JPH04322099A - 荷電粒子装置 - Google Patents
荷電粒子装置Info
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- JPH04322099A JPH04322099A JP9032591A JP9032591A JPH04322099A JP H04322099 A JPH04322099 A JP H04322099A JP 9032591 A JP9032591 A JP 9032591A JP 9032591 A JP9032591 A JP 9032591A JP H04322099 A JPH04322099 A JP H04322099A
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、荷電粒子装置に関し
、特に、偏向電磁石にステアリング電磁石が付設されて
いる荷電粒子装置に関するものである。
、特に、偏向電磁石にステアリング電磁石が付設されて
いる荷電粒子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、例えば分子科学研究所「ＵＶＳ
ＯＲストレージリングの設計」ｐ．４２（１９８２年１
２月）に示された従来のスキュー４極電磁石であり、図
において７はスキュー４極電磁石、２はスキュー４極電
磁石用のコイル、３はビーム軌道面６に対称に配置され
た磁極、４はビーム軌道面６に垂直な面に対称に配置さ
れた磁極、５はリターンヨークである。
ＯＲストレージリングの設計」ｐ．４２（１９８２年１
２月）に示された従来のスキュー４極電磁石であり、図
において７はスキュー４極電磁石、２はスキュー４極電
磁石用のコイル、３はビーム軌道面６に対称に配置され
た磁極、４はビーム軌道面６に垂直な面に対称に配置さ
れた磁極、５はリターンヨークである。
【０００３】図５は、例えば「放射光」第２巻、第２号
、ｐ．２１（１９８９年５月）に示されたステアリング
電磁石装置と偏向電磁石の配置図であり、図において、
１３はステアリング電磁石、１４はステアリング電磁石
１３の隣に設置された偏向電磁石である。さらに、図６
はステアリング電磁石１３の断面図であり、１０はｙ方
向磁界を発生する磁極、１１は垂直方向磁界（ｙ方向磁
界）を発生するための起磁力を与えるコイル（ステアリ
ング電磁石用コイル）、１２はリターンヨーク、６はビ
ーム軌道面である。
、ｐ．２１（１９８９年５月）に示されたステアリング
電磁石装置と偏向電磁石の配置図であり、図において、
１３はステアリング電磁石、１４はステアリング電磁石
１３の隣に設置された偏向電磁石である。さらに、図６
はステアリング電磁石１３の断面図であり、１０はｙ方
向磁界を発生する磁極、１１は垂直方向磁界（ｙ方向磁
界）を発生するための起磁力を与えるコイル（ステアリ
ング電磁石用コイル）、１２はリターンヨーク、６はビ
ーム軌道面である。
【０００４】次に動作について説明する。まず、図３に
示すスキュー４極電磁石７について動作説明を行う。ス
キュー４極電磁石は、荷電粒子リングにおいて、ビーム
のＸ方向エミッタンスとＹ方向エミッタンスの比（カッ
プリング定数）を変えるために使用され、Ｘ方向にリニ
アに増加するＸ方向磁界、Ｙ方向にリニアに増加するＹ
方向磁界を発生する（スキュー４極磁界と言う）。この
磁界分布の例をＸ方向磁界Ｂｘについて図４に示す。Ｘ
方向およびＹ方向にリニアに増加する磁界を作るため、
磁極３および４の表面は双曲線状に加工されている。ま
た、コイル１１の電流方向はビーム軌道面６に対し、非
対称である。このコイル１１の電流方向は図３に表示さ
れている。このコイル１１を以下でスキュー４極電磁石
用コイルと言う。
示すスキュー４極電磁石７について動作説明を行う。ス
キュー４極電磁石は、荷電粒子リングにおいて、ビーム
のＸ方向エミッタンスとＹ方向エミッタンスの比（カッ
プリング定数）を変えるために使用され、Ｘ方向にリニ
アに増加するＸ方向磁界、Ｙ方向にリニアに増加するＹ
方向磁界を発生する（スキュー４極磁界と言う）。この
磁界分布の例をＸ方向磁界Ｂｘについて図４に示す。Ｘ
方向およびＹ方向にリニアに増加する磁界を作るため、
磁極３および４の表面は双曲線状に加工されている。ま
た、コイル１１の電流方向はビーム軌道面６に対し、非
対称である。このコイル１１の電流方向は図３に表示さ
れている。このコイル１１を以下でスキュー４極電磁石
用コイルと言う。
【０００５】次に、ステアリング電磁石の動作説明を行
う。図５に示すステアリング電磁石１３は、偏向電磁石
１４の設置誤差等を補正するためのもので、弱い２極磁
界（ｘ方向、ｙ方向に空間的に均一な磁界）を発生し、
ビームをわずかに曲げる。なお、偏向電磁石１４はステ
アリング電磁石１３に比べて強いＹ方向の２極磁界を発
生し、ビームを水平方向に曲げる働きをする。
う。図５に示すステアリング電磁石１３は、偏向電磁石
１４の設置誤差等を補正するためのもので、弱い２極磁
界（ｘ方向、ｙ方向に空間的に均一な磁界）を発生し、
ビームをわずかに曲げる。なお、偏向電磁石１４はステ
アリング電磁石１３に比べて強いＹ方向の２極磁界を発
生し、ビームを水平方向に曲げる働きをする。
【０００６】さらに、図６はｙ方向に２極磁界を発生す
るステアリング電磁石１３の例を示している。このステ
アリング電磁石１３の発生する２極磁界のｘ方向分布の
例を図７に示す。中心付近（ｘ＝０）でｘ方向に均一な
ｙ方向磁界Ｂｙが発生していることがわかる。この磁界
は以下のように発生できる。図６において、ビーム軌道
面６に対称に配置されたコイル１１により起磁力が与え
られた場合（電流方向もビーム軌道面に対し対称である
）、ｙ方向磁界Ｂｙがビーム軌道面６に対称に配置され
た磁極１０より発生する。ｙ方向およびｙ方向に均一な
ｙ方向磁界を発生し、他の高次の不均一磁界成分を発生
させないため、磁極はｘ方向にほぼフラットな形状とな
っている（磁極シム等を設けるためフラットでない場合
もある）。ただし、ステアリング電磁石１３の発生する
磁界は偏向電磁石に比べ弱く、２極磁界の空間磁界均一
度は余り必要ではない（２極磁界の強度も弱いため、高
次の不均一磁界の強度も弱い）。
るステアリング電磁石１３の例を示している。このステ
アリング電磁石１３の発生する２極磁界のｘ方向分布の
例を図７に示す。中心付近（ｘ＝０）でｘ方向に均一な
ｙ方向磁界Ｂｙが発生していることがわかる。この磁界
は以下のように発生できる。図６において、ビーム軌道
面６に対称に配置されたコイル１１により起磁力が与え
られた場合（電流方向もビーム軌道面に対し対称である
）、ｙ方向磁界Ｂｙがビーム軌道面６に対称に配置され
た磁極１０より発生する。ｙ方向およびｙ方向に均一な
ｙ方向磁界を発生し、他の高次の不均一磁界成分を発生
させないため、磁極はｘ方向にほぼフラットな形状とな
っている（磁極シム等を設けるためフラットでない場合
もある）。ただし、ステアリング電磁石１３の発生する
磁界は偏向電磁石に比べ弱く、２極磁界の空間磁界均一
度は余り必要ではない（２極磁界の強度も弱いため、高
次の不均一磁界の強度も弱い）。
【０００７】ところで、図５よりわかるように、ステア
リング電磁石１３は大きな設置スペースを占めている。 このため、荷電粒子用リングの他のコンポーネントを小
形化しても（例えば偏向電磁石１４を超電導化すること
により偏向電磁石を小形化しても）、荷電粒子リング全
体は小さくならない。
リング電磁石１３は大きな設置スペースを占めている。 このため、荷電粒子用リングの他のコンポーネントを小
形化しても（例えば偏向電磁石１４を超電導化すること
により偏向電磁石を小形化しても）、荷電粒子リング全
体は小さくならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の荷電粒子装置は
、ステアリング電磁石が以上のように構成されているの
で、ステアリング電磁石が大きな設置スペースを占有し
、荷電粒子用リング全体が大きくなるという問題点があ
つた。
、ステアリング電磁石が以上のように構成されているの
で、ステアリング電磁石が大きな設置スペースを占有し
、荷電粒子用リング全体が大きくなるという問題点があ
つた。
【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、設置スペースを減少させ、荷電
粒子用リングを小さくできる荷電粒子装置を得ることを
目的としている。
ためになされたもので、設置スペースを減少させ、荷電
粒子用リングを小さくできる荷電粒子装置を得ることを
目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子
装置は、スキュー４極電磁石などの４極電磁石にステア
リング電磁石と同様の２極磁界を発生できるコイルを組
み込んだ偏向電磁石を備えている。
装置は、スキュー４極電磁石などの４極電磁石にステア
リング電磁石と同様の２極磁界を発生できるコイルを組
み込んだ偏向電磁石を備えている。
【００１１】
【作 用】この発明においては、４極電磁石にステア
リング電磁石と同様の磁界を発生できるコイルが組み込
まれているため、ステアリング電磁石を省略でき、設置
スペースが減少する。
リング電磁石と同様の磁界を発生できるコイルが組み込
まれているため、ステアリング電磁石を省略でき、設置
スペースが減少する。
【００１２】
実施例 １
図１はステアリング電磁石と同様の２極磁界を発生でき
るコイル（ステアリング電磁石用コイル）を組み込んだ
