JPH09115698A - サイクロトロンの磁場調整用中心棒 - Google Patents

サイクロトロンの磁場調整用中心棒

Info

Publication number
JPH09115698A
JPH09115698A JP7311714A JP31171495A JPH09115698A JP H09115698 A JPH09115698 A JP H09115698A JP 7311714 A JP7311714 A JP 7311714A JP 31171495 A JP31171495 A JP 31171495A JP H09115698 A JPH09115698 A JP H09115698A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
center
center rod
insertion hole
cyclotron
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
Application number
JP7311714A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriyoshi Nakatori
紀喜 中酉
Hideichiro Wakasa
秀一郎 若狭
Takashi Karasawa
孝 唐沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ion Kasokuki KK
RIKEN
Original Assignee
Ion Kasokuki KK
RIKEN
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ion Kasokuki KK, RIKEN filed Critical Ion Kasokuki KK
Priority to JP7311714A priority Critical patent/JPH09115698A/ja
Priority to EP96116714A priority patent/EP0769892B1/en
Priority to DE69602572T priority patent/DