JPH02174099A - 超電導偏向電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁界を発生さ・ぜて荷電、ビームを偏向さ
せる主コイルと、磁界をｒＡ整して高均一磁界を作る多
極補正コイルとを備えた＠Ｙ導偏向電磁石に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第１０図は、［ジャンク他”最゛初の小型放射光源用超
電導原型マグネット”　フイ・イー・イー・イートラン
スアクジョンズ　オン　マグネデイクス、Ｖｏｔ２４．
４２゜１２３０−１２３２貞、１９８８年３月（Ａ、Ｊ
ａｂｎｋｅ他”ＦＩＲ８ＴＳＵＰＥＲＣＯＮＴ）ＵＣＴ
ＩＮＧ　ＰＲ，０ＴＯＴＹＰＥ　ＭＡＧＮＥＴＳ　Ｆ’
ＯＲ，Ａ　（Ｔｈ４’Ａ（ＩＴｊ’５ＹＮＣＨＲＯＴＲ
ＯＮ　ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ　５ＯＵＲ，ＣＥ　ＩＮ　０
ＰＥＲＡＴＩＯＮ□ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ
Ｓ　ＯＮ　ＭＡＧＮＥＴＩＣ８）、Ｊ　’Ｌ示された従
来の超電導偏向電磁石を示ず余１皆１図であン）。図に
おいて、（１）は主コイル、（２）は補助フィル、（３
）は傾斜コイル、（４）はタライオスタットー（５）は
荷電ビム（６）を通すビームダク）　、　（７）は放射
光子゛あＺ−１７、次ｆ、動作について説、明づる一主
と１−５“て、主コイル（１）が発生ずる垂直方向の磁
界（相対する主コイル（１）Ｋ鎖交する磁界）によって
荷電ビーム（５）は１８０度偏向される。この時、荷電
ビーム（６）は半径方向に力を受けるから、それと直光
する方向（ビーム軌道の接線方向）（（放射光（７）を
発生する。

高エネルギービームを小半径で曲げるには高磁界が必要
なため超電導偏向電磁石が用いられる。

荷物ビーム（６）は有限の断面稍を持っている（通常数
ＩＩＴｎ程度）。また１、集束用の４極電ｍ石（図示せ
ず）の設ｇ誤差などによって、超電導偏向宿磁石中の荷
電ビーム（６）の軌道は設計位ｔ（通常は主コイル（１
）の中心）から数１０ｒｒｍずれることもある。

以上の２つの理由から、超電導偏向電磁石は荷電ビーム
（６）の軌道に沿って断面が数１０ｒｒｍ角程度の領域
に高均一な磁界を発生する。この均一磁界によって、全
荷電ビーム（６）を１８０度偏向する。補助コイル（２
）や傾斜コイル（３）は主コイル（１）が作る磁界を調
整して上述の高均一磁界を作るのに用いられる。また、
傾斜コイル（３）は、高均一磁界に荷電ビーム（６）の
曲率半径方向に直線的に変化する垂直方向磁界を重畳し
て、荷電ビーム（６）の断面寸法を小さくするために使
用される。

クライオスタット（４）は各コイルを極低温に保持する
ための低温容器である。低温容器は、低温せい性を防ぐ
ためや超電導コイルから発生する磁界を歪せないために
、通常ステンレス鋼などの非磁性金属で作られる。ビー
ムダクト（５）は荷電ビーム（６）の通過する領域を高
真空にして荷電ビーム（６）の消滅を防ぐための真空ダ
クトである。

〔発明が解決しようとする課題〕

７従来の超電導偏向電磁石は以上のように構成されてい
るので、その外部に高い漏れ磁界が生じ、超電５導偏向
電磁石の近傍に設置され荷電ビームの通る機器は荷電ビ
ームが曲げられないように厳重Ｋａｆ気シールドしなげ
ればならないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解消するためになされたも
ので、漏れ磁界の小さい超電導偏向ｔｉｊｓ石を得るこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る超電導偏向電磁石は、主コイルおよび多
極補正コイルの周囲に前記磁界が外部に漏れるのを防止
する磁気シールド体を設けたものである。

〔作　用〕

この発明における超電導偏向Ｍ磁石は、多極補正コイル
を囲った強磁性体からなる磁気シールド体により、外部
への漏れ磁界が十分に小さくなる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
Ａ図はこの発明の超電導偏向電磁石の平面図、第１Ｂ図
は第１Ａ図のＩＢ−ＩＢ線に沿う断面図を示すものであ
る。

図において、（工１）は磁気シールド体、（１）は、主
コイル、（３１）は多極補正コイルとしての４極補正コ
イル、（３２）は多極補正コイルとしての６極補正コイ
ル、（４）はクライオスタット、（１２）は主な磁束を
示す磁力線である。

第２図は超電導偏向電磁石の外観斜視図であり、図中（
５１）はビームダクトを通す窓である。ここＫは、ビー
ムダクトの図は省略した。荷電ビーム（６）は電子ビー
ムまたは陽子ビームであって、ビーム偏向部からＳＯＲ
光（放射光）（７）を取り出す場合は、ビーム軌道の接
線方向ＫＳＯＲ光用の真空ポートが設電されるので、磁
気シールド体（１１）の外周部には真空ボートを通す穴
が設げられる。ここでは、この穴は本質でないので触れ
ないことにする。

第３Ａ図は主コイル（１）の斜視図、第３Ｂ図は４極補
コイル（３１）の斜視図、第３Ｃ図は６極補正コイル（
３２）の斜視図である。

第１Ａ図、第１Ｂ図および第２図から明らかなように磁
気シールド体（１１）が超電導偏向電磁石を囲っている
ため、ＩＷ＆石の外部への磁界の漏れは小さい。第１Ｂ
図中の断面図の磁力線（１２）に示しているようＫ、主
な磁力線（１２）は磁気シールド体（１１）中を通る。

また、４極補正コイル（３１）は第３Ｂ図に示したよう
な４個のバナナ形にしたもので、第１Ｂ図に示したよう
に主コイル（１）の中に設置される。ここで、４極補正
コイル（３１）は従来例の第１０図中の傾斜コイル（３
）Ｋ対応するものであるが、発生ｓ界の特性をより正確
に表現するためにこの名前を用いている。すなわち、４
極補正コイル（３１）は主に４極磁界を発生するコイル
である。

荷電ビーム（６）の軌道の領域に発生する空間的に変化
する磁界（不均一磁界と呼ばれる）は主に４極畠界成分
と６極磁界成分とからなる。したがって、主コイル（１
）の不均一磁界を打ち消すためＫ、４極補正コイル（３
１）の他に６極磁界成分を発生する６極補正コイル（３
２）も用いるつ６極補正コイル（３２）は第３Ｃ図に示
したように６個のバナナ形コイルによって構成される。

この６極補正コイル（３２）も第１Ｂ図中に示したよう
に、主コイル（１）の中産設置される。この結果、４極
補正コイル（３１）および６極補正コイル（３２）を主
コイル（１）の外に突出することｔｘ　＜設置でき、ク
ライオスタット（４）を小さくし得る。

次に、主コイル（１）の励ｉｆａ：ｉ、４極補正コイル
（３１）の励磁電流と、発生磁界との関係を第４図およ
び第５図に示す。ここで、磁気シールド体Ｃ１１）には
鉄を想定（−た。主コイル（１１の作る磁束の大部分は
磁気シールド体（１１）中を冊るので、励磁Ｗ流が大に
なると磁気シールド体（１１）が飽和して発生磁界の増
加率が小さくなる。一方、４惨補正コイル（３１）が作
る研東の多くはクライオスタット（４）の内部空間を通
るので、励磁電流と発生磁界の関係はほぼ直線的で））
る、、６極補正コイル（３２）の励磁電流と発生磁界の
関係も、４極補正コイル（３１）の場合と同じで、はぼ
直線的になる。

今、荷電ビーム（６）の情、道領域の磁界を常ｉｃ均一
化するためには、主コイル（１）が発生する不均一磁界
を４極補正コイル（３１）の発生磁界お」−び６極補正
コイル（３２）の発生磁界で常に打ち消Ｊ必要がある。

前述のように、主コイル（１）の発生磁界は飽和特性を
有Ｌ、４極補正コイル（３１）や６極補正コイル（３２
）は飽和特性を有していないので、常に均−磁界を発生
させながら磁界の強さｆｆ増して行くため圧は主コイル
（１）の励磁電流波形と４極補正コイル（３１）の励磁
電流波形、６極袖正コイル（３２）の励′ｆ１１電流を
変える必要がある。主コイル（１）の電流に対して、不
均一磁界を打ち消すことがでざる４極補正コイル（３１
）の′＠流およびＧ極補正コイル（３２）の１ａ流を予
め実験（てよって求めておき、こり〕関係を常に満足す
るよりに各コイル（１）　、　（３１）、　（３２）の
電流を変化させれば、常に均一磁界を発生させることが
できる。

なお、上記実施例ではクライオスタット（４）の全体を
磁気シールド体（１１）で囲ったものを示したが、磁気
シールド体（１１）の１部を取り除いてもよい６第６図
にこの実施例を示す。主コイル（１）の曲げ中心（荷電
ビーム（６）の曲げ中心にほぼ等しい）側の半円筒形の
磁気シールド体を取り除いである。

この部分は磁束を通す断面積が小さくて磁気シールドに
はあまり寄与しない。磁束は主として、上述の曲げ中心
は反対側（外周側）の磁気シールド体（１１）を通る。

第７Ａ図および第７Ｂ図は第６図の変形例であり、曲げ
中心側の磁気シールド体（１１）の取り除く量を第６図
の場合より多くしたものである。クライオスタット（４
）が磁気シールド体（１１）からはみ出している。この
ようＫｍ成しても磁力！（１２”１は磁気シールド体（
１１）の外周側を通るので、磁気シールド効果はあまり
損なわれることはない。

一方、磁気シールド体（１１）の重量は比較的軽減され
る。

第８図は第６図に示した磁気シールド体（１１）の他の
変形例であるａ磁気シールド体（１１）の上下の板の形
をほぼ半円状圧したものである。磁気シールド体（ｔｌ
で囲まれているクライオスタット（４）の形状も半円柱
状になっている。形状を単純化して製作を容易圧してい
る。

第９図は磁気シールド体（１１）の他の実施例であり、
第２回圧対応している。半円柱の磁気シルト体（１１）
の外半周（ｌｌａ）と平面（１１１３）がダ差する付近
は磁気シールド体（１１）の他の部分に比べてコイル（
１）、（３１”ｌ、（３２）から離れている（第１Ａ図
参照）から、第９図に示Ｌ７たようにこの部分を切り取
って平板を代りに設置すると、磁気シールド体（１１）
が少１−１小さくなる。第６図、第７図、第８図圧水し
た磁気シールド体（１１）に対しても上述と同じことを
適用できる。

上記実施例では磁気シールド（１１）をクライオスタッ
ト（４）の外部に設置１−だが、磁気シールド（１１）
を極低温部に設！して、クライオスタット中に入れても
本発明を適用できる。

また、多極補正コイルとして４極補正コイル（３１）、
６極補正コイルについて説明したが、勿論この極数（（
限定されるもので＆Ｊ、なく、例えば８極補正コイル、
１２極補正コイルにも適用できるのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の超ｔＩＪ偏向電磁石は
、主コイル、多極補正コイルの周囲に磁気シールド体を
設けたので、外部に対する漏れ磁界乞・小さく抑えるこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１Ａ図はこの発明の一実施例による超Ｎ導偏向電磁石
を示す平面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のＩＢ−ＩＢ線に沿
う断面図、第２図は第１Ａ図、第１Ｂ図の斜視図、第３
Ａ図、第３Ｂ図および第３Ｃ図は第１Ｂ図のそれぞれの
コイルの斜視図、第４図はこの発明の主コイルの電流と
発生磁界との関係を示すグラフ、第５図はこの発明の４
極補正コイルのＭ流と発生Ｓ界との関係を示すグラフ、
第６図ないし第９図はこの発明の別の実施例のそれぞれ
の磁気シールド体を示す斜視図および断面図、第１０図
は従来の超電導偏向ｔｌｉ石の一例を示す斜視図である
。 図において、（１）は主コイル、（３１）は４極補正コ
イル、（３２）は６極補正コイル、（４）はクライオス
タット、（１１）は磁気シールド体である。 なお、図中、同一符号は同一　または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁界を発生させて荷電ビームを偏向させる主コイルと、
   前記磁界を調整して高均一磁界を作る多極補正コイルと
   を備えた超電導偏向電磁石において、前記主コイルおよ
   び前記多極補正コイルの周囲に前記磁界が外部に漏れる
   のを防止する磁気シールド体を設けたことを特徴とする
   超電導偏向電磁石。