JPH065396A - 粒子加速器における挿入光源 - Google Patents

粒子加速器における挿入光源

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JPH065396A
JPH065396A JP16123392A JP16123392A JPH065396A JP H065396 A JPH065396 A JP H065396A JP 16123392 A JP16123392 A JP 16123392A JP 16123392 A JP16123392 A JP 16123392A JP H065396 A JPH065396 A JP H065396A
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JP
Japan
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storage ring
wiggler
core
coil
light source
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Withdrawn
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JP16123392A
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English (en)
Inventor
Mizuho Ida
瑞穂 井田
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 蓄積リング5を取り囲むコア31と、コアに
装着されているウィグラーコイル32とから構成される
電磁石30を蓄積リングの外側に複数並べて設けるとと
もに、蓄積リングの両側には、各コアを一律に励磁する
ことによってパータベータを構成するためのパータベー
タコイル35を備える。そして、通常時はウィグラーコ
イルに通電して挿入光源として作動させるが、荷電粒子
を入射する際にはパータベータコイルに通電してパータ
ベータとして作動させる。 【効果】 従来のパータベータを省略することができる
から、挿入光源とパータベータの双方を各々別に設置す
る場合に比して設置スペースを大幅に節約でき、蓄積リ
ングに十分な直線部を確保できないような小型の粒子加
速器にも適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シンクロトロン等の粒
子加速器に備えられるウィグラーやアンジュレーター等
の挿入光源に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、直径が10m以下の比較的小型の
シンクロトロンが開発されつつあり、そのようなシンク
ロトロンから放射される放射光であるシンクロトロン放
射光(SOR光)を利用して、たとえば超LSI回路の
製造、医療分野における診断、分子解析、構造解析等の
様々な分野への適用が期待されている。
【0003】図4にシンクロトロンの概要を示す。この
シンクロトロンでは、電子銃等の電子発生装置1で発生
させた電子ビームを直線加速器(ライナック)2で光速
近くに加速し、偏向電磁石3で偏向させてインフレクタ
4を介して蓄積リング5に入射する。蓄積リング5に入
射した電子ビームは高周波加速空洞6によりエネルギを
与えられながら収束電磁石7…で収束され、偏向電磁石
8…で偏向されて蓄積リング5内を周回し続ける。そし
て、偏向電磁石8で偏向される際にSOR光が放射さ
れ、それが光取り出しラインであるビームライン9を介
してたとえば露光装置10に出射されて利用されるので
ある。
【0004】上記のようなシンクロトロンにおいては、
電子ビームをインフレクタ4を介して蓄積リング5に入
射する際には、蓄積リング5内を既に周回している電子
ビームの周回軌道を瞬間的に変更することが必要であ
り、そのためのパータベータ11が備えられている。
【0005】パータベータ11は図5に示すように、蓄
積リング5(図示例のものはその断面形状が長円形とさ
れている)の両側にコイル(パータベータコイル)1
2,12を設けるとともに、それらの外側にフェライト
からなる側部コア13,13を設け、かつ、蓄積リング
5の上下にはそれぞれ上部および下部コア14,14を
設けて、それらのコア13,13,14,14により蓄
積リング5の周囲を全周にわたって取り囲む構成とされ
たものである。そして、電子ビームを入射する際には、
インフレクタ4の作動に同期させて図示しない電源から
コイル12,12にごく短時間だけ通電することによっ
て、コイル12,12の周囲に蓄積リング5を上下に貫
通するような磁束(図中に破線で示している)を瞬間的
に形成し、その磁気力によって蓄積リング5内を周回し
ている電子ビームに対して側方に変位させるような力を
作用させて軌道を瞬間的に変更するのである。そのよう
にしてパータベータ11により周回軌道を変更して電子
ビームを入射した後は、再び電子ビームを入射するまで
はパータベータ11は作動を停止しており、電子ビーム
は蓄積リング5内のほぼ中心を定常的に周回することに
なる。
【0006】ところで、近年、上記のようなシンクロト
ロンの蓄積リング5の直線部に、挿入光源と総称される
ウィグラーやアンジュレーターを組み込むことが検討さ
れている。ウィグラーあるいはアンジュレーターは、い
ずれも、電子ビームの直線軌道に沿って周期磁場を与え
ることにより電子ビームを偏向させて蛇行させ、それに
よって特定の波長の強いSOR光を取り出すためのもの
である。
【0007】図6に従来一般的なウィグラーの概要を示
す。このウィグラー20は、蓄積リング5の直線部を挟
んでその上下に、上下で対をなすとともに極性が交互に
変化している多数の永久磁石21…を蓄積リング5の直
線部の長手方向に沿って並べて設け、それら上下の永久
磁石21,21によって図中の矢印で示すように蓄積リ
ング5を上下に貫通しかつ方向が交互に反転しているよ
うな磁束を発生させる構成とされている。このようなウ
ィグラー20では、蓄積リング5内を通過する電子ビー
ムに対して周期磁場が与えられて磁束と直角な方向すな
わち水平方向に電子ビームが蛇行することになり、その
蛇行の際に接線方向に放射光が放射され、その光は特定
の波長付近での強度が高いものとなる。また、アンジュ
レーターの場合は各部からの放射光が干渉して準単色光
が得られるのである。なお、図示例のウィグラー20で
は隣接する永久磁石21の間に磁極材としてパーメンダ
ー23…を設けているが、パーメンダー23は必ずしも
設けることはなく省略されることもある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなウィグラ
ーやアンジュレーター等の挿入光源を図4に示したよう
なシンクロトロンに備えようとする場合には、それらウ
ィグラーやアンジュレーターを蓄積リング5の直線部に
組み込まねばならないのであるが、小型のシンクロトロ
ンにおいては図4に示されているように蓄積リング5の
直線部に収束電磁石7をはじめ高周波加速空洞6やイン
フレクタ4、パータベータ11等の各種機器が多数備え
られることが通常であるので、それらに加えてさらに挿
入光源を設置できるような直線部が確保できない場合が
ある。したがって、そのような場合は蓄積リング5の径
を大きくして直線部を延長するか、挿入光源を設置する
ための直線部を有するような迂回路を設ける等の対策が
必要となるが、いずれにしても装置全体の大型化と複雑
化を招き、好ましくない。
【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、小型の粒子加速器にも組み込むことの可能な構造の
挿入光源を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、シンクロトロ
ン等の粒子加速器における蓄積リングの直線部の外側
に、極性が周期的に変化する多数の電磁石を蓄積リング
の長さ方向に並べて設け、それら電磁石の磁気力により
蓄積リング内を通過する荷電粒子を偏向させて放射光を
取り出す構成のウィグラー等の挿入光源であって、前記
各電磁石は、蓄積リングを取り囲むコアと、それら各コ
アのそれぞれを個別に励磁するべく各コアに装着されて
いるウィグラーコイルから構成され、かつ、前記蓄積リ
ングの両側には、前記各コア内を貫通して設けられてそ
れら各コアを一律に励磁することによってパータベータ
を構成するためのパータベータコイルが備えられてなる
ことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明の挿入光源は、粒子加速器におけるパー
タベータは荷電粒子の入射時にごく短時間しか作動せ
ず、しかも、パータベータと挿入光源とは同時に作動す
ることがないことに着目し、挿入光源からパータベータ
に切り替えることができるように構成したものである。
すなわち、本発明の挿入光源は、通常時には各ウィグラ
ーコイルに通電して各コアを個別に励磁することにより
各電磁石の極性を周期的に変化させ、それによって通常
の挿入光源すなわちウィグラーもしくはアンジュレータ
として作動するものであるが、蓄積リングに荷電粒子を
入射する際には、各ウィグラーコイルに対する通電を停
止し、蓄積リングの両側において各コアを貫通して設け
られているパータベータコイルに通電することにより、
各コアを一律に励磁してパータベータとして作動する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1および図2を
参照して説明する。図1は本発明の実施例であるウィグ
ラーの概略構成を示す平面図、図2はその正断面図であ
って、図中の符号5は図4に示したシンクロトロンにお
ける蓄積リング5の直線部、30はその蓄積リング5を
構成している真空チューブの外側に設けられた電磁石で
ある。
【0013】各電磁石30は蓄積リング5の直線部の長
さ方向に沿って所定間隔をおいて並べられて複数(本実
施例においては3つ)設けられている。各電磁石30
は、それぞれ、蓄積リング5の真空チューブを取り囲む
フェライトからなるコア31と、コア31を励磁するべ
くそれらの両側に装着されたウィグラーコイル32,3
2と、ウィグラーコイル32に通電するための電源(図
示略)から構成されている。なお、上記実施例における
各電磁石30のコア31の幅寸法(蓄積リング5の長さ
方向の寸法)は、周期磁場を滑らかに変化させる関係か
ら、中間に位置している電磁石30のコア31の幅寸法
が両端に位置している2つの電磁石30のコア31の幅
寸法に比して2倍程度に大きくされている。
【0014】また、蓄積リング5の両側には、各コア3
1内を貫通しているパータベータコイル35が設けられ
ている。このパータベータコイル35は銅バーからなる
もので、一端側が連結バー36により互いに連結され、
他端側にパルス電源37が接続されている。このパータ
ベータコイル35は各コア31…を一律に励磁して図5
に示したようなパータベータを構成するためのものであ
る。
【0015】上記構成のウィグラーは、ウィグラーコイ
ル32とパータベータコイル35のいずれか一方に選択
的に通電することによって、ウィグラーとパータベータ
の双方の動作を行ない得るものであり、必要に応じてウ
ィグラーからパータベータに切り替えて使用できるもの
である。
【0016】すなわち、このウィグラーは、各ウィグラ
ーコイル32に通電して各コア31を個別に励磁し、各
電磁石30の極性を交互に変化させることにより、図6
に示したような永久磁石21を用いたウィグラー20と
同様に、蓄積リング5内を通過する電子ビームに対して
周期磁場が与えられ、これによって電子ビームが偏向し
て蛇行し、そこから放射光を取り出すことができるもの
である。
【0017】また、電子ビームを蓄積リング5に入射す
る際には、各ウィグラーコイル32に対する通電を停止
し、インフレクタ4(図4参照)に同期させてパータベ
ータコイル35に対してパルス電源37から通電するこ
とにより、各コア31はパータベータコイル35により
一律に励磁され、この場合はパータベータとして作動し
て電子ビームの周回軌道は瞬間的に変更され、電子ビー
ムの入射を支障なく行なうことができるものである。そ
して、パータベータとしての使用はごく短時間で済むの
で、その後はパータベータコイル35に対する通電を停
止してウィグラーコイル32に通電すれば、再びウィグ
ラーとして使用できる。
【0018】以上のように、上記のウィグラーは必要に
応じてパータベータに切り替えることができるので、従
来のパータベータを省略してそれに代えて上記のウィグ
ラーを設置することでパータベータとウィグラーの双方
の機能を確保することができる。このため、従来のよう
にパータベータとウィグラーとを各々別に設置する必要
がなくなり、その結果、それらを各々別に設置する場合
に比して設置スペースを大幅に節約できることになり、
十分な直線部が蓄積リング5に確保できないような小型
のシンクロトロンに適用して好適である。
【0019】なお、上記実施例のウィグラーは3つの電
磁石30を備えた構成としたが、電磁石30の設置数は
たとえば図3に示すように5つとしたり、さらにそれ以
上としても良いが、上記実施例のように、両端に位置す
る電磁石30の極性が同一となるようにその数は奇数と
し、かつ、中間に位置する電磁石30のコア31の幅寸
法は両端に位置する電磁石30のコア31の幅寸法の2
倍程度としておく必要はある。また、本発明はウィグラ
ーのみならず他の型式の挿入光源たとえばアンジュレー
ターとすることもできることはいうまでもない。
【0020】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明の挿入光
源は、電磁石の各コアを個別に励磁するためのウィグラ
ーコイルに加えて、それら各コアを一律に励磁するため
のパータベータコイルを備えた構成であるから、通常時
はウィグラーコイルに通電することで挿入光源として使
用できることは勿論のこと、荷電粒子を入射する際には
パータベータコイルに通電することで容易にパータベー
タに切り替えて使用することができるものであり、した
がって、本発明の挿入光源を採用することにより従来に
おいては不可欠であったパータベータを省略することが
でき、その結果、挿入光源とパータベータの双方を各々
別に設置する場合に比して設置スペースを大幅に節約で
きるという効果を奏し、蓄積リングに十分な直線部を確
保できないような小型の粒子加速器に採用して特に好適
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるウィグラーの概略構成
を示す平面図である。
【図2】同ウィグラーの正断面図である。
【図3】本発明の他の実施例であるウィグラーの概略構
成を示す平面図である。
【図4】シンクロトロンの概要を示す図である。
【図5】同シンクロトロンにおけるパータベータの概略
構成を示す正断面図である。
【図6】従来一般のウィグラーの概略構成を示す側面図
である。
【符号の説明】
5 蓄積リング 30 電磁石 31 コア 32 ウィグラーコイル 35 パータベータコイル 37 パルス電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シンクロトロン等の粒子加速器における
    蓄積リングの直線部の外側に、極性が周期的に変化する
    多数の電磁石を蓄積リングの長さ方向に並べて設け、そ
    れら電磁石の磁気力により蓄積リング内を通過する荷電
    粒子を偏向させて放射光を取り出す構成のウィグラー等
    の挿入光源であって、前記各電磁石は、蓄積リングを取
    り囲むコアと、それら各コアのそれぞれを個別に励磁す
    るべく各コアに装着されているウィグラーコイルから構
    成され、かつ、前記蓄積リングの両側には、前記各コア
    内を貫通して設けられてそれら各コアを一律に励磁する
    ことによってパータベータを構成するためのパータベー
    タコイルが備えられてなることを特徴とする粒子加速器
    における挿入光源。
JP16123392A 1992-06-19 1992-06-19 粒子加速器における挿入光源 Withdrawn JPH065396A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6934496B2 (en) * 2001-06-28 2005-08-23 Sharp Kabushiki Kaisha Developing device conveying toner using a traveling-wave electric field and image forming apparatus using same
US8167410B2 (en) 2008-09-11 2012-05-01 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus
CN114286492A (zh) * 2020-09-28 2022-04-05 西门子医疗有限公司 具有用于电子束偏转的磁体单元的直线加速器系统

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990831