JPH0561759B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0561759B2 JPH0561759B2 JP20779185A JP20779185A JPH0561759B2 JP H0561759 B2 JPH0561759 B2 JP H0561759B2 JP 20779185 A JP20779185 A JP 20779185A JP 20779185 A JP20779185 A JP 20779185A JP H0561759 B2 JPH0561759 B2 JP H0561759B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- orbit
- magnetic field
- trajectory
- perturbator
- accelerator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Particle Accelerators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、シンクロトロン、蓄積リングまたは
衝突リング等の周回軌道を持つ磁気共振型加速器
に荷電粒子を入射する磁気共振型加速器の入射装
置に関する。
衝突リング等の周回軌道を持つ磁気共振型加速器
に荷電粒子を入射する磁気共振型加速器の入射装
置に関する。
［従来の技術］
従来の周回軌道を持つ磁気共振型加速器は入射
装置として、キツカーと称される高速度で作動す
る電磁石あるいはパータベイタと称される電磁石
と、磁場あるいは電場を直流的に発生するインフ
レクタとを有していた。インフレクタは荷電粒子
を入射軌道に導くものである。キツカーあるいは
パータベイタは、平衡軌道を変位させることによ
つて、インフレクタから入射された荷電粒子が軌
道をまわつて再度インフレクタの位置にきても、
インフレクタに当たらないようにするものであ
る。一般に、キツカーが平衡軌道全体を変位させ
るのに対して、パータベイタは２個または３個が
同期して作動して平衡軌道の一部区間を変位させ
ている。
装置として、キツカーと称される高速度で作動す
る電磁石あるいはパータベイタと称される電磁石
と、磁場あるいは電場を直流的に発生するインフ
レクタとを有していた。インフレクタは荷電粒子
を入射軌道に導くものである。キツカーあるいは
パータベイタは、平衡軌道を変位させることによ
つて、インフレクタから入射された荷電粒子が軌
道をまわつて再度インフレクタの位置にきても、
インフレクタに当たらないようにするものであ
る。一般に、キツカーが平衡軌道全体を変位させ
るのに対して、パータベイタは２個または３個が
同期して作動して平衡軌道の一部区間を変位させ
ている。
従来の周回軌道を持つ磁気共振型加速器につい
て、具体例を示した第８図〜１０図を参照して説
明する。
て、具体例を示した第８図〜１０図を参照して説
明する。
第８図に示した従来の磁気共振型加速器は、荷
電粒子を入射軌道に導くインフレクタINFと、周
回状の平衡軌道TRと、平衡軌道上の複数個所に
設けられ各々が双極電磁石Ｄとその両側に配され
た二組の水平集束４極電磁石QFおよび水平発散
４極電磁石QDとからなる複数個の偏向要素及び
集束要素と、インフレクタの両側の集束要素の端
部に設けられ平衡軌道を移動させるパータベイタ
Ｐ１〜Ｐ３とを有している。パータベイタＰ１〜
Ｐ３は、第９図に示すように、平衡軌道TRを変
位させて変位平衡軌道TR′を提供する。
電粒子を入射軌道に導くインフレクタINFと、周
回状の平衡軌道TRと、平衡軌道上の複数個所に
設けられ各々が双極電磁石Ｄとその両側に配され
た二組の水平集束４極電磁石QFおよび水平発散
４極電磁石QDとからなる複数個の偏向要素及び
集束要素と、インフレクタの両側の集束要素の端
部に設けられ平衡軌道を移動させるパータベイタ
Ｐ１〜Ｐ３とを有している。パータベイタＰ１〜
Ｐ３は、第９図に示すように、平衡軌道TRを変
位させて変位平衡軌道TR′を提供する。
この変位した軌道TR′にインフレクタINFから
ビームを入射しながら、パータベイタを弱めてい
き、変位した軌道TR′を徐々に元の軌道TRに戻
す。
ビームを入射しながら、パータベイタを弱めてい
