JPH0736360B2 - 磁気共振型加速器の入射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は弱集束型シンクロトロン，弱集束型蓄積リング
等の周回軌道を持つ磁気共振型加速器に用いられるイン
フレクタ用の空芯電磁石に関する。

〔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，キッ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る。イン
フレクタは荷電粒子を入射軌道に導くものである。キッ
カーあるいはパータベイタは，平衡軌道を変位させるこ
とによって，インフレクタから入射された荷電粒子が軌
道をまわっ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
ッ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。

第５図に示すように，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タ11と，周回状の平衡軌道
12と，平衡軌道上の複数箇所に設けられ，各々が双極電
磁石13とその両側に配された二組の水平集束４極電磁石
14および水平発散４極電磁石15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11の両側の集束要素
の端部に設けられ，平衡軌道12を移動させるパータベイ
タ16〜18とを有している。

ここで，従来のインフレクタについて概説する。

第６図も参照して，インフレクタ11はビーム通路11aが
形成された強磁性体（例えばフェライト）製のリターン
ヨーク11bを備えている。ビーム通路11aには図示のよう
にビーム通路11aに沿ってリータンコイル11cが配置さ
れ，一方，ビーム通路11aの開口部はセプタムコイル11d
によって覆れている。この磁気インフレクタ11は第６図
に示すようにセプタムコイル側を内側として配置されて
いる。

リターンコイル11c及びセプタムコイル11dに電流を流し
て，磁気インフレクタを励磁すると，実線矢印で示すよ
うに磁力線，即ち，磁場が形成される。つまり，上述の
リターンヨーク11b及びセプタムコイル11dによって磁束
の漏れが生ずることなく，ビーム通路11aに磁場が形成
される。なお，入射ビームと周回ビームとの間隙は小さ
いからセプタムコイルは極力薄く形成され，しかも強磁
場を発生させるため，セプタムコイルはパルス励磁され
る。

そして，上述の磁場によって，ビーム通路11aを通過す
る荷電粒子が入射軌道に導かれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで，従来，磁気インフレクタは第５図に示すよう
に外部磁場の存在しない直線部に配置される。ところ
が，蓄積リング等を小型化して，直線部のない円型蓄積
リングとした場合，磁気インフレクタを磁場（主磁場）
中に配置しなければならない。しかしながら，従来の磁
気インフレクタを磁場中に配置した場合，主磁場を乱し
てしまい，入射装置がうまく動作しないという問題があ
る。

本発明の目的は小型の円型蓄積リング等の磁気共振型加
速器に用いられる入射装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による入射装置は，所定の方向に延びる荷電粒子
通路が形成された絶縁性の支持体と，該支持体内に配置
され，前記所定の方向に延びる第１の導体部と，第１の
導体部の周りで，支持体に装置され，前記所定の方向に
延びる第２の導体部とを備え，第１及び第２の導体部間
に前記荷電粒子通路が位置し，第１の導体部と第２の導
体部とには互いに逆向きの方向に電流が流され，上記の
荷電粒子通路に磁場を形成する空芯電磁石（インフレク
タ）を有し，この空芯電磁石をパルス励磁して上記の荷
電粒子通路を通過する荷電粒子を入射軌道に導くように
したことを特徴としている。

〔実施例〕

以下本発明について実施例によって説明する。

まず，第１図（ａ）及び（ｂ）を参照して，本発明に適
用されるインフレクタの構造について説明する。

弓形状に成形され，絶縁性の角管部材（以下コイル支持
部材という）２の一壁面には径方向外方に延び，しかも
軸方向に延びる貫通部が形成されている。コイル支持部
材２の内部には軸方向に延びるコイル（以下内部コイル
という）１が支持部材２の内壁面に当接されて配置され
ている。一方，貫通部が形成された壁面を除いて，他の
壁面には磁気シールドコイル３が装着されている。ま
た，上述の貫通部を塞ぐようにして，一壁面にはセプタ
ムコイル４が装着され，貫通部は荷電粒子通路５とな
る。

第２図（ａ）及び（ｂ）も参照して，円型蓄積リングは
内部に空洞部６が形成された円型の鉄心部７を備えてい
る。空洞部６には荷電粒子の周回軌道が形成されるリン
グ形状の真空ダクト８が図示のように配設されており，
この真空ダクト８の径方向外側において，空洞部６内に
はリング状の主コイル９が一対，所定の間隔をおいて互
いに対向して配置されている。インフレクタ10は第２図
（ａ）に示すように真空ダクト８の近傍に配設され，蓄
積リング外部からの入射ビームを入射軌道に導く。

第３図に示すように，磁気シールドコイル３及びセプタ
ムコイル４は，例えば，電源の（＋）側に接続され，一
方内部コイル１は（−）側に接続される。即ち，磁気シ
ールドコイル３及びセプタムコイル４と内部コイル１と
は互いに逆方向に電流が流される。この電流にはパルス
状の大電流が用いられる。即ち，インフレクタはパルス
励磁される。このようにインフレクタはパルス励磁され
るので（高い電流密度で電流が流されるので），荷電粒
子通路５に強い磁場が発生する。なお，荷電粒子通路５
の磁場は磁気シールドコイル３及びセプタムコイル４に
よってしゃへいされるから外部に漏れることはない。ま
た，インフレクタはビーム入射時間（例えば１μsec）
において磁場（荷電粒子通路５の磁場）が一定となるよ
うにパルス励磁される。

上述のパルス励磁によって発生する磁場の一例を第４図
に示す（インフレクタの中心軸を原点とし，径方向をｘ
軸（横軸）とし，縦軸を径方向に垂直な磁束密度（Bz）
とした）。第４図に示すように，インフレクタ内には蓄
積リングの主磁場と逆極性の双極磁場が発生する。な
お，インフレクタ内には必要に応じて双極磁場に四極磁
場，あるいは多極場を重畳させれば，ビームに作用する
集束力あるいは収差が補正できる。

このように，本発明に用いられるインフレクタは強磁性
体のリターンヨークを用いていないから，即ち，絶縁性
のコイル支持部材を用いているから，インフレクタを磁
場中に配置することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば，主磁場を乱すこと
がないから，円型の磁気共振型加速器に用いることがで
きる。また，荷電粒子通路に形成される磁場が外部に漏
れることもない。

さらにパルス励磁を行っているから比較的高い磁場を発
生でき，高いエネルギーのビームを入射することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明に用いられる空芯電磁
石（インフレクタ）を概略的に示す図，第２図（ａ）及
び（ｂ）は円型蓄積リングを概略的に示す図，第３図は
空芯電磁石への給電を示す図，第４図はインフレクタに
よる磁場分布を示す図，第５図は従来の磁気共振型加速
器を概略的に示す図，第６図は従来のインフレクタの構
造を示す図である。 １……内部コイル,2……コイル支持部材,3……磁気シー
ルドコイル,4……セプタムコイル,5……荷電粒子通路,6
……空洞部,7……鉄心部,8……真空ダクト,9……主コイ
ル,10……インフレクタ,11……インフレクタ,12……平
衡軌道,13……双極電磁石,14……水平集束４極電磁石,1
5……水平発散４極電磁石,16〜18……パータベイタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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，所定方向に延びる荷電
   粒子通路が形成された絶縁性の支持体と，該支持体内に
   配置され，前記所定の方向に延びる第１の導体部と，該
   第１の導体部の周りで，前記支持体に装置され，前記所
   定の方向に延びる第２の導体部とを備え，前記第１及び
   第２の導体部間に前記荷電粒子通路が位置し，前記第１
   の導体部と前記第２の導体部とには互いに逆向きの方向
   に電流が流され，前記荷電粒子通路に磁場を形成する空
   芯電磁石を有し，該空芯電磁石をパルス励磁して，前記
   荷電粒子通路を通過する荷電粒子を入射軌道に導くよう
   にしたことを特徴とする磁気共振型加速器の入射装置。