JPH02270308A - 超電導偏向電磁石およびその励磁方法 - 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、磁界を発生させて荷電ビームを偏向させる
主コイルと、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関するものである
。

また、この発明の他の発明は、主コイルおよび多極コイ
ルを備えた超電導偏向電磁石の励磁方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第６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”、アイ・イー・イー・イー・トランス
アクションズ　オン　マグネデイクス、Ｖｏ　　、２４
．Ｎｏ２．１２３０−１２３２頁、１９８８年３月（＾
。

Ｊａｈｎｋｅ他“ＦＩＲＳＴ　５ＩＩＰＥＲＣＯＮＤＵ
ＣＴＩＮＧ　ＰＲＯＴＯＴＹＰＥＨＡ（：ＮＥＴＳ　Ｆ
ＯＲＡ　ＣＯＭＰＡＣＴ　５ＹＮＣＩＩＲＯＴＲＯＮ　
ＲＡＤＩ＾Ｔｌ０ＮＳＯＩＪＲＣＥ　ＩＮ　０ＰＥＲＡ
ＴＩＯＮ’、、ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　
ＯＮＭＡＣＮＥＴＩＣＳ）　Ｊに示された従来の超電導
偏向電磁石を示す斜視図である２図において、（１）は
主コイル、（２）は補助コイル、（３）は傾斜コイル、
（４）はクライオスタット、（５）は荷電ビーム（６）
を通すビームダクト、（７）は放射光である。

次に、動作について説明する。主として、主コイル（１
）が発生する垂直方向の磁界（相対する主コイル（１）
に鎖交する磁界）によって荷電ビーム（６）は１８０　
Ｊｆ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、それと直交する方向（荷電ビーム（
６）軌道の接線方向）に放射光（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。

荷電ビーム（６）は有限の断面積を持っている（通常数
−繭程度）、また、集束用の４極電磁石（図示せず）の
設置誤差などによって、超電導偏向電磁石中の荷電ビー
ム（６）の軌道は設計位置く通常は主コイル（１）の中
心）から数１０輪輪ずれることもある０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１０ａ＋ｍ角程度の領域に高均一な磁界
を発生するようになっている。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、低温ぜい性を防ぐ
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
ムダクトク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］ 従来の超電導偏向電磁石は以上のように構成され、主コ
イル（１）の曲率中心側に傾斜コイル（３）が配設され
、傾斜コイル（３）が主コイル（１）がら突出している
ので、クライオスタット（４）が太き）　　くなり、装
置全体が大きくなる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、小型化が可能な超電導偏向電磁石を得ることを目
的とする。

また、この発明の他の発明は、大きな磁界においても荷
電ビームの通過領域に均一な磁界を発生させる超電導偏
向電磁石の励磁方法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、主コイルの内部に
多極補正コイルを配設したものである。

また、この発明の他の発明に係る超電導偏向電磁石の励
磁方法は、磁界を発生させて荷電ビームを偏向させる主
コイルに流れる電流に対して、多極補正コイルに前記主
コイルが発生する空間的に不均一な磁界を打ち消すよう
に電流を独立に１ｉｌＪ御して流すものである。

［作　用］ この発明においては、主コイルの内部に多極補正コイル
を配設したので、主コイルが多極補正コイルがら突出す
ることはない。

また、この発明の他の発明においては、多極補正コイル
には主コイルが発生する空間的に不均一な磁界を打ち消
すように電流が独立に＄制御して流される。

［実施例１ 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、（１１）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。ここには、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）（））を取り出す場合は、ビーム軌道の接
線方向にＳＯＲ光用の真空ボートが設置されるので、磁
気シールド化（１１）の外周部には真空ボートを通す穴
が設けられる。ここでは、この穴は木質でないので触れ
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
正コイル（３１）の斜視図、第３Ｃ図は６極補正コイル
（３２）の斜視図である。４極補正コイル（３１）は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）に従来例の第６図中の傾斜コイル（３）に対
応するものであるが、発生磁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）の軌道の領域に主コイル（１）により
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極磁界成分と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に
、４極補正コイル（３１）の他に６極ｉ界成分を発生す
る６極補正コイル（３２）も用いる。６極補正コイル（
３２）は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）の中に設置される。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なく設置でき、クライオ
スタット（４〉を小さくし得る。

次に、主コイル（１）の励磁電流、４極補正コイル（３
１）の励磁電流と、それぞれの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（１１
）には鉄を想定した。主コイル（１）の作る磁束の大部
分は磁気シールド体（１１）中を通るので、励磁電流が
大になると磁気シールド化（１１）が飽和して発生磁界
の増加率が小さくなる。一方、４極補正コイル（３１）
が作る磁束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
ある。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）の軌道領域の磁界を常に均一化す
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）の発生磁界および６極補正コイル
（３２）の発生磁界で常に打ち消す必要がある。前述の
ように、主コイル（１）の発生磁界は飽和特性を有し、
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、常に均一磁界を発生させな
がら磁界の強さを増して行くためには、主コイル（１）
の励磁電流波形に対応して４極補正コイル（３１）の励
磁電流波形、６極補正コイル（３２）の励磁電流波形を
変える必要がある。したがって、主コイル（１）の電流
に対して、ネ均−磁界を打ち消すことができる４極補正
コイル（３１）の電流および６極補正コイル（３２）の
電流を予め実験によって求めておき、この関係を常に満
足するように各コイル（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（３２）について説明し
たが、勿論この極数に限定されるものではなく、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、この発明の超電導偏向電磁石によ
れば、主コイルの内部に多極補正コイルを配設したので
、多極補正コイルが主コイルから突出することはなくな
り、装置を小型化することができるという効果がある。

また、この発明の他の発明の超電導偏向電磁石の励磁方
法によれば、主コイルに流れる電流に対して、多極補正
コイルに主コイルが発生する空間的に不均一な磁界を打
ち消すように電流を独立に制御して流すようにしたので
、大きな磁界においても荷電ビームの通過領域に均一な
磁界を発生することができるという効果もある。

【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電導偏向電磁石
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３Ａ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極補正コイルの電流と発生磁界
との関係を示すグラフ、第６図は従来の超電導偏向電磁
石の一例を示す斜視図である。 図において、（１）は主コイル、（４）はクライオスタ
ット、（６）は荷電ビーム、（３１）は４極補正コイル
、（３２）は６極補正コイルである。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 代　　理　　人　　　　　曾　　我　　道　　照第１Ｂ
図 第２図 第４図 主コイノＵ電力に ４堪ρ補′正コイル電流 く Ｃつ 滌 味

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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前記荷電ビームの通過領域に
   高均一磁界を発生させ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、前記主コイルの内部に前記多極
   補正コイルを配設したことを特徴とする超電導偏向電磁
   石。
2. （２）磁界を発生させて荷電ビームを偏向させる主コイ
   ルに流れる電流に対して、多極補正コイルに前記主コイ
   ルが発生する空間的に不均一な磁界を打ち消すように電
   流を独立に制御して流すことを特徴とする超電導偏向電
   磁石の励磁方法。