JPH0582299A - Synchrotron - Google Patents
SynchrotronInfo
- Publication number
- JPH0582299A JPH0582299A JP24603091A JP24603091A JPH0582299A JP H0582299 A JPH0582299 A JP H0582299A JP 24603091 A JP24603091 A JP 24603091A JP 24603091 A JP24603091 A JP 24603091A JP H0582299 A JPH0582299 A JP H0582299A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electromagnet
- quadrupole
- diverging
- electron beam
- synchrotron
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、偏向用電磁石および
四極電磁石を備えたシンクロトロンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchrotron having a deflection electromagnet and a quadrupole electromagnet.
【0002】[0002]
【従来の技術】電子等を加速するシンクロトロンは、素
粒子の研究あるいは放射光利用等に広く用いられてい
る。2. Description of the Related Art A synchrotron for accelerating electrons and the like is widely used for research of elementary particles and utilization of synchrotron radiation.
【0003】従来のシンクロトロンを図4に示す。A conventional synchrotron is shown in FIG.
【0004】従来のシンクロトロン1は、生成された電
子を線形加速器2で例えば数10MeVの低エネルギー
まで加速し、加速された電子ビームを低エネルギー輸送
管3を介して超高真空状態に維持された真空容器4に入
射し、入射された電子ビームを、収束用四極電磁石6あ
るいは発散用四極電磁石7で各々収束あるいは発散させ
るとともに偏向用電磁石5で曲げながら、電子ビームを
高周波キャビティ8で例えば1GeVの高エネルギーま
で加速し、加速された電子ビームを高エネルギー輸送管
9を介して蓄積リング(図示せず)に出射するように構
成してある。In the conventional synchrotron 1, the generated electrons are accelerated by the linear accelerator 2 to a low energy of, for example, several tens MeV, and the accelerated electron beam is maintained in an ultrahigh vacuum state via the low energy transport tube 3. The electron beam incident on the vacuum chamber 4 is converged or diverged by the converging quadrupole electromagnet 6 or the diverging quadrupole electromagnet 7, respectively, and is bent by the deflecting electromagnet 5, while the electron beam is radiated in the high frequency cavity 8 by, for example, 1 GeV. Is accelerated to a high energy, and the accelerated electron beam is emitted to a storage ring (not shown) via the high energy transport tube 9.
【0005】上述の偏向用電磁石5は、電子ビームを偏
向させるため、例えば図4では、紙面の表から裏に向か
う磁場を形成するようになっている。The above-mentioned deflecting electromagnet 5 deflects the electron beam, and thus, for example, in FIG. 4, it forms a magnetic field from the front to the back of the paper.
【0006】また、偏向用電磁石5には偏向電磁石用電
源10を接続してある。A deflection electromagnet power source 10 is connected to the deflection electromagnet 5.
【0007】なお、この偏向電磁石用電源10は、実際
には全ての偏向用電磁石5に接続してあるが、図4には
一つだけ示した。Although the deflecting electromagnet power source 10 is actually connected to all the deflecting electromagnets 5, only one is shown in FIG.
【0008】偏向用電磁石5は、電子ビームエネルギー
の増大に応じて偏向用電磁石5に供給される電流値が大
きくなるように構成してある。The deflection electromagnet 5 is constructed so that the current value supplied to the deflection electromagnet 5 increases as the electron beam energy increases.
【0009】上述の収束用四極電磁石6は、電子ビーム
の走行方向に垂直でかつシンクロトロン1の配置面に水
平な方向(以下、単にX方向と呼ぶ)に電子ビームを絞
るようになっており、一方、発散用四極電磁石7は、電
子ビームの走行方向に垂直でかつシンクロトロン1の配
置面にも垂直な方向、言い換えれば鉛直方向(以下、単
にY方向と呼ぶ)に電子ビームを絞るようになってい
る。The above-mentioned focusing quadrupole electromagnet 6 is designed to focus the electron beam in a direction perpendicular to the traveling direction of the electron beam and horizontal to the arrangement surface of the synchrotron 1 (hereinafter, simply referred to as X direction). On the other hand, the divergence quadrupole electromagnet 7 narrows the electron beam in a direction perpendicular to the traveling direction of the electron beam and also perpendicular to the arrangement surface of the synchrotron 1, in other words, the vertical direction (hereinafter, simply referred to as Y direction). It has become.
【0010】また、収束用四極電磁石6、発散用四極電
磁石7には、各々、収束電磁石用電源11、発散電磁石
電源12を接続してあり、電子ビームエネルギーの増大
に応じて収束用四極電磁石6、発散用四極電磁石7に供
給される電流値が大きくなるように構成してある。Further, a converging quadrupole electromagnet 6 and a diverging quadrupole electromagnet 7 are connected to a converging electromagnet power supply 11 and a diverging electromagnet power supply 12, respectively, so that the converging quadrupole electromagnet 6 can be used in accordance with an increase in electron beam energy. The current value supplied to the diverging quadrupole electromagnet 7 is increased.
【0011】図5は、偏向用電磁石5の詳細を、図4の
A−A線に沿う断面図で示したものであり、上述したX
−Y座標方向も併せて示してある。FIG. 5 shows the details of the deflection electromagnet 5 in a sectional view taken along the line AA of FIG.