スキュー４極電磁石７の断面図である。図において、１
はステアリング電磁石と同様の２極磁界を発生するため
のコイル、２はスキュー４極電磁石用のコイル、３はビ
ーム軌道面６に対称に配置された磁極、４はビーム軌道
面６に垂直な面に対称に配置された磁極、５はリターン
ヨークである。
るコイル（ステアリング電磁石用コイル）を組み込んだ
スキュー４極電磁石７の断面図である。図において、１
はステアリング電磁石と同様の２極磁界を発生するため
のコイル、２はスキュー４極電磁石用のコイル、３はビ
ーム軌道面６に対称に配置された磁極、４はビーム軌道
面６に垂直な面に対称に配置された磁極、５はリターン
ヨークである。
【００１３】次に動作について説明する。磁極３はビー
ム軌道面６に対称であるので、磁極３にビーム軌道面６
に対称の電流方向を持つコイル１（ステアリング電磁石
用コイル）により起磁力を与えれば、図７と同様なｙ方
向の２極磁界Ｂｙを発生できる。このように、スキュー
４極電磁石７にステアリング電磁石用のコイル１を組み
込むことにより、スキュー４極電磁石７をステアリング
電磁石として併用できるため、ステアリング電磁石の設
置スペースを省略できる。
ム軌道面６に対称であるので、磁極３にビーム軌道面６
に対称の電流方向を持つコイル１（ステアリング電磁石
用コイル）により起磁力を与えれば、図７と同様なｙ方
向の２極磁界Ｂｙを発生できる。このように、スキュー
４極電磁石７にステアリング電磁石用のコイル１を組み
込むことにより、スキュー４極電磁石７をステアリング
電磁石として併用できるため、ステアリング電磁石の設
置スペースを省略できる。
【００１４】ただし、磁極面がスキュー４極電磁石用に
双曲線状にカットされており、フラットではないため、
２極磁界の空間磁界均一度は図７に比べて悪くなるが、
従来例で述べたように、２極磁界の空間磁界均一度は余
り必要ではない。また、スキュー４極電磁石用コイル２
の電流方向はビーム軌道面６に非対称であるのに対し、
ステアリング電磁石用コイル１の電流方向はビーム軌道
面６に対称であるので、スキュー４極電磁石用コイル２
とステアリング電磁石用コイル１を共用できない。従っ
て、スキュー４極電磁石用コイル２とステアリング電磁
石用コイル１を別に設置する必要がある。この様子を示
したのが図１である。
双曲線状にカットされており、フラットではないため、
２極磁界の空間磁界均一度は図７に比べて悪くなるが、
従来例で述べたように、２極磁界の空間磁界均一度は余
り必要ではない。また、スキュー４極電磁石用コイル２
の電流方向はビーム軌道面６に非対称であるのに対し、
ステアリング電磁石用コイル１の電流方向はビーム軌道
面６に対称であるので、スキュー４極電磁石用コイル２
とステアリング電磁石用コイル１を共用できない。従っ
て、スキュー４極電磁石用コイル２とステアリング電磁
石用コイル１を別に設置する必要がある。この様子を示
したのが図１である。
【００１５】最後に、スキュー４極電磁石に２極磁界を
発生できるコイル１を組み込んだ場合、実際の磁界はス
キュー４極電磁石用コイル２の発生する４極磁界とステ
アリング電磁石用コイル１の発生する２極磁界の合成さ
れた磁界となるが、２極磁界および４極磁界の強度はコ
イルが別のため独立に制御することができる。
発生できるコイル１を組み込んだ場合、実際の磁界はス
キュー４極電磁石用コイル２の発生する４極磁界とステ
アリング電磁石用コイル１の発生する２極磁界の合成さ
れた磁界となるが、２極磁界および４極磁界の強度はコ
イルが別のため独立に制御することができる。
【００１６】実施例 ２
上記実施例１ではステアリング電磁石用コイルの磁界の
方向がｙ方向のみであったが、ｘ方向のコイルを組み込
んでも良い。こり場合、ステアリング電磁石用磁極は実
施例１と直角方向に向いているもの（ビーム軌道面に垂
直な面に対称に位置する磁極、図１の４）を使用する。 また、コイルもビーム軌道面に垂直な面に対し対称であ
る。
方向がｙ方向のみであったが、ｘ方向のコイルを組み込
んでも良い。こり場合、ステアリング電磁石用磁極は実
施例１と直角方向に向いているもの（ビーム軌道面に垂
直な面に対称に位置する磁極、図１の４）を使用する。 また、コイルもビーム軌道面に垂直な面に対し対称であ
る。
【００１７】実施例 ３
また、実施例１では１方向だけの磁界を発生する２極磁
界発生用コイルを組み込んだ例をしめしたが、ｘ方向、
ｙ方向の２方向の磁界を発生できる様に、２方向にコイ
ルを取り付けても良い。
界発生用コイルを組み込んだ例をしめしたが、ｘ方向、
ｙ方向の２方向の磁界を発生できる様に、２方向にコイ
ルを取り付けても良い。
【００１８】実施例 ４
さらに、実施例１ではスキュー４極電磁石にステアリン
グ電磁石用コイルを組み込んだ例を示したが、通常の４
極電磁石にステアリング電磁石用コイルを組み込んでも
良い。この例を図２に示す。４極電磁石はスキュー４極
電磁石をビーム進行方向を回転軸として４５度方向に回
転したもので、磁界もスキュー４極電磁石の磁界をビー
ム進行方向を回転軸として４５度回転したものに等しい
（４極電磁石の発生する磁界を４極磁界という）。
グ電磁石用コイルを組み込んだ例を示したが、通常の４
極電磁石にステアリング電磁石用コイルを組み込んでも
良い。この例を図２に示す。４極電磁石はスキュー４極
電磁石をビーム進行方向を回転軸として４５度方向に回
転したもので、磁界もスキュー４極電磁石の磁界をビー
ム進行方向を回転軸として４５度回転したものに等しい
（４極電磁石の発生する磁界を４極磁界という）。
【００１９】図２において、１はステアリング電磁石用
コイル、８は４極電磁石９の磁極である。２極磁界を発
生させるには、図に示すように、スキュー４極電磁石に
組み込まれた２極磁界発生用コイル同様電流の方向がビ
ーム軌道面に対称になるようコイル２を磁極の回りに配
置すれば良い。
コイル、８は４極電磁石９の磁極である。２極磁界を発
生させるには、図に示すように、スキュー４極電磁石に
組み込まれた２極磁界発生用コイル同様電流の方向がビ
ーム軌道面に対称になるようコイル２を磁極の回りに配
置すれば良い。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ステ
アリング電磁石と同様の２極磁界を発生できるコイルを
４極電磁石に組み込んだので、ステアリング電磁石を省
略でき、スペースを減少させる効果がある。
アリング電磁石と同様の２極磁界を発生できるコイルを
４極電磁石に組み込んだので、ステアリング電磁石を省
略でき、スペースを減少させる効果がある。
【図１】この発明の実施例１の横断面図である。
【図２】この発明の実施例４の横断面図である。
【図３】従来の荷電粒子装置のスキュー４極電磁石の（
ａ）横断面図、（ｂ）側面図、（ｃ）磁極断面図である
。
ａ）横断面図、（ｂ）側面図、（ｃ）磁極断面図である
。
【図４】図３のものの磁界分布線図である。
【図５】従来の荷電粒子装置の電磁石配置図である。
【図６】図５におけるステアリング電磁石の横断面図で
ある。
ある。
【図７】図６のものの磁界分布線図である。
１ ２極磁界発生用（ステアリング電磁石用）コ
イル２ スキュー４極電磁石用コイル３，４
磁極 ５ リターンヨーク ６ ビーム軌道面 ７ スキュー４極電磁石 ８ 磁極 ９ ４極電磁石
イル２ スキュー４極電磁石用コイル３，４
磁極 ５ リターンヨーク ６ ビーム軌道面 ７ スキュー４極電磁石 ８ 磁極 ９ ４極電磁石
Claims (1)
- 【請求項１】 ４極電磁石に設けられた４極電磁石用
コイルと、対向１対の前記４極電磁石用コイルに付設さ
れ２極磁界成分を発生させるコイルとを備え、２極磁界
成分と４極磁界成分でなる複数の磁界成分を同時に発生
させる偏向電磁石を備えてなることを特徴とする荷電粒
子装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3090325A JP3014161B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 荷電粒子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3090325A JP3014161B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 荷電粒子装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04322099A true JPH04322099A (ja) | 1992-11-12 |
| JP3014161B2 JP3014161B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=13995374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3090325A Expired - Fee Related JP3014161B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 荷電粒子装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3014161B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0822900A (ja) * | 1994-07-07 | 1996-01-23 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 荷電粒子蓄積リング用電磁石 |
| JP2011526063A (ja) * | 2008-06-25 | 2011-09-29 | アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | イオン注入システムにおけるディセル後の磁気エネルギーフィルター |
| JP2019034108A (ja) * | 2016-11-15 | 2019-03-07 | 株式会社東芝 | 粒子線ビーム輸送装置、回転ガントリ及び粒子線ビーム照射治療システム |
| CN110191566A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-08-30 | 中国科学技术大学 | 一种磁场梯度可调变的二四极组合磁场弯转磁铁 |
| CN111091947A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-05-01 | 深圳先进技术研究院 | 梯度磁场发生装置和空间伺服运动系统 |
| CN111601449A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-28 | 兰州科近泰基新技术有限责任公司 | 真空内超大型四极透镜的制造方法 |
| US11747054B2 (en) | 2020-05-14 | 2023-09-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Magnetic refrigerator |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6043843B1 (ja) * | 2015-08-10 | 2016-12-14 | 株式会社マジカル | 梅食品保持具 |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP3090325A patent/JP3014161B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0822900A (ja) * | 1994-07-07 | 1996-01-23 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 荷電粒子蓄積リング用電磁石 |
| JP2011526063A (ja) * | 2008-06-25 | 2011-09-29 | アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | イオン注入システムにおけるディセル後の磁気エネルギーフィルター |
| JP2019034108A (ja) * | 2016-11-15 | 2019-03-07 | 株式会社東芝 | 粒子線ビーム輸送装置、回転ガントリ及び粒子線ビーム照射治療システム |
| CN110191566A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-08-30 | 中国科学技术大学 | 一种磁场梯度可调变的二四极组合磁场弯转磁铁 |
| CN111091947A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-05-01 | 深圳先进技术研究院 | 梯度磁场发生装置和空间伺服运动系统 |
| WO2021115050A1 (zh) * | 2019-12-14 | 2021-06-17 | 深圳先进技术研究院 | 梯度磁场发生装置和空间伺服运动系统 |
| CN111091947B (zh) * | 2019-12-14 | 2024-12-20 | 深圳先进技术研究院 | 梯度磁场发生装置和空间伺服运动系统 |
| US11747054B2 (en) | 2020-05-14 | 2023-09-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Magnetic refrigerator |
| CN111601449A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-28 | 兰州科近泰基新技术有限责任公司 | 真空内超大型四极透镜的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3014161B2 (ja) | 2000-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |