JPH0412499A

JPH0412499A - シンクロトロンのキッカー電磁石

Info

Publication number: JPH0412499A
Application number: JP11365990A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Marushita; 丸下　元治
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-17

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、シンクロトロンにおいて、インフレクタか
ら入射される粒子ビームを蓄積リングの設計軌道に引き
込むためのキツカー電磁石（パークベータ）に関し、既
に周回している粒子ビームに影響を与えることなく入射
粒子ビームを設計軌道に引き込むことができるようにし
たものである。

〔従来の技術〕

近年、小型シンクロトロンは、シンクロトロン放射光（
ＳＯＲ）装置として、超々ＬＳＩ回路の作成、医療分野
における診断、分子解析、構造解析等様々な分野への適
用が期待されている。

小型ＳＯＲ装置の概要を第２図に示す。荷電粒子発生装
置（電子銃等）１０で発生した電子ビームは線型加速装
置（ライナック）］２で光速近くに加速され、ビーム輸
送部１４の偏向電磁石１６で偏向されて、インフレクタ
１８を介してシンクロトロン２０の蓄積リング２２内に
入射される。

蓄積リング２２に入射された電子ビームは高周波加速空
洞２１でエネルギをりえられながら収束電磁石２３で収
束され、偏向電磁石２４て偏向されて真空ダクト２２内
を周回し続ける。偏向電磁石２４で偏向される時に発生
するシンクロトロン放射光はビームチャンネル２６を通
して例えば露光装置２８に送られて超々ＬＳＩ回路作成
用の光源等として利用される。

インフレクタ１８は、周回している電子ビームの設Ｍ１
軌道（中心軌道）から水平方向にやや偏位した位置にビ
ームを入射する。そこで、この入射ビームを設計軌道に
引き込むためにパータベータ（キツカー電磁石）２５が
設けられ、電子ビームの入射に同期してパータベータ２
５を励磁して、入射ビームを設計軌道方向へ引き込む力
を作用させる。

小型ＳＯＲ装置は、線型加速装置１２の入射エネルギが
低く、入射ビームが消滅しやすいため、例えば次のよう
な運転方法で立ち上げて、大電流蓄積を実現している。

すなわち、第３図に示すように、線型加速装置１２によ
り４５　Ｍ　ｅ　Ｖまて加速された電子ビームは、所定
周期ｔでインフレクタ１８を介して蓄積リング２２に入
射される（入射タイミングを矢印で示す）。電子ビーム
が入射されるごとに電子ビームのエネルギを３００Ｍ　
ｅ　Ｖまで上げたのち、所定時間保持し、再度４５　Ｍ
　ｅ　Ｖまで下げて所定量の電子ビームを蓄積しく入射
運転Ａ）、次に、電子ビームのエネルギを定常状態であ
る８００ＭｅＶまて高めて、所定の波長（４〜１００人
）及び光強度のＳＯＲ光を１１するようしく加速運転Ｂ
）、その後、電子ビームのエネルギを８００　Ｍ　ｅ　
Ｖに維持して、所定のＳＯＲ光を必要に応じて取り出す
（定常運転Ｃ）ようにしている。

このような運転方法によれば、線型加速装置１２から蓄
積リング２２に入射された電子ビームのエネルギ４５　
Ｍ　ｅ　Ｖを、次に電子ビームが入射されるまでに一度
３００　Ｍ　ｅ　Ｖまで高めるため、放射減衰効果によ
り、入射時に空間的に広がったビームサイズが収縮され
ることになり、その後電子ビームエネルギを４５ＭｅＶ
に下げてもビームは広がらず、真空中の残量気体と衝突
して消滅する電子数を低減できる。したがって、入射さ
れた電子ビームの寿命を伸ばすことができ、大電流蓄積
が実現される。

上記の立ち上げ方法において、パータベータ２５は第３
図中下部に時間軸を拡大して示すように、ビーム入射タ
イミングに合わせてトリガされて、短時間磁場を生しさ
せて、入射ビームを蓄積リング２２の設計軌道（中心軌
道）に引き込む力を生じさせるように作用する。

従来におけるパータベータ２５の構成の概念図を第４図
に示す。このバータベータ２５は、２極電磁石で構成さ
れ、蓄積リング２２の垂直方向に磁極３０．３２を配置
し、垂直方向に磁束３４を生じさせて、入射された電子
ビーム３６（？：）号３８は既に周回している電子ビー
ム）に対し、設計軌道Ｏの方向への力を作用させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記第４図の構造では、蓄積リング２２内の水平方向（
Ｘ軸方向）の磁場の強さは、第５図に示すように、均＝
となる。このため、第５図に示すように、既に周回して
いる電子ビーム３８までその磁場の影響を受けて、設計
軌道Ｏから外れる不都合があった。

この発明は、従来技術におけるこのような問題点を解決
して、既に周回している粒子ビームに影響を与えること
なく、入射ビームを設計軌道に引き込むことができるよ
うにしたキツカー電磁石を提供しようとするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、シンクロトロンの蓄積リングの回りに、４
Ｎ（Ｎは自然数）個の磁極を交互に極性を変えて、かつ
当該蓄積リングの設旧軌道位置を原点として垂直方向お
よび水平方向が磁極の略々中間位置となるように環状に
配置してなり、前記設旧軌道位置を原点として、当該蓄
積リング内の粒子ビームに対し、原点方向に引き込む水
平方向の力を！ｊえる奇関数磁場を発生させることを特
徴とするものである。

〔作　用〕

この発明によれば、前記磁極配列により、設計軌道方向
を原点として、蓄積リング内の粒子ビームに対し、原点
方向に引き込む水平方向の力を与える奇関数磁場が発生
される。したがって、設計軌道から外れている入射ビー
ムに対しては、原点方向に引き込む水平方向の力が与え
られ、設計軌道上で既に周回しているビームに対しては
、磁場は作用しないので、そのまま設計軌道上を周回す
ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の詳細な説明する。

（実施例１）この発明の一実施例を第１図に示す、これは、４極電磁
石（Ｎ−１）で構成したものである。蓄積リング２２内
には、その設計軌道Ｏ上に電子ビーム３８が周回してい
る。また、新たな電子ビム３６は設計軌道′０から水平
方向にやや外れた位置に入射される。

パークベータ（キツカー電磁石）４０は、蓄積リング２
２の回りに、４個の磁極４２〜４５を交互に極性を変え
て、かつ蓄積リング２２の設計軌道位置０を原点として
垂直方向Ｙおよび水平方向Ｘが磁極４２〜４５の略々中
間位置となるように環状に配置されている。

パークベータ４０は、従来のものと同様に、前記第３図
中下部に時間軸を拡大して示すように、ビーム入射タイ
ミングに合わせてトリガされて、短時間磁場を生しさせ
る。この時の磁場パターンは、第６図に実線で示すよう
に設計軌道位置０を原点として、当該蓄積リング２２内
の電子ビームに対し、原点方向に引き込む水平方向の力
を！ｊえる奇関数磁場（１次磁場）を発生させる。

したがって、入射された電子ビーム３６に対しては、磁
場が作用して設計軌道位置Ｏに引き込まれる。また、既
に周回している電子ビーム３８に対しては、磁場は作用
せず、そのまま周回する。

（実施例２）この発明の他の実施例を第７図に示す、これは、８極電
磁石（Ｎ−２）で構成したものである。蓄積リング２２
内には、その設計軌道Ｏ上に？Ｉｉイビーム３８が周回
している。また、新たな電子ビム３６は設計軌道Ｏから
水平方向にやや外れた位置に入射される。

パークベータ（キツカー電磁石）５０は、蓄積リング２
２の回りに、８個の磁極５１〜５８を交互に極性を変え
て、かつ蓄積リング２２の設計軌道位置Ｏを原点として
垂直方向Ｙおよび水平方向Ｘか磁極５１〜５８の略々中
間位置となるように環状に配置されている。

パークベータ５０は、従来のものと同様に、前記第３図
中下部に時間軸を拡大して示すように、ビーム入射タイ
ミングに合わせてトリガされて、短時間磁場を生しさせ
る。この時の磁場パターンは、第６図に点線で示すよう
に設計軌道位置Ｏを原点として、当該蓄積リング２２内
の電子ビームに対し、原点方向に引き込む水平方向の力
を！ｊえる奇関数磁場（３次磁場）を発生させる。

したかって、入射された電子ビーム３６に対しては、磁
場が作用して設；１軌道位置０に引き込まれる。また、
既に周回している電子ビーム３８に対しては、磁場は作
用せず、そのまま周回する。

特に、設計軌道位置Ｏ付近は磁場の勾配が小さいので、
周回している電子ビーム３８が多少膜ｉｉ１軌道位置０
からすれても、はとんど影響を与えないてすむ。また、
設計軌道位置０がら離れると磁場の勾配が大きくなるの
で、入射された電子ビーム３６を設計軌道位置に強く引
き込むことができる。

（実施例３）この発明の他の実施例を第８図に示す、これは、１２極
電磁石（Ｎ−３）で構成したものである。

蓄積リング２２内には、その設５１軌道０土に電子ビー
ム３８が周回している。また、新たな電子ビム３６は設
ｚ１軌道０から水下方向にやや外れた位置に入射される
。

パークベータ（キツカー電磁石）６０は、蓄積リング２
２の回りに、１２個の磁極６１〜７２を交互に極性を変
えて、がっ蓄積リング２２の設計軌道位置０を原点とし
て垂直方向Ｙおよび水下り向Ｘが磁極６１〜７２の略々
中間位置となるように環状に配置されている。

パークベータ６０は、従来のものと同様に、前記第３図
中）°部に時間軸を拡大して示すように、ビーム入射タ
イミングに合わせてトリガされて、短時間磁場を生しさ
せる。この時の磁場パターンも設計軌道位置Ｏを原点と
して、当該蓄積リング２２内の電子ビームに対し、原点
方向に引き込む水平方向の力を与える奇関数磁場（５次
磁場）を発生させる。

したかって、入射された電子ビーム３６に対しては、磁
場が作用して設計軌道位置Ｏに引き込まれる。また、既
に周回している電子ビーム３８に対しては、磁場は作用
せず、そのまま周回する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、シンクロトロ
ンの蓄積リングの回りに、４Ｎ（Ｎは自然数）個の磁極
を交互に極性を変えて、かつ当該蓄積リングの設計軌道
位置を原点として垂直方向および水平方向が磁極の略々
中間位置となるように環状に配置するようにしたので、
前記設計軌道位置を原点として、当該蓄積リング内の粒
子ビームに対し、原点方向に引き込む水平方向の力を−
りえる奇関数磁場を発生させることができる。

したかって、設３１軌道から外れている入射ビームに対
しては、原点方向に引き込む水平方向の力か与えられ、
設計軌道上で既に周回しているビームに対しては、磁場
は作用しないので、そのまま設言１軌道上を周回するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す正面図である。第２図は、小型ＳＯＲ装置の概要を示す甲面図である。第３図は、シンクロトロンの立ち上げ時の運転方法を示
す線図である。第４図は、従来装置を示す正面図である。第５図は、第４図の装置における磁場パターンを示す線
図である。第６図は、第１図および第７図の装置の各磁場パターン
を示す線図である。第７図、第８図は、それぞれこの発明の他の実施例を示
す正面図である。２０・・・シンクロトロン、２２・・・蓄積リング、３
６．３８・・粒子ビーム（３６・・・入射された電子ビ
ーム、３８・・・周回している電子ビーム）、４０゜５
０．６０・・パークベータ（キツカー電磁石）、４２〜
４５．５１〜５８．６１〜７２・・・磁極、０・・設；
１軌道。出願人　　石川島播磨重工業株式会社第６図回一市し４時ベキタや燻翼コヘに＼口七二〇

Claims

【特許請求の範囲】シンクロトロンの蓄積リングの回りに、４Ｎ（Ｎは自然
数）個の磁極を交互に極性を変えて、かつ当該蓄積リン
グの設計軌道位置を原点として垂直方向および水平方向
が磁極の略々中間位置となるように環状に配置してなり
、前記設計軌道位置を原点として、当該蓄積リング内の粒
子ビームに対し、原点方向に引き込む水平方向の力を与
える奇関数磁場を発生させることを特徴とするシンクロ
トロンのキッカー電磁石。