The −Y coordinate direction is also shown.
【0012】偏向用電磁石5は、継鉄13に励磁コイル
15a,15bを巻いてあり、この励磁コイル15a,
15bに電流を流すことによって、磁極14aと14b
の間に紙面と平行な磁界を形成し、真空容器4内を走る
電子ビームを偏向させるようになっている。In the deflection electromagnet 5, exciting coils 15a and 15b are wound around the yoke 13, and the exciting coils 15a and 15b
By passing a current through 15b, magnetic poles 14a and 14b
A magnetic field parallel to the plane of the drawing is formed between them to deflect the electron beam running in the vacuum container 4.
【0013】図6は、収束用四極電磁石6の詳細を、図
4のB−B線に沿う断面図で示したものである。FIG. 6 shows the details of the focusing quadrupole electromagnet 6 in a sectional view taken along the line BB of FIG.
【0014】収束用四極電磁石6は、ほぼ八角形の継鉄
16の内側に、先端に丸みを付けた4つの磁極17a,
17b,17c,17dを取り付け、各磁極の先端を結
ぶ半径R0 の領域に真空容器4を位置決めし、各磁極1
7a,17b,17c,17dに各々巻いた励磁コイル
18a,18b,18c,18dに電流を流すことによ
って、破線に示す磁界19が形成されるように構成して
ある。The converging quadrupole electromagnet 6 includes four magnetic poles 17a, each having a rounded tip, on the inside of a substantially octagonal yoke 16.
17b, 17c, 17d are attached, and the vacuum container 4 is positioned in a region having a radius R 0 connecting the tips of the magnetic poles.
A magnetic field 19 shown by a broken line is formed by passing a current through the exciting coils 18a, 18b, 18c, 18d wound around 7a, 17b, 17c, 17d, respectively.
【0015】図7は、例えばX軸上における磁界19の
Y方向成分By を実線で示したものである。FIG. 7 shows the Y-direction component B y of the magnetic field 19 on the X-axis by a solid line, for example.
【0016】図7でわかるように、X軸上にある電子ビ
ームは、Y方向成分By に比例した力で原点に向かうロ
ーレンツ力の作用を受ける。As can be seen from FIG. 7, the electron beam on the X-axis is subjected to the Lorentz force toward the origin with a force proportional to the Y-direction component B y .
【0017】また、Y方向成分By は、原点からの距離
にほぼ比例して大きくなるので、電子ビームには、 dB
y /dx すなわち実線の傾きおよび原点からの距離に比例
した収束力が作用することになる。Since the Y-direction component B y increases substantially in proportion to the distance from the origin, the electron beam has dB
y / dx, that is, the convergence force proportional to the slope of the solid line and the distance from the origin acts.
【0018】この dBy /dx を四極磁場と呼ぶ。This dB y / dx is called a quadrupole magnetic field.
【0019】このように、収束用四極電磁石6は、X軸
上にある電子ビームを収束させるように構成してある
が、例えばY軸上にある電子ビームには、逆のローレン
ツ力が作用して電子ビームを発散させるので、発散用四
極電磁石7を用いることによって、Y軸上の電子ビーム
を収束させるようにしている。As described above, the focusing quadrupole electromagnet 6 is constructed so as to focus the electron beam on the X axis. For example, an opposite Lorentz force acts on the electron beam on the Y axis. Since the electron beam is diverged by using the quadrupole electromagnet 7 for divergence, the electron beam on the Y axis is converged.
【0020】このため、発散用四極電磁石7は、収束用
四極電磁石6の通電方向を逆にして構成してある。For this reason, the divergent quadrupole electromagnet 7 is constructed by reversing the energizing direction of the converging quadrupole electromagnet 6.
【0021】したがって、発散用四極電磁石による磁場
のY方向成分By は図7の破線のようになり、X軸上に
ある電子ビームには、四極磁場 dBy /dx および原点か
らの距離に比例した発散力が作用するが、Y軸上にある
電子ビームには、上述した収束力が作用する。Therefore, the Y direction component B y of the magnetic field by the divergent quadrupole electromagnet is as shown by the broken line in FIG. 7, and the electron beam on the X axis is proportional to the quadrupole magnetic field dB y / dx and the distance from the origin. Although the diverging force described above acts, the above-described focusing force acts on the electron beam on the Y axis.
【0022】すなわち、収束用四極電磁石6および発散
用四極電磁石7の両方の作用によって、電子ビームは全
体として収束作用を受ける。That is, the electron beam as a whole is subjected to the focusing action by the actions of both the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7.
【0023】このような偏向用電磁石5、収束用四極電
磁石6、発散用四極電磁石7には、図8に示すように、
各々、偏向電磁石用電源10、収束電磁石用電源11、
発散電磁石用電源12を接続してあり、独立に電流が供
給されるようになっている。The deflecting electromagnet 5, the focusing quadrupole electromagnet 6, and the diverging quadrupole electromagnet 7 are as shown in FIG.
Power source 10 for deflecting electromagnet, power source 11 for converging electromagnet,
A power source 12 for the diverging electromagnet is connected, and an electric current is supplied independently.
【0024】また、これらの電流値を制御するため、シ
ンクロトロン1にはさらに制御部20を備えてある。The synchrotron 1 is further provided with a control unit 20 for controlling these current values.
【0025】ところで、上述の電流を供給する際には、
電子ビームエネルギーの値に応じて、偏向用電磁石5、
収束用四極電磁石6および発散用四極電磁石7に流す電
流を各電磁石間で正確に制御する必要がありこれを電流
トラッキングと呼んでいる。By the way, when supplying the above-mentioned current,
Depending on the value of the electron beam energy, the deflection electromagnet 5,
The current flowing through the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 must be accurately controlled between the electromagnets, and this is called current tracking.
【0026】この電流トラッキングの精度が悪いと、加
速途中での電子ビームの消滅、電子ビームの加速効率の
低下、運転毎の再現性の低下等を招く原因となるため、
電流トラッキングを正確に行うことができるように、偏
向電磁石用電源10、収束電磁石用電源11および発散
電磁石用電源12を構成する必要がある。If the accuracy of the current tracking is poor, it may cause disappearance of the electron beam during acceleration, decrease in electron beam acceleration efficiency, decrease in reproducibility for each operation, and the like.
It is necessary to configure the power supply 10 for the deflection electromagnet, the power supply 11 for the converging electromagnet, and the power supply 12 for the diverging electromagnet so that the current tracking can be performed accurately.
【0027】一方、このような正確な電流トラッキング
を回避するため、図9に示すようなAG(Alternating G
radient)型偏向用電磁石を備えたシンクロトロンが用い
られることも多い。On the other hand, in order to avoid such accurate current tracking, an AG (Alternating G) as shown in FIG. 9 is used.
A synchrotron equipped with a radient type deflection electromagnet is often used.
【0028】このシンクロトロン21は、生成された電
子を線形加速器2で例えば数10MeVの低エネルギー
まで加速し、加速された電子ビームを低エネルギー輸送
管3を介して超高真空状態に維持された真空容器4に入
射し、入射された電子ビームを、AG型偏向用電磁石2
2で曲げるとともに収束あるいは発散させながら、高周
波キャビティ8で例えば1GeVの高エネルギーまで加
速し、加速された電子ビームを高エネルギー輸送管9を
介して蓄積リング(図示せず)に出射するように構成さ
れている。In the synchrotron 21, the generated electrons are accelerated by the linear accelerator 2 to a low energy of, for example, several tens MeV, and the accelerated electron beam is maintained in an ultrahigh vacuum state via the low energy transport tube 3. The electron beam incident on the vacuum container 4 is directed to the AG-type deflection electromagnet 2
While being bent at 2 and converging or diverging, it is accelerated in the high frequency cavity 8 to a high energy of, for example, 1 GeV, and the accelerated electron beam is emitted to a storage ring (not shown) via a high energy transport tube 9. Has been done.
【0029】また、AG型偏向用電磁石22には電源2
3を接続してあり、電源23には、電源23の出力電流
を制御する制御部28を設けてある。The AG-type deflection electromagnet 22 has a power supply 2
3 is connected, and the power supply 23 is provided with a control unit 28 that controls the output current of the power supply 23.
【0030】図10は、AG型偏向用電磁石22の詳細
を、図9のC−C線に沿う断面図で示したものである。FIG. 10 shows the details of the AG-type deflection electromagnet 22 in a sectional view taken along the line CC of FIG.
【0031】AG型偏向用電磁石22は、継鉄24に励
磁コイル26a,26bを巻いてあり、この励磁コイル
26a,26bに電流を流すことによって、磁極25a
と25bの間および磁極27aと磁極27bの間に磁界
を形成し、真空容器4内を走る電子ビームを偏向させる
ようになっている。The AG-type deflection electromagnet 22 has exciting coils 26a and 26b wound around a yoke 24, and a current is passed through the exciting coils 26a and 26b to generate a magnetic pole 25a.
And 25b and between the magnetic poles 27a and 27b, a magnetic field is formed to deflect the electron beam running in the vacuum chamber 4.
【0032】また、AG型偏向用電磁石22の磁極25
a、25bは、外側に開くように傾斜を付けてあり、真
空容器4内を走る電子ビームにX軸方向の収束作用を及
ぼすように構成してある。Further, the magnetic pole 25 of the AG-type deflection electromagnet 22
The a and 25b are inclined so as to open to the outside, and are configured to exert a converging action in the X-axis direction on the electron beam running in the vacuum container 4.
【0033】同様に、AG型偏向用電磁石22の磁極2
7a,27bは、内側に開くように傾斜を付けてあり、
真空容器4内を走る電子ビームにX軸方向の発散作用を
及ぼすように構成してある。Similarly, the magnetic pole 2 of the AG-type deflection electromagnet 22
7a and 27b are inclined to open inward,
The electron beam running in the vacuum container 4 is configured to have a diverging action in the X-axis direction.
【0034】これらの磁極は、通常、AG型偏向電磁石
22の最初の4分の1が収束用磁極25a,25b、次
の約2分の1が発散用磁極27a,27b、最後の約4
分の1が収束用磁極25a,25bとなっている。Of these magnetic poles, generally, the first quarter of the AG type deflection electromagnet 22 is the converging magnetic poles 25a and 25b, the next one half is the diverging magnetic poles 27a and 27b, and the last approximately four.
One half is the magnetic poles 25a and 25b for converging.
【0035】すなわち、AG型偏向用電磁石22は、偏
向用電磁石として作用するだけでなく、収束用四極電磁
石および発散用四極電磁石としての機能も兼ねている。That is, the AG type deflection electromagnet 22 not only acts as a deflection electromagnet, but also has a function as a focusing quadrupole electromagnet and a diverging quadrupole electromagnet.
【0036】したがって、電源は電源23だけでよく、
上述した電流トラッキングを回避することができる。Therefore, the power source is only the power source 23,
The current tracking described above can be avoided.
【0037】また、収束用四極電磁石および発散用四極
電磁石が不要となるので、シンクロトロンの周長を短く
することができる。Further, since the converging quadrupole electromagnet and the diverging quadrupole electromagnet are unnecessary, the circumference of the synchrotron can be shortened.
【0038】[0038]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た偏向用電磁石5、収束用四極電磁石6および発散用四
極電磁石7を備えたシンクロトロン1では、電流トラッ
キングを正確に行おうとすると、偏向電磁石用電源1
0、収束電磁石用電源11および発散電磁石用電源12
を応答性の高い電源にしなければならず、そのため、製
造コストが高くなるという難点があった。However, in the synchrotron 1 provided with the deflection electromagnet 5, the focusing quadrupole electromagnet 6 and the divergence quadrupole electromagnet 7 described above, if current tracking is attempted accurately, the power supply for the deflection electromagnet is required. 1
0, power source 11 for convergent electromagnet and power source 12 for divergent electromagnet
Has to be a highly responsive power source, which causes a problem of high manufacturing cost.
【0039】また、AG型偏向用電磁石22を備えたシ
ンクロトロン21では、面倒な電流トラッキングを行う
必要がない反面、以下のような問題があった。Further, the synchrotron 21 having the AG type electromagnet 22 for deflection does not require troublesome current tracking, but has the following problems.
【0040】すなわち、シンクロトロン1では、偏向用
電磁石5等で放射光が放射されるにつれて、いわゆる放
射ダンピングが生じ電子ビームが細くなるが、AG型偏
向用電磁石22を備えたシンクロトロン21では、放射
アンチダンピングとなって、電子ビームは逆に太くな
り、電子ビームは、真空容器4に衝突して消滅してしま
う。That is, in the synchrotron 1, so-called radiation damping occurs and the electron beam becomes thin as the radiated light is radiated by the deflection electromagnet 5 and the like, but in the synchrotron 21 having the AG-type deflection electromagnet 22, As a result of radiation anti-damping, the electron beam becomes thicker, and the electron beam collides with the vacuum container 4 and disappears.
【0041】したがって、電子ビームが太くならないう
ちに蓄積リングに出射できるように、電子ビームを加速
する時間すなわち立上げ時間を短くする必要がある。Therefore, it is necessary to shorten the time for accelerating the electron beam, that is, the start-up time so that the electron beam can be emitted to the storage ring before it becomes thick.
【0042】例えば、シンクロトロン1では、出射周期
は例えば1ヘルツすなわち0.5 秒で立ち上げた後、加速
された電子ビームを蓄積リングに出射し、その後の0.5
秒で電流値を下げるというサイクルであるが、シンクロ
トロン21では、出射周期は例えば20ヘルツになる。For example, in the synchrotron 1, the emission period is set to, for example, 1 hertz, that is, 0.5 seconds, and then the accelerated electron beam is emitted to the storage ring and then 0.5
In the synchrotron 21, the emission period is, for example, 20 hertz.
【0043】このため、シンクロトロン21の電源23
は通常の電源ではなく、高価なパルス電源を用いなけれ
ばならない。Therefore, the power supply 23 of the synchrotron 21
Must use an expensive pulsed power supply, not an ordinary power supply.
【0044】さらに、所定の電流値に立ち上げる時間を
短くするということは、AG型偏向用電磁石22に流れ
る電流の変化の割合が大きくなり交流抵抗を増加させる
ことになるため、電源23の電圧を高くしなければなら
ないとともに、この高電圧に対するAG型偏向電磁石2
2あるいは電源23等の絶縁性能を高めなければならな
いという問題を生じる。Further, shortening the time for raising the current to a predetermined value increases the rate of change in the current flowing through the AG-type deflection electromagnet 22 and increases the AC resistance. And the AG-type bending magnet 2 for this high voltage.
2 or the problem that the insulation performance of the power supply 23 or the like must be improved.
【0045】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、電流トラッキングが不要でかつ従来の電源を
使用することができるシンクロトロンを提供することを
目的とする。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to provide a synchrotron which does not require current tracking and can use a conventional power supply.
【0046】[0046]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のシンクロトロンは請求項1に記載したよう
に、同一の電流値で所定の磁場を形成するように各々構
成した偏向用電磁石、収束用四極電磁石および発散用四
極電磁石を直列に接続し、直列に接続された前記偏向用
電磁石、前記収束用四極電磁石および前記発散用四極電
磁石を単一の電源により印加するようにしたものであ
る。In order to achieve the above object, the synchrotron of the present invention, as set forth in claim 1, is configured so as to form a predetermined magnetic field with the same current value. , A converging quadrupole electromagnet and a diverging quadrupole electromagnet are connected in series, and the deflection electromagnet, the converging quadrupole electromagnet and the diverging quadrupole electromagnet connected in series are applied by a single power source. is there.
【0047】[0047]
【作用】偏向用電磁石、収束用四極電磁石および発散用
四極電磁石を電源とともに直列に接続することにより、
各電磁石を励磁する電流値が同一になるので、高精度が
要求される電流トラッキングを行う必要がなくなる。[Operation] By connecting the deflecting electromagnet, the focusing quadrupole electromagnet and the diverging quadrupole electromagnet together with the power source in series,
Since the current values for exciting the electromagnets are the same, it is not necessary to perform current tracking that requires high accuracy.
【0048】また、パルス電源が不要になるので、電源
の電圧は従来の電圧でよく、電源の製造コストが安価に
なるとともに、絶縁が容易になる。Further, since the pulse power supply is not necessary, the voltage of the power supply may be the conventional voltage, the manufacturing cost of the power supply is low, and the insulation is easy.
【0049】[0049]
【実施例】以下、本発明に係るシンクロトロンの実施例
について、添付図面を参照して説明する。Embodiments of the synchrotron according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0050】なお、従来技術で説明した部品と同一の部
品については、図4乃至図10と同一の符号を付してそ
の説明を省略する。The same parts as those described in the prior art are designated by the same reference numerals as those in FIGS. 4 to 10 and their description is omitted.
【0051】図1は、本発明のシンクロトロンの第1の
実施例を示すものである。FIG. 1 shows a first embodiment of the synchrotron of the present invention.
【0052】本実施例のシンクロトロン31は、同一の
電流値で所定の磁場を形成するように各々構成した偏向
用電磁石5、収束用四極電磁石6および発散用四極電磁
石7を図2に示すように直列に接続し、直列に接続した
これらの偏向用電磁石5、収束用四極電磁石6および発
散用四極電磁石7を電源32により印加するようにして
ある。In the synchrotron 31 of this embodiment, the deflecting electromagnet 5, the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 each configured to form a predetermined magnetic field with the same current value are shown in FIG. The deflection electromagnet 5, the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 connected in series are applied by the power source 32.
【0053】シンクロトロン31は、さらに、電源32
が出力する電流値を制御する制御部33を備える。The synchrotron 31 is further provided with a power source 32.
Is provided with a control unit 33 for controlling the current value output by.
【0054】偏向用電磁石5、収束用四極電磁石6およ
び発散用四極電磁石7を上述のように構成するには、ま
ず、電子ビームエネルギーが最大になるときに偏向用電
磁石5が所定の磁場を形成して電子ビームを周回させる
ことができるように、偏向用電磁石5に流すべき電流値
を決定する。In order to configure the deflection electromagnet 5, the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 as described above, first, the deflection electromagnet 5 forms a predetermined magnetic field when the electron beam energy becomes maximum. The current value to be passed through the deflection electromagnet 5 is determined so that the electron beam can be orbited.
【0055】次に、収束用四極電磁石6および発散用四
極電磁石7が、決定された電流値で各所定の磁場を形成
するように、収束用四極電磁石6および発散用四極電磁
石7を以下のように設計する。Next, the converging quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 are formed as follows so that the converging quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 form respective predetermined magnetic fields at the determined current values. To design.
【0056】収束用四極電磁石6、発散用四極電磁石7
によって形成される四極磁場 dBy /dx は、 dBy /dx =2μ0 NI/R 0 2 …(1) と表わせる。Converging quadrupole electromagnet 6 and diverging quadrupole electromagnet 7
Quadrupole magnetic field dB y / dx formed by the, dB y / dx = 2μ 0 NI / R 0 2 ... (1) and represented.
【0057】ここで、μ0 は真空透磁率、Nは巻き回
数、Iは電流値、R 0は図6で説明した半径であり、以
下、ボア半径と呼ぶ。Here, μ 0 is the vacuum permeability, N is the number of turns, I is the current value, and R 0 is the radius described in FIG. 6, and is hereinafter referred to as the bore radius.
【0058】式(1) でわかるように、ある電流値Iに対
して dBy /dx を所定の値に設定するには、NおよびR
0のうち少なくとも一方を調整すればよい。[0058] As can be seen in formula (1), to set the dB y / dx for a current I to a predetermined value, N, and R
At least one of 0 may be adjusted.
【0059】例えば、上述のように決定された電流値に
対して所定の四極磁場dBy /dx になるように、収束用
四極電磁石6の励磁コイル18a,18b,18c,1
8dの巻き回数Nを調整し、この巻き回数Nで調整でき
ない分は、磁極17a,17b,17c,17dの形状
を変えてボア半径R 0を調整する。For example, the exciting coils 18a, 18b, 18c, 1 of the focusing quadrupole electromagnet 6 are set so that a predetermined quadrupole magnetic field dB y / dx is obtained with respect to the current value determined as described above.
The number of windings N of 8d is adjusted, and if the number of windings N cannot be adjusted, the shapes of the magnetic poles 17a, 17b, 17c, 17d are changed to adjust the bore radius R 0 .
【0060】なお、収束用四極電磁石6および発散用四
極電磁石7が、決定された電流値で各所定の磁場を形成
するようにするには、巻き回数Nあるいはボア半径R 0
を調整することによって四極磁場 dBy /dxを変化させ
る他に、収束用四極電磁石6および発散用四極電磁石7
の長さを変化させてもよい。In order for the converging quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 to form respective predetermined magnetic fields at the determined current value, the number of windings N or the bore radius R 0.
In addition to changing the quadrupole magnetic field dB y / dx by adjusting, the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7
The length may be changed.
【0061】さらに、巻き回数N、ボア半径R 0および
磁石長さの調整を組み合わせることにより、より広範囲
の調整が可能となる。Further, by combining the adjustment of the number of turns N, the bore radius R 0 and the magnet length, a wider range of adjustment can be performed.
【0062】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0063】入射された電子ビームを高周波キャビティ
8で加速していくとともに、上述のように設計された偏
向用電磁石5、収束用四極電磁石6および発散用四極電
磁石7を制御部33の制御下で電源32により励磁して
いくと、電子ビームはそのエネルギーを増大させなが
ら、真空容器4内を周回していく。While the incident electron beam is accelerated in the high frequency cavity 8, the deflection electromagnet 5, the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 designed as described above are controlled by the control unit 33. When excited by the power source 32, the electron beam circulates in the vacuum container 4 while increasing its energy.
【0064】この場合、電子ビームのビームエネルギー
と、偏向用電磁石5、収束用四極電磁石6および発散用
四極電磁石7が各々形成すべき磁場とは比例関係にある
ので、最大ビームエネルギーで設計した偏向用電磁石
5、収束用四極電磁石6および発散用四極電磁石7は、
加速中においてもそれぞれのビームエネルギーに対応し
た磁場を形成し、電子ビームが真空容器4と衝突するこ
とはない。In this case, the beam energy of the electron beam and the magnetic fields to be formed by the deflecting electromagnet 5, the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 are proportional to each other, so that the deflection designed with the maximum beam energy is performed. The electromagnet 5, the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 are
Even during acceleration, a magnetic field corresponding to each beam energy is formed, and the electron beam does not collide with the vacuum container 4.
【0065】ここで、偏向用電磁石5、収束用四極電磁
石6および発散用四極電磁石7は直列に接続されている
ので、これらに流れる電流値は3つの電磁石間で同一に
なる。Since the deflecting electromagnet 5, the focusing quadrupole electromagnet 6 and the diverging quadrupole electromagnet 7 are connected in series, the current values flowing through them are the same among the three electromagnets.
【0066】したがって、従来のように電流トラッキン
グを行う必要がなくなる。Therefore, there is no need to perform current tracking as in the conventional case.
【0067】次に、本発明のシンクロトロンの第2の実
施例を説明する。Next, a second embodiment of the synchrotron of the present invention will be described.
【0068】図3に示すように、本実施例のシンクロト
ロン41は、同一の電流値で所定の磁場を形成するよう
に構成した偏向用電磁石としてのAG型偏向用電磁石4
4、収束用四極電磁石としての補助収束用四極電磁石4
2および発散用四極電磁石としての補助発散用四極電磁
石43を図2と同様に直列に接続し、直列に接続された
これらのAG型偏向用電磁石44、補助収束用四極電磁
石42および補助発散用四極電磁石43を電源45によ
り印加するようにしてある。As shown in FIG. 3, the synchrotron 41 of this embodiment has an AG type deflection electromagnet 4 as a deflection electromagnet configured to form a predetermined magnetic field with the same current value.
4. Auxiliary focusing quadrupole electromagnet 4 as a focusing quadrupole electromagnet
2 and auxiliary divergent quadrupole electromagnets 43 as divergent quadrupole electromagnets are connected in series as in FIG. 2, and these AG type deflection electromagnets 44, auxiliary focusing quadrupole electromagnets 42 and auxiliary divergence quadrupoles are connected in series. The electromagnet 43 is applied by the power supply 45.
【0069】シンクロトロン41は、さらに、電源45
が出力する電流値を制御する制御部46を備える。The synchrotron 41 is further provided with a power supply 45.
The control unit 46 for controlling the current value output by
【0070】本実施例のAG型偏向用電磁石44は、図
10を参照して説明した従来のAG型偏向用電磁石22
とは異なり、各磁極の傾斜を緩くしてある。The AG deflection electromagnet 44 of this embodiment is the same as the conventional AG deflection electromagnet 22 described with reference to FIG.
Unlike the above, the inclination of each magnetic pole is made gentle.
【0071】すなわち、AG型偏向電磁石44の向かい
合う磁極面のなす角度は、AG型偏向電磁石22の磁極
25aと25bの磁極面がなす角度あるいは27aと2
7bの磁極面がなす角度よりも平行に近くなるように構
成してある。That is, the angle formed by the magnetic pole surfaces facing each other of the AG type deflection electromagnet 44 is the angle formed by the magnetic pole surfaces of the magnetic poles 25a and 25b of the AG type deflection electromagnet 22, or 27a and 2.
It is configured to be closer to parallel than the angle formed by the magnetic pole surface of 7b.
【0072】補助収束用四極電磁石42および補助発散
用四極電磁石43は、AG型偏向電磁石122の磁極の
傾斜を緩くしたことによる収束力および発散力の低下を
補うように構成してある。The auxiliary converging quadrupole electromagnet 42 and the auxiliary diverging quadrupole electromagnet 43 are constructed so as to compensate for the decrease in the converging force and the diverging force due to the gentle inclination of the magnetic poles of the AG type deflection electromagnet 122.
【0073】AG型偏向用電磁石44、補助収束用四極
電磁石42および補助発散用四極電磁石43を上述した
ように同一の電流値で各所定の磁場を形成するように構
成するには、第1の実施例で説明したのと同様に設計す
ればよい。In order to form each of the predetermined magnetic fields with the same current value as described above, the AG type deflection electromagnet 44, the auxiliary focusing quadrupole electromagnet 42, and the auxiliary diverging quadrupole electromagnet 43 have the first configuration. The design may be similar to that described in the embodiment.
【0074】次に第2の実施例の作用について説明す
る。Next, the operation of the second embodiment will be described.
【0075】AG型偏向用電磁石44の磁極は、従来の
AG型偏向用電磁石22の磁極25a,25bあるいは
27a,27bの傾斜よりも緩くしてあるので、その収
束力あるいは発散力は、AG型偏向用電磁石22に比較
して弱くなっている。Since the magnetic poles of the AG type deflection electromagnet 44 are made gentler than the inclination of the magnetic poles 25a, 25b or 27a, 27b of the conventional AG type deflection electromagnet 22, the converging force or diverging force thereof is the AG type. It is weaker than the deflection electromagnet 22.
【0076】このため、電子ビームがAG型偏向用電磁
石44を通過する際に放射光を放射しても、従来のよう
に放射アンチダンピングになることはない。Therefore, even if the electron beam emits the radiated light when passing through the AG-type deflection electromagnet 44, the radiation anti-damping does not occur unlike the conventional case.
【0077】すなわち、電子ビームが太くなって真空容
器4に衝突し消滅することはないので、立ち上げ時間を
速くする必要がなくなる。That is, since the electron beam does not become thick and collide with the vacuum container 4 and disappear, it is not necessary to shorten the start-up time.
【0078】したがって、電源45は通常の電源を使用
することができるし、高圧に対する絶縁の問題を考慮す
る必要もない。Therefore, the power supply 45 can use a normal power supply, and it is not necessary to consider the problem of insulation against high voltage.
【0079】また、第1の実施例と同様、AG型偏向用
電磁石44、補助収束用四極電磁石42および補助発散
用四極電磁石43は直列に接続されているため、各電磁
石には常に同一の電流が流れる。Further, as in the first embodiment, since the AG type deflection electromagnet 44, the auxiliary focusing quadrupole electromagnet 42 and the auxiliary divergence quadrupole electromagnet 43 are connected in series, the same current is always applied to each electromagnet. Flows.
【0080】したがって、電流トラッキングを行う必要
もなくなる。Therefore, there is no need to perform current tracking.
【0081】なお、AG型偏向電磁石44は、収束用電
磁石および発散用電磁石としても作用するため、シンク
ロトロンの運転パターンによってAG型偏向電磁石44
だけで所望の収束作用あるいは発散作用が得られる場合
には、補助収束用四極電磁石42あるいは補助発散用四
極電磁石43のうち、どちらか一方を省略してもよい。Since the AG-type deflection electromagnet 44 also functions as a focusing electromagnet and a diverging electromagnet, the AG-type deflection electromagnet 44 depends on the operation pattern of the synchrotron.
If the desired converging action or diverging action is obtained by itself, either one of the auxiliary focusing quadrupole electromagnet 42 and the auxiliary diverging quadrupole electromagnet 43 may be omitted.
【0082】[0082]
【発明の効果】以上述べたように、同一の電流値で所定
の磁場を形成するように各々構成した偏向用電磁石、収
束用四極電磁石および発散用四極電磁石を直列に接続
し、直列に接続された前記偏向用電磁石、前記収束用四
極電磁石および前記発散用四極電磁石を単一の電源によ
り印加するようにしたので、各電磁石を励磁する電流値
は同一となり、高精度が要求される電流トラッキングを
行う必要がなくなるとともに、単一の電源でよいので電
源スペースが少なくて済む。As described above, the deflection electromagnet, the converging quadrupole electromagnet, and the diverging quadrupole electromagnet, each of which is configured to form a predetermined magnetic field at the same current value, are connected in series, and are connected in series. Since the deflection electromagnet, the focusing quadrupole electromagnet, and the divergence quadrupole electromagnet are applied by a single power source, the current values for exciting each electromagnet are the same, and current tracking that requires high accuracy is performed. There is no need to do this, and a single power supply is sufficient, so the power supply space is small.
【0083】また、電子ビームの変動原因となる電流ト
ラッキングのばらつきが生じる余地がなくなるので、電
子ビーム再現性が向上するとともに、電子ビームの出射
電流値がふらつくといった問題も解決されシンクロトロ
ンの信頼性が向上する。Further, there is no room for variations in current tracking, which causes fluctuations in the electron beam, so that the electron beam reproducibility is improved and the problem that the emission current value of the electron beam fluctuates is solved, and the reliability of the synchrotron is improved. Is improved.
【0084】また、パルス電源が不要であるので、電源
の電圧は従来の電圧でよく、電源の製造コストが安価に
なるとともに、絶縁が容易になる。Further, since the pulse power supply is not necessary, the voltage of the power supply may be the conventional voltage, the manufacturing cost of the power supply is low, and the insulation is easy.
【図1】本発明のシンクロトロンの第1の実施例を示す
平面図。FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a synchrotron according to the present invention.
【図2】第1の実施例の偏向用電磁石、収束用電磁石、
発散用電磁石および電源の接続関係を示す略図。FIG. 2 is a deflection electromagnet of the first embodiment, a focusing electromagnet,
3 is a schematic diagram showing a connection relationship between a diverging electromagnet and a power supply.
【図3】本発明のシンクロトロンの第2の実施例を示す
平面図。FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment of the synchrotron of the present invention.
【図4】従来のシンクロトロンを示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a conventional synchrotron.
【図5】従来のシンクロトロンに用いる偏向用電磁石の
横断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of a deflection electromagnet used in a conventional synchrotron.
【図6】従来のシンクロトロンに用いる収束用四極電磁
石の横断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a focusing quadrupole electromagnet used in a conventional synchrotron.
【図7】収束用四極電磁石および発散用四極電磁石の磁
場分布を示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing magnetic field distributions of a focusing quadrupole electromagnet and a diverging quadrupole electromagnet.
【図8】従来のシンクロトロンの偏向用電磁石、収束用
四極電磁石、発散用四極電磁石および各々に対応する電
源の接続関係を示す略図。FIG. 8 is a schematic diagram showing a connection relationship of a deflection electromagnet, a focusing quadrupole electromagnet, a diverging quadrupole electromagnet, and a power source corresponding to each of them in a conventional synchrotron.
【図9】従来のAG型偏向用電磁石を用いたシンクロト
ロンの平面図。FIG. 9 is a plan view of a synchrotron using a conventional AG-type deflection electromagnet.
【図10】従来のAG型偏向用電磁石の横断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional AG type electromagnet for deflection.
2 線形加速器 4 真空容器 5 偏向用電磁石 6 収束用四極電磁石 7 発散用四極電磁石 8 高周波キャビティ 32 電源 33 制御部 42 補助収束用四極電磁石 43 補助発散用四極電磁石 44 AG型偏向用電磁石 45 電源 46 制御部 2 linear accelerator 4 vacuum container 5 deflection electromagnet 6 focusing quadrupole electromagnet 7 divergence quadrupole electromagnet 8 high frequency cavity 32 power supply 33 control unit 42 auxiliary focusing quadrupole electromagnet 43 auxiliary divergence quadrupole electromagnet 44 AG type deflection electromagnet 45 power supply 46 control Department
Claims (1)
うに各々構成した偏向用電磁石、収束用四極電磁石およ
び発散用四極電磁石を直列に接続し、直列に接続された
前記偏向用電磁石、前記収束用四極電磁石および前記発
散用四極電磁石を単一の電源により印加するようにした
ことを特徴とするシンクロトロン。1. A deflection electromagnet, a focusing quadrupole electromagnet and a diverging quadrupole electromagnet, each of which is configured to form a predetermined magnetic field at the same current value, are connected in series, and the deflection electromagnet is connected in series. A synchrotron characterized in that the focusing quadrupole electromagnet and the diverging quadrupole electromagnet are applied by a single power source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24603091A JPH0582299A (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Synchrotron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24603091A JPH0582299A (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Synchrotron |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582299A true JPH0582299A (en) | 1993-04-02 |
Family
ID=17142411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24603091A Pending JPH0582299A (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Synchrotron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582299A (en) |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP24603091A patent/JPH0582299A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7001071B2 (en) | Method and device for setting the focal spot position of an X-ray tube by regulation | |
| US5132544A (en) | System for irradiating a surface with atomic and molecular ions using two dimensional magnetic scanning | |
| JP3246364B2 (en) | Synchrotron accelerator and medical device using the same | |
| JP2012195279A (en) | Circular accelerator and method for operating circular accelerator | |
| JPH0828280B2 (en) | Electron storage ring | |
| WO2020008492A1 (en) | Scanning electron microscope | |
| US7082188B2 (en) | Power source for regulated operation of the deflection coil of an x-ray tube | |
| US4623847A (en) | Method and apparatus for storing an energy-rich electron beam in a race-track microtron | |
| JPH0582299A (en) | Synchrotron | |
| JP3332706B2 (en) | Bending magnet | |
| JP3186616B2 (en) | Superconducting wiggler | |
| JPH11238600A (en) | Particle therapy equipment | |
| JP4422057B2 (en) | Electromagnet and accelerator system | |
| JP3436352B2 (en) | High frequency electron gun | |
| JP3100003B2 (en) | Synchrotron radiation generator | |
| JPH0521197A (en) | Dipole electromagnet | |
| JP3133155B2 (en) | Electron beam accelerator and bending magnet used for the accelerator | |
| JP3984918B2 (en) | FFAG betatron | |
| US2617026A (en) | Induction accelerator for electrons | |
| JP2001043998A (en) | Electromagnet, circular accelerator and circular accelerator system using the same | |
| JP2002141200A (en) | Electron beam device | |
| JP2892878B2 (en) | How to measure beam position and tilt | |
| JPH03291600A (en) | Deflecting electromagnet for particle accelerator | |
| JPH06151096A (en) | Beam duct for accelerator | |
| JPH0864398A (en) | Periodic magnetic field generating device |