JPH05152123A - 偏向電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高磁場で偏向角が大きく、曲率が小なる場合
においても、リターンヨークの磁気飽和の影響を抑え、
かつ、真空劣化をさせることなく、外部に放射光を取り
出す偏向電磁石を実現する。 【構成】 ヨークにコイル２を巻装し磁極間に偏向磁場
を発生させる偏向電磁石において、円弧状に湾曲したア
パーチャ３を形成させるように全体として円弧状に湾曲
形成されたリターンヨーク１と、リターンヨークの湾曲
外周側全周にわたって設けた放射光通過溝４とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粒子加速器等において
電子やイオン等の荷電粒子を偏向するために用いる偏向
電磁石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の偏向電磁石としては、例
えば図９と図１０に示すようなものがあった。図９は偏
向電磁石を上からみた状態を示し、図１０は図９のＩ−
Ｉ線に沿う矢視断面を示す。（１）はリターンヨーク、
（２）はコイル、（３）はアパーチャである。リターン
ヨーク（１）は鉄などの磁性体を用いて構成され、円弧
状に湾曲するアパーチャ（３）を形成するために全体が
湾曲して形成されている。

【０００３】以上のように構成された偏向電磁石は、コ
イル（２）で発生された磁場がリターンヨーク（１）に
よってアパーチャ（３）に収束される。アパーチャ
（３）に進入した荷電粒子は、磁場と荷電粒子との間に
作用するローレンツ力によって、その進行方向を曲げな
がらアパーチャ（３）内を通過する。これにより、荷電
粒子をアパーチャ（３）の湾曲方向に沿って偏向するこ
とができる。

【０００４】リターンヨーク（１）の形状は、得ようと
する偏向角度によって決められる。例えば、１８０度の
偏向角度を得るためには全体が１８０度に湾曲された形
状のリターンヨーク（１）が使用される。

【０００５】ところで、荷電粒子のビームが強い場合、
あるいは偏向角度が大きい場合は、それに応じた高磁場
をアパーチャ（３）に収束させる必要がある。

【０００６】アパーチャ（３）に高磁場を収束させる際
には、リターンヨーク（１）における磁気損失と漏れ磁
場を少なくすることが要求される。このためにはリター
ンヨーク（１）が磁気飽和するレベル、すなわち磁気飽
和レベルを高くする必要がある。

【０００７】そこで、図１１に示すようにリターンヨー
ク部での磁気飽和レベルを高めるため、湾曲の内側部分
が全体の湾曲方向とは反対方向に突き出した突出部（１
ａ）で形成されたリターンヨーク（１）を有しているも
のがある。（特開平１−２８２４９９号公報）また、高
磁場を必要とする場合は超電導電磁石が用いられるが例
えば図１２、図１３に示すものがある。図１２は従来の
偏向電磁石の斜視図を示し、図１３は図１２のＰ−Ｐ−
Ｐ−Ｐ平面に沿う矢視断面を示す。（７ａ）はビームダ
クト窓である。このように超電導コイル（２ａ）の周囲
にリターンヨーク（１）（磁気シールド体兼用）を設け
磁束をリターンヨーク（１）の外周側にも通している。
（特開平２−１７４０９９号公報）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高エネ
ルギービームを小半径で曲げ、高磁場が必要となった場
合、湾曲の曲率が小さくなり、湾曲の内側部分が全体の
湾曲方向とは反対方向に突き出して形成されたリターン
ヨークを設けたとしてもリターンヨーク断面積はさほど
かせげなく、磁気飽和レベルを高めることはさほど実現
できない。

【０００９】また、コイルの周囲にリターンヨーク
（１）（磁気シールド体）を設ける場合は、電子ビーム
あるいは陽子ビームがビーム偏向部から放射光を取出す
場合はビーム軌道の接線方向に放射光用の真空ポートが
設置されるので、リターンヨーク（磁気シールド体）の
外側には真空ポートを通す穴を設けなければならい。し
かし、真空ポート以外の場所ではビームダクト内壁に放
射光が当たり放出ガスが発生することでビーム周回軌道
上の真空度が悪化し、蓄積ビームの寿命が短くなってし
まう問題がある。

【００１０】本発明は、上記した事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、高磁場で偏向角が大
きく、曲率が小なる場合においてもリターンヨークの磁
気飽和の影響を抑えかつビームダクト内の真空を劣化さ
せることなく外部に放射光を取出すことのできる偏向電
磁石を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、ヨークにコイルを巻装し磁極間に
偏向磁場を発生させる偏向電磁石において、前記ヨーク
は円弧状に湾曲したアパーチャを形成させるように全体
として円弧状に湾曲形成されたリターンヨークと、リタ
ーンヨークの湾曲外周側全周にわたって設けた放射光通
過用溝とを備える。

【００１２】

【作用】円弧状に湾曲形成されたリターンヨークにその
湾曲外周側に放射光が通る幅の溝をヨーク外周側にわた
って設けたことにより磁気飽和による影響を抑え、ビー
ムダクトの真空劣化を招くことなく放射光を外部に取出
すことができる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について図
１、図２を参照して説明する。図１は偏向電磁石の平面
図、図２は図１のｍ−ｍ線に沿う矢視断面図である。こ
れらの図において、（１）はリターンヨーク、（２）は
コイル、（３）はアパーチャ、（４）はリターンヨーク
の湾曲外周側全周にわたって設けた放射光を外部に取出
すための溝、（５）は磁束の流れ、（６）はビームダク
ト、（７）は放射光ライン、（１１）はビーム周回軌道
である。

【００１４】発生させる磁場が大きく湾曲の曲率が小さ
くなった場合でも外周空間は広いため、図２に示すよう
に十分なリターンヨーク（１）断面積が得られた磁気飽
和による影響を抑えることができ、またリターンヨーク
（１）にその湾曲外周側に放射光ライン（７）が通る幅
の溝（４）をヨーク外周側全周にわたって設けたことに
より、放射光ライン（７）を外部にスムーズに取出すこ
とができる。したがって、ビーム周回軌道（１１）近く
に放射光が当たる部分がないためビーム周回軌道（１
１）上の真空劣化を防ぐことができる。また、放射光が
通る幅の溝はリターンヨーク（１）に比べ狭いのでリタ
ーンヨーク（１）の磁気飽和、漏れ磁束による影響を引
き起こすことはない偏向電磁石となる。

【００１５】（実施例２）図３はこの発明の第２の実施
例による偏向電磁石の断面図（実施例１の図２相当）を
示すものである。同図において、（８）は補助コイルで
ある。ビームサイズが大きく広がった場合、第１の実施
例に示す偏向電磁石ではリターンヨーク（１）にある溝
が大きくなるので磁気飽和、漏れ磁束による影響がでる
問題がある。そこで補助コイル（８）を設けて、磁束の
流れを補償させてリターンヨークの磁気飽和、漏れ磁束
による影響をなくさせる。他の作用効果は実施例１と同
様である。

【００１６】（実施例３）図４はこの発明の第３の実施
例による偏向電磁石の上面図、図５は図４のｎ−ｎ線に
沿う矢視断面図を示すものである。これらの図におい
て、（２ａ）は超電導コイル、（９）はクライオスタッ
トである。

【００１７】このようにすると、第１の実施例同様リタ
ーンヨーク（１）が超電導コイル（２ａ）を囲っている
ため、発生させる磁場が大きく、湾曲の曲率が小さくな
った場合でも外周空間は広いため、十分なリターンヨー
ク（１）断面積が得られ、磁気飽和による影響を抑える
ことができ、またリターンヨーク（１）にその湾曲外周
側に放射光が通る幅の溝（４）をヨーク外周側全周にわ
たって設けたことにより、放射光ライン（７）を外部に
スムーズに取出すことができる。したがって、ビーム周
回軌道（１１）近くに放射光が当たる部分がないためビ
ーム周回軌道（１１）上の真空劣化を防ぐことができ
る。また、放射光が通る溝（４）の幅はリターンヨーク
に比べ狭いのでリターンヨークの磁気飽和、漏れ磁束に
よる影響を引き起こすことはない。

【００１８】（実施例４）図６は第４の実施例の斜視図
であり、図７は図６のＯ−Ｏ−Ｏ−Ｏ平面に沿う矢視断
面図を示す。これは実施例３の図５のコイル（２）の曲
げ中心側の半円筒形のリターンヨークを取除いたもので
ある。このようにしても実施例３に準じた作用効果が得
られる。

【００１９】（実施例５）図８は第５の実施例であり、
これは実施例４の図６のリターンヨーク（１）の形状を
半円形にしたものである。そして図７に示したリターン
ヨーク（１）で囲まれているクライオスタット（９）の
形状も半円形になっている。この形状にすると製作は容
易になるうえに、実施例３に準じた作用効果が得られ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば発生
させる磁場が大きく湾曲の曲率が小さくなった場合でも
外周空間は広いため十分なリターンヨーク断面積が得ら
れ磁気飽和による影響を抑えることができ、またリター
ンヨークにその湾曲外周側に放射光が通る幅の溝をヨー
ク外周側にわたって設けたことにより、放射光を外部に
スムーズに取出すことができる。したがって、放射光が
当たる部分がないため真空劣化を防ぐことが可能な偏向
電磁石が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す上面図。

【図２】図１のｍ−ｍ線に沿う矢視断面図。

【図３】第２の実施例を示す図２相当図。

【図４】第３の実施例を示す上面図。

【図５】図４のｎ−ｎ線に沿う矢視断面図。

【図６】第４の実施例を示す斜視図。

【図７】図６のＯ−Ｏ−Ｏ−Ｏ平面に沿う矢視断面図。

【図８】第５の実施例を示す斜視図。

【図９】第１の従来例を示す上面図。

【図１０】図９のＩ−Ｉ線に沿う矢視断面図。

【図１１】第２の従来例を示す上面図。

【図１２】第３の従来例を示す斜視図。

【図１３】図１２のＰ−Ｐ−Ｐ−Ｐ平面に沿う矢視断面
図。

【符号の説明】

１…リターンヨーク ２…コイル ３…アパーチャ ４…溝 ５…磁束の流れ ６…ビームダクト ７…放射光ライン ９…クライオスタット １１…ビーム周回軌道

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヨークにコイルを装着し磁極間に偏向磁
   場を発生させる偏向電磁石において、円弧状に湾曲した
   アパーチャを形成させるように全体として円弧状に湾曲
   形成されたリターンヨークと、リターンヨークの湾曲外
   周側全周にわたって設けた放射光通過用溝とを備えたこ
   とを特徴とする偏向電磁石。