き、変位した軌道TR′を徐々に元の軌道TRに戻
す。
この機構を、第８図Ａ−A′線による断面にお
ける位相空間を示した第１０図を参照して説明す
る。ここでは４回転して元にもどるようなベータ
トロン振動の場合を考える。第１０図において、
ｘは元の平衡軌道TRからの水平方向の変位を表
し、x′は軌道の傾きを表す。更に、参照番号０は
パータベイタにより変位した平衡軌道TR′、１は
入射軌道、２は入射されて周回軌道を一周した後
の軌道である。軌道２は、平衡軌道０のまわりに
ベータトロン振動するため、軌道０を中心にベー
タトロン振動で決まる角度だけ回転した位置にあ
る。参照番号３，４および５は、入射後二，三、
および四周した後の軌道をそれぞれ表わしてい
る。軌道５が入射軌道１の位置に来ないのは、変
位した平衡軌道０が、パータベイタが弱まるにつ
れて矢印の方向に移動するためである。入射軌道
１と軌道５との間隙が充分大きいことがインフレ
クタINFに衝突しない条件である。
ける位相空間を示した第１０図を参照して説明す
る。ここでは４回転して元にもどるようなベータ
トロン振動の場合を考える。第１０図において、
ｘは元の平衡軌道TRからの水平方向の変位を表
し、x′は軌道の傾きを表す。更に、参照番号０は
パータベイタにより変位した平衡軌道TR′、１は
入射軌道、２は入射されて周回軌道を一周した後
の軌道である。軌道２は、平衡軌道０のまわりに
ベータトロン振動するため、軌道０を中心にベー
タトロン振動で決まる角度だけ回転した位置にあ
る。参照番号３，４および５は、入射後二，三、
および四周した後の軌道をそれぞれ表わしてい
る。軌道５が入射軌道１の位置に来ないのは、変
位した平衡軌道０が、パータベイタが弱まるにつ
れて矢印の方向に移動するためである。入射軌道
１と軌道５との間隙が充分大きいことがインフレ
クタINFに衝突しない条件である。
［発明が解決しようとする問題点］
上述した従来の磁気共振型加速器を小型化し、
できるだけ高いエネルギーで入射するためには、
非常に高速度かつ大強度の磁場を発生するパータ
ベイタまたはキツカーが必要となる。また、イン
フレクタには、大強度の磁場あるいは電場が必要
になる。しかし、パータベイタまたはキツカーお
よびインフレクタで実現できる磁場や電場の強さ
や応答速度には技術的限界がある。非常に弱い磁
場で入射、蓄積し、加速していく方法も考えられ
るが、低いエネルギーでは蓄積荷電粒子の寿命が
短いので、充分な量の荷電粒子を蓄積するには不
適当である。磁気共振型加速器を小型高性能化す
る上でこれらが障害となつている。
できるだけ高いエネルギーで入射するためには、
非常に高速度かつ大強度の磁場を発生するパータ
ベイタまたはキツカーが必要となる。また、イン
フレクタには、大強度の磁場あるいは電場が必要
になる。しかし、パータベイタまたはキツカーお
よびインフレクタで実現できる磁場や電場の強さ
や応答速度には技術的限界がある。非常に弱い磁
場で入射、蓄積し、加速していく方法も考えられ
るが、低いエネルギーでは蓄積荷電粒子の寿命が
短いので、充分な量の荷電粒子を蓄積するには不
適当である。磁気共振型加速器を小型高性能化す
る上でこれらが障害となつている。
［問題点を解決するための手段］
本発明によれば、周回軌道を持つ磁気共振型加
速器に荷電粒子を入射する入射装置において、中
心平衡軌道を中心に軌道面に８極磁場を集束成分
とする非線形磁場を与える非線形磁場装置を備
え、この非線形磁場の作用で水平方向ベータトロ
ン振動の振動数が1/2となる共鳴軌道を形成し、
さらに、４極磁場を主成分とし時間的に変化する
磁場を発生するパータベイタを設けたことを特徴
とする磁気共振型加速器の入射装置が得られる。
速器に荷電粒子を入射する入射装置において、中
心平衡軌道を中心に軌道面に８極磁場を集束成分
とする非線形磁場を与える非線形磁場装置を備
え、この非線形磁場の作用で水平方向ベータトロ
ン振動の振動数が1/2となる共鳴軌道を形成し、
さらに、４極磁場を主成分とし時間的に変化する
磁場を発生するパータベイタを設けたことを特徴
とする磁気共振型加速器の入射装置が得られる。
［実施例］
第１図を参照すると、本発明の一実施例は、平
衡軌道１１と、入射軌道１２と、インフレクタ１
３と、パータベイタ１４とを有している。従来の
