磁極の両端部
に両端部の磁束密度を高めるシムを設けたので、磁極幅
を狭くしても広い有効磁場領域を形成することができ
る。

【００３７】また、請求項６に係る発明の偏向電磁石の
製造方法は、電磁鋼板を積層してブロックを形成する工
程と、荷電粒子ビームのビーム軸に対して垂直な切断面
を有するように前記ブロックを切断して、第１の積層ブ
ロック及び第２の積層ブロックを形成する工程と、前記
第１の積層ブロックの切断面と第２の積層ブロックの切
断面とを接合する工程とを含むので、複雑な工程を採る
ことなく簡単に偏向電磁石を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）はこの発明の実施の形態１に係る
偏向電磁石の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の荷電粒
子ビームの出口側を示す図である。

【図２】 図２（ａ）はこの発明の実施の形態２に係る
偏向電磁石の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の荷電粒
子ビームの出口側を示す図である。

【図３】 図３（ａ）はこの発明の実施の形態３に係る
偏向電磁石の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の偏向電
磁石の中央切断端面を示す図である。

【図４】 図４（ａ）はこの発明の実施の形態４に係る
偏向電磁石の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の偏向電
磁石の中央切断端面を示す図である。

【図５】 図５（ａ）は従来の偏向電磁石を示す平面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）の装置の斜視図である。

【符号の説明】

１ 電磁石本体、１Ａ，１Ｂ 積層ブロック、２ 電磁
鋼板、２Ａ 荷電粒子ビーム入口の電磁鋼板、２Ｂ 荷
電粒子ビーム出口の電磁鋼板、３ コイル、４曲率中
心、５ 磁極、６ ギャップ、６Ａ 荷電粒子ビーム入
口、６Ｂ 荷電粒子ビーム出口、７ 荷電粒子ビーム、
８ 設計軌道、９ 有効磁場領域、１０磁極基準線、１
１ 合わせ面、１２ シム、α エッジ角、Ｈ 磁極
幅、β偏向角。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ギャップを介して互いに対向する一対の
   磁極及び該一対の磁極を連結するヨークを有するととも
   に多数枚の電磁鋼板を積層して構成された電磁石本体
   と、 この電磁石本体に設けられ前記ギャップに磁場を発生さ
   せてギャップ内を通る荷電粒子ビームの軌道を曲率中心
   を持つ円弧状に曲げるコイルとを備え、 前記電磁石本体は、荷電粒子ビーム出入口での電磁鋼板
   を荷電粒子ビームのビーム軸との直交面に対して所定角
   度傾けることにより荷電粒子ビームを収束させるエッジ
   角を形成するとともに荷電粒子ビーム出入口での電磁鋼
   板に対して平行に他の電磁鋼板を前記荷電粒子ビームが
   通るべき円弧状の軌道に合わせて一枚ずつずらして積層
   して構成し、前記軌道の前記曲率中心を通る偏向半径方
   向の磁極幅を荷電粒子ビーム出入口側よりも前記軌道の
   中央部側が大きくなっている偏向電磁石。
2. 【請求項２】 ギャップを介して互いに対向する一対の
   磁極及び該一対の磁極を連結するヨークを有するととも
   に多数枚の電磁鋼板を積層して構成された電磁石本体
   と、 この電磁石本体に設けられ前記ギャップに磁場を発生さ
   せてギャップ内を通る荷電粒子ビームの軌道を曲率中心
   を持つ円弧状に曲げるコイルとを備え、 前記電磁石本体は、荷電粒子ビーム出入口の電磁鋼板を
   荷電粒子ビームのビーム軸との直交面と平行に配置して
   いるとともに前記荷電粒子ビーム出入口の電磁鋼板に対
   して平行に他の電磁鋼板を前記荷電粒子ビームが通るべ
   き円弧状の軌道に合わせて一枚ずつずらして積層して構
   成し、前記軌道の前記曲率中心を通る偏向半径方向の磁
   極幅を荷電粒子ビームの軌道の中央部側よりも荷電粒子
   ビーム出入口側が大きくなっている偏向電磁石。
3. 【請求項３】 電磁石本体は、偏向角が１／２であると
   ともに互いに荷電粒子ビームのビーム軸に対して垂直な
   面で接合された第１の積層ブロック及び第２の積層ブロ
   ックで構成された請求項１または２に記載の偏向電磁
   石。
4. 【請求項４】 ギャップを介して互いに対向する一対の
   磁極及び該一対の磁極を連結するヨークを有するととも
   に多数枚の電磁鋼板を積層して構成された電磁石本体
   と、 この電磁石本体に設けられ前記ギャップに磁場を発生さ
   せてギャップ内を通る荷電粒子ビームの軌道を曲率中心
   を持つ円弧状に曲げるコイルとを備え、 前記電磁石本体は、前記荷電粒子ビームが通るべき円弧
   状の前記軌道に合わせて一枚ずつずらして積層すること
   で前記軌道の前記曲率中心を通る偏向半径方向の磁極幅
   を荷電粒子ビームの軌道の中央部側を荷電粒子ビームの
   出入口側より大きくすると共に、各電磁鋼板の電極の中
   心線を荷電粒子ビームの軌道に対して軌道の曲率中心を
   通る偏向半径方向に一定寸法ずらすことで電磁石本体の
   有効磁場領域を荷電粒子ビームの軌道に対してずらすよ
   うになっている偏向電磁石。
5. 【請求項５】 軌道の曲率中心を通る偏向半径方向の磁
   極の両端部に両端部の磁束密度を高めるシムを設けた請
   求項１ないし４の何れかに記載の偏向電磁石。
6. 【請求項６】 ギャップを介して互いに対向する一対の
   磁極及び該一対の磁極を連結するヨークを有するととも
   に多数枚の電磁鋼板を積層して構成された電磁石本体
   と、この電磁石本体に設けられ前記ギャップに一様の磁
   場を発生させてギャップ内を通る荷電粒子ビームの軌道
   を曲率中心を持つ円弧状に曲げるコイルとを備えた偏向
   電磁石の製造方法であって、 前記電磁鋼板を積層してブロックを形成する工程と、 前記荷電粒子ビームのビーム軸に対して垂直な切断面を
   有するように前記ブロックを切断して、第１の積層ブロ
   ック及び第２の積層ブロックを形成する工程と、 前記第１の積層ブロックの切断面と第２の積層ブロック
   の切断面とを接合する工程とを含む偏向電磁石の製造方
   法。