JPH0574594A - 加速器用偏向電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 コイル５Ａを２つの部分コイル５１及び５２
に分割し、部分コイル５１及び５２のうち磁極ギャップ
２から離れた位置に配置された部分コイル５２のみに通
電するための切換装置を設けたことを特徴としている。 【効果】 小型化と電源７Ａの供給電流範囲の狭小化と
によりコストダウンを実現した加速器用偏向電磁石が得
られる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、加速器に用いられる
偏向電磁石、特に、エネルギ変化幅の大きな荷電粒子を
加速するために、広い磁場変化範囲を要求されるビーム
輸送系に用いられる加速器用偏向電磁石に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図３は、例えば「第５回加速器科学技術
シンポジウム会報」（高エネルギ物理学研究所）［“Pr
oceedings Of The 5th Symposium On Accelerator Scie
nce And Technology"（National laboratory for high
energy physics）］第２７０頁に記載された従来の加速
器用偏向電磁石（以下、単に「偏向電磁石」という）を
示す断面図である。図３において、１は加速される荷電
粒子が通過する荷電粒子通過領域、２は中心付近に荷電
粒子通過領域１を含む磁極ギャップ、３は磁極ギャップ
２を形成する１組の磁極、４は磁極ギャップ２及び磁極
３とともに磁路を形成するヨーク、５は各磁極３のまわ
りに巻かれたコイル、６は以上の１〜５から構成される
偏向電磁石である。

【０００３】図４は、図３に示した偏向電磁石６と電力
系との接続状態を示す構成図であり、７は偏向電磁石６
内のコイル５に電流を供給する電源、８は偏向電磁石６
及び電源７を接続するケーブルである。

【０００４】次に、図３に示した従来の偏向電磁石の動
作について、図４を参照しながら説明する。電源７から
コイル５に電流が供給されると、磁極ギャップ２、磁極
３及びヨーク４に磁路が形成され、磁極ギャップ２に磁
場が発生する。磁極ギャップ２内の荷電粒子通過領域１
を通過する荷電粒子は、この磁場によって軌道を偏向さ
れる。また、偏向電磁石６が、エネルギの変化する荷電
粒子を加速する加速器のビーム輸送系等に用いられる場
合には、そのエネルギの大きさに応じて荷電粒子通過領
域１の磁場の高さを変化させる必要がある。

【０００５】エネルギの変化する荷電粒子の軌道を高精
度に偏向させるためには、荷電粒子通過領域１の磁場に
対して、空間的一様性及び時間的安定性が要求される。
空間的一様性を確保するためには、磁極３の端部の磁場
は磁気飽和の影響によって一様にならないので、磁極３
の幅を広くする必要がある。また、時間的安定性を確保
するためには、電源７の供給電流が、低磁場から高磁場
に対応する広い範囲に渡って時間的に安定であることが
要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の加速器用偏向電
磁石は以上のように構成されているので、磁場の空間的
一様性を確保するために磁極３の幅を広くする必要があ
り、その結果、偏向電磁石６は大型化し、製作、輸送、
搬入、据付等のコストアップを招くという問題点があっ
た。

【０００７】また、磁場の時間的安定性を確保するため
に、電源７の供給電流が広い範囲に渡って時間的に安定
である必要があり、その結果、電源７内の回路の複雑
化、使用部品の高グレード化、温度制御の高精度化等に
よりコストアップを招くという問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、小型化と電源の供給電流範囲の
狭小化とによりコストダウンを実現した加速器用偏向電
磁石を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る加速器用
偏向電磁石は、各コイルを複数の部分コイルに分割し、
複数の部分コイルのうち磁極ギャップから離れた位置に
配置された部分コイルのみに通電するための切換装置を
設けたものである。

【００１０】

【作用】この発明においては、低磁場を発生するときに
は磁極ギャップから離れた位置に配置された部分コイル
のみに電流を供給し、高磁場を発生するときには磁極ギ
ャップに近い位置に配置された部分コイルにも電流を供
給する。

【００１１】

【実施例】実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す
断面図である。実施例１の偏向電磁石６Ａは、上下方向
及び左右方向に対称であるので、図１には偏向電磁石の
右上部分のみが示されている。図１において、１〜４は
前述と同様のもの、５１、５２はコイル５Ａを２つに分
割したものに対応する部分コイルである。

【００１２】図２は、図１に示した実施例１の偏向電磁
石６Ａと電源７Ａとの接続状態を示す構成図であり、８
は前述と同様のものである。９は部分コイル５１及び５
２への供給電流を切換える切換装置であり、磁極ギャッ
プ２から離れた位置に配置された部分コイル５２のみに
通電するため、内部に接点ａ及びｂを備えている。

【００１３】次に、図１に示したこの発明の実施例１の
動作について、図２を参照しながら説明する。まず、高
磁場を発生するときには、切換装置９を接点ｂ側に切換
えることにより部分コイル５１及び５２を直列に接続
し、電源７Ａから大電流を供給する。このとき、磁極３
等の内部で磁気飽和が生じるが、この状態で荷電粒子通
過領域１の磁場の空間的一様性が十分になるように、シ
ム（図示されていない）等を含む磁極３の形状及び幅を
最適化しておく。従って、磁極３の幅は従来の場合と比
べて狭くなる。

【００１４】ここで、低磁場を発生するときに、従来方
法と同様に、切換装置９を接点ｂ側にしたまま部分コイ
ル５１及び５２の両方に小電流を供給すると、磁極３等
の内部で磁気飽和は生じず、磁極３の形状及び幅は磁気
飽和を伴う高磁場用に最適化されているため、荷電粒子
通過領域１の磁場の空間的一様性は悪化してしまう。

【００１５】そこで、低磁場を発生するときには、切換
装置９を図示したように接点ａ側に切換えることによ
り、部分コイル５２のみに電流を供給するようにする。
このとき、部分コイル５２は磁極ギャップ２から離れて
いるため、磁束は磁極ギャップ２付近で磁極３から漏
れ、荷電粒子通過領域１の磁場の空間的一様性が変化す
る。この変化と、磁気飽和が生じないことによる空間的
一様性の変化とがちょうど打ち消しあうように部分コイ
ル５２等を設計すれば、低磁場を発生するときにも荷電
粒子通過領域１の磁場の空間的一様性を確保することが
できる。以上より、磁極３の幅は狭くても済むことにな
り、偏向電磁石６Ａを小型化することができ、製作、輸
送、搬入、据付等のコストを小さくすることができる。

【００１６】また、低磁場を発生するときには、部分コ
イル５２のみが通電され、電流を供給するコイルの巻数
が少なくなるので、供給電流を従来の場合ほど小さくす
る必要がなく、電源７Ａの供給電流の時間的安定性が要
求される電流変化範囲は狭くて済む。このため、電源７
Ａ内の回路の簡単化、使用部品の低グレード化、温度制
御の低精度化等を図ることができ、電源７Ａのコストを
小さくすることができる。

【００１７】なお、実施例１ではコイル５Ａを２つの部
分コイル５１及び５２に分割した場合を示したが、３つ
以上の部分コイルに分割してもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、各コイ
ルを複数の部分コイルに分割し、複数の部分コイルのう
ち磁極ギャップから離れた位置に配置された部分コイル
のみに通電するための切換装置を設けたので、小型化と
電源の供給電流範囲の狭小化とによりコストダウンを実
現した加速器用偏向電磁石が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す断面図である。

【図２】実施例１の偏向電磁石と電源との接続状態を示
す構成図である。

【図３】従来の加速器用偏向電磁石を示す断面図であ
る。

【図４】従来の加速器用偏向電磁石と電源との接続状態
を示す構成図である。

【符号の説明】

２ 磁極ギャップ ３ 磁極 ５Ａ コイル ５１、５２ 部分コイル ６Ａ 偏向電磁石 ９ 切換装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁極ギャップを形成する１組の磁極と、
   各前記磁極のまわりに巻かれたコイルとを備えた加速器
   用偏向電磁石において、 各前記コイルを複数の部分コイルに分割し、前記複数の
   部分コイルのうち前記磁極ギャップから離れた位置に配
   置された部分コイルのみに通電するための切換装置を設
   けたことを特徴とする加速器用偏向電磁石。