パータベイタにおいては双極磁場が主な機能を持
つのに対して、本発明におけるパータベイタ１４
では４極磁場が主な機能を持つている。
衡軌道１１と、入射軌道１２と、インフレクタ１
３と、パータベイタ１４とを有している。従来の
パータベイタにおいては双極磁場が主な機能を持
つのに対して、本発明におけるパータベイタ１４
では４極磁場が主な機能を持つている。
平衡軌道１１に対して、第２図に示すような座
標系をとれば、ｒ−θ面状の磁場分布は、 Bz(x)＝Bzp（１−nx＋K2x2＋K3x3＋…） ｘ＝（ｒ−req）／req と表わせる。ここでBzpは中心平衡軌道上のＺ方
向の磁場、reqは中心平衡軌道の半径である。ｎ
は、ビームを集束させる重要なパラメータである
が、本発明においては、パラメータK3が本質的
な機能を持つている。磁場分布は、第３図に示す
ように８極成分を持つている。
標系をとれば、ｒ−θ面状の磁場分布は、 Bz(x)＝Bzp（１−nx＋K2x2＋K3x3＋…） ｘ＝（ｒ−req）／req と表わせる。ここでBzpは中心平衡軌道上のＺ方
向の磁場、reqは中心平衡軌道の半径である。ｎ
は、ビームを集束させる重要なパラメータである
が、本発明においては、パラメータK3が本質的
な機能を持つている。磁場分布は、第３図に示す
ように８極成分を持つている。
第２図において点Ｄの位置をθ＝0°とし、この
場所での軌道の位相プロツト図を参照して、入射
機構を説明する。第４図は、パータベイタがない
場合のｒ方向運動の位相プロツトを示す。第４図
において、符号Ｘはベータトロン振動の振幅が小
さい軌道のプロツトで、ベータトロン振動数が1/
２より大きいので、図中の数字にしたがうように
振動しながら矢印の方向にまわる。磁場が第３図
に示すように８極成分を有すると、ベータトロン
振動の振幅が大きくなるにつれて、ベータトロン
振動数は小さくなつていく。ベータトロン振動数
が1/2の場合の軌道が第４図における符号Ｙで表
わされており、番号１′と２′との間で振動するだ
けになる。更にベータトロン振動振幅が増すと、
ベータトロン振動数は1/2より小さくなり、第４
図において符号Ｚで表される軌道となり、軌道Ｘ
の場合とは反対方向にまわるようになる。
場所での軌道の位相プロツト図を参照して、入射
機構を説明する。第４図は、パータベイタがない
場合のｒ方向運動の位相プロツトを示す。第４図
において、符号Ｘはベータトロン振動の振幅が小
さい軌道のプロツトで、ベータトロン振動数が1/
２より大きいので、図中の数字にしたがうように
振動しながら矢印の方向にまわる。磁場が第３図
に示すように８極成分を有すると、ベータトロン
振動の振幅が大きくなるにつれて、ベータトロン
振動数は小さくなつていく。ベータトロン振動数
が1/2の場合の軌道が第４図における符号Ｙで表
わされており、番号１′と２′との間で振動するだ
けになる。更にベータトロン振動振幅が増すと、
ベータトロン振動数は1/2より小さくなり、第４
図において符号Ｚで表される軌道となり、軌道Ｘ
の場合とは反対方向にまわるようになる。
θ＝180°の位置に、４極磁場のパータベイタ１
４を設けると、２点間を振動する軌道Ｙは第５図
に示す軌道１５のように、パータベイタ１４の位
置に節を持つ軌道のみになる。位相プロツトで
は、第６図に示すように、移動しない軌道のまわ
りに回転する二グループの軌道と、安定領域外の
軌道とのグループに分類される。軌道１６は、第
４図における状態Ｘにおいて中心の平衡軌道１１
のまわりに回転するグループに属する。軌道１７
のグループは、左右の閉じた領域の間を振動しな
がら軌道１５のまわりを回転する。軌道１８は、
第４図における状態Ｚにおいて軌道１６および１
７をつつむように回転するグループである。軌道
１９は安定領域に捕捉されずに飛び去るグループ
に属する。軌道１７の領域の大きさはパータベイ
タ１４の強さに対応する。入射は、外部から軌道
１９に沿つてＡ方向から行なわれる。Ｂ点にきた
ところで、インフレクタ１３により、Ｃ点に移動
する。軌道１７に沿つて振動しながら、軌道１６
に近づくにつれてパータベイタ１４を弱めれば、
軌道１６のように中心平衡軌道１１のまわりに振
動しながら回転する軌道に移る。このように、軌
道１６の領域に捕捉された軌道は、再びＣ点の位
置まで振幅が大きくなることはないので、インフ
レクタ１３に衝突することはない。なお、入射軌
道のみ位相プロツトすると、第７図に示すように
なる。ただし、番号は入射以後θ＝0°を通過する
回数を表わす。
４を設けると、２点間を振動する軌道Ｙは第５図
に示す軌道１５のように、パータベイタ１４の位
置に節を持つ軌道のみになる。位相プロツトで
は、第６図に示すように、移動しない軌道のまわ
りに回転する二グループの軌道と、安定領域外の
軌道とのグループに分類される。軌道１６は、第
４図における状態Ｘにおいて中心の平衡軌道１１
のまわりに回転するグループに属する。軌道１７
のグループは、左右の閉じた領域の間を振動しな
がら軌道１５のまわりを回転する。軌道１８は、
第４図における状態Ｚにおいて軌道１６および１
７をつつむように回転するグループである。軌道
１９は安定領域に捕捉されずに飛び去るグループ
に属する。軌道１７の領域の大きさはパータベイ
タ１４の強さに対応する。入射は、外部から軌道
１９に沿つてＡ方向から行なわれる。Ｂ点にきた
ところで、インフレクタ１３により、Ｃ点に移動
する。軌道１７に沿つて振動しながら、軌道１６
に近づくにつれてパータベイタ１４を弱めれば、
軌道１６のように中心平衡軌道１１のまわりに振
動しながら回転する軌道に移る。このように、軌
道１６の領域に捕捉された軌道は、再びＣ点の位
置まで振幅が大きくなることはないので、インフ
レクタ１３に衝突することはない。なお、入射軌
道のみ位相プロツトすると、第７図に示すように
なる。ただし、番号は入射以後θ＝0°を通過する
回数を表わす。
［発明の効果］
本発明による入射装置は、８極磁場を主成分と
する非線形磁場を有し、ベータトロン振動数が1/
２になる共鳴軌道を作り、更に４極磁場を主成分
とし時間的に変化する磁場を発生するパータベイ
タを有し、共鳴軌道のまわりにベータトロン振動
をする軌道を入射に利用することで次のような効
果を有している。
する非線形磁場を有し、ベータトロン振動数が1/
２になる共鳴軌道を作り、更に４極磁場を主成分
とし時間的に変化する磁場を発生するパータベイ
タを有し、共鳴軌道のまわりにベータトロン振動
をする軌道を入射に利用することで次のような効
果を有している。
(1) インフレクタの負担が軽減される。
(2) パータベイタの強さおよび時間変化の速さが
軽減される。
軽減される。
(3) 小型強磁場の蓄積リングにビームを入射する
ことが可能である。
ことが可能である。
(4) 入射軌道と入射後の周回軌道間の間隙が大き
く、入射効率の改善になる。
く、入射効率の改善になる。
なお、本発明は弱集束型および強集束型の磁気
共振型加速器に適用できる。また、８極磁場は軌
道に沿つて一区間または複数区間に限られて存在
することができる。更に、パータベイタは、時間
的に変化するものと変化しないものとに分け、こ
れらを複数個の異なる位置または同位置に重畳し
て使用することもできる。
共振型加速器に適用できる。また、８極磁場は軌
道に沿つて一区間または複数区間に限られて存在
することができる。更に、パータベイタは、時間
的に変化するものと変化しないものとに分け、こ
れらを複数個の異なる位置または同位置に重畳し
て使用することもできる。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は
平衡軌道を示す図、第３図は磁場分布を示す図、
第４図は軌道の位相プロツト図、第５図および第
６図は本発明の動作を説明するための軌道及び位
相プロツトを示す図、第７図は入射軌道の位相プ
ロツト図、第８図は従来の加速器を示す図、第９
図および第１０図は従来の加速器の動作説明図で
ある。 １１……平衡軌道、１２……入射軌道、１３…
…インフレクタ、１４……パータベイタ。
平衡軌道を示す図、第３図は磁場分布を示す図、
第４図は軌道の位相プロツト図、第５図および第
６図は本発明の動作を説明するための軌道及び位
相プロツトを示す図、第７図は入射軌道の位相プ
ロツト図、第８図は従来の加速器を示す図、第９
図および第１０図は従来の加速器の動作説明図で
ある。 １１……平衡軌道、１２……入射軌道、１３…
…インフレクタ、１４……パータベイタ。
Claims (1)
- １ 周回軌道を持つ磁気共振型加速器に荷電粒子
を入射する入射装置において、中心平衡軌道を中
心に軌道面に８極磁場を集束成分とする非線形磁
場を与える非線形磁場装置を備え、前記非線形磁
場の作用で水平方向ベータトロン振動の振動数が
１／２となる共鳴軌道を形成し、さらに、４極磁場
を主成分とし時間的に変化する磁場を発生するパ
ータベイタを設けたことを特徴とする磁気共振型
加速器の入射装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20779185A JPS6269499A (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | 磁気共振型加速器の入射装置 |
| DE8686905435T DE3673810D1 (de) | 1985-09-21 | 1986-09-22 | Verfahren zur einfuehrung von geladenen teilchen in magnetische resonanzbeschleuniger und auf genanntem verfahren beruhende magnetische resonanzbeschleuniger. |
| PCT/JP1986/000491 WO1987001900A1 (fr) | 1985-09-21 | 1986-09-22 | Procede d'introduction de particules chargees dans un accelerateur du type a resonance magnetique, et accelerateur du type a resonance magnetique base sur ledit procede |
| EP86905435A EP0239646B1 (en) | 1985-09-21 | 1986-09-22 | Method of introducing charged particles into magnetic resonance type accelerator and magnetic resonance type accelerator based on said method |
| US07/060,868 US4849705A (en) | 1985-09-21 | 1986-09-22 | Method of incidence of charged particles into a magnetic resonance type accelerator and a magnetic resonance type accelerator in which this method of incidence is employed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20779185A JPS6269499A (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | 磁気共振型加速器の入射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6269499A JPS6269499A (ja) | 1987-03-30 |
| JPH0561759B2 true JPH0561759B2 (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=16545554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20779185A Granted JPS6269499A (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | 磁気共振型加速器の入射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6269499A (ja) |
-
1985
- 1985-09-21 JP JP20779185A patent/JPS6269499A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6269499A (ja) | 1987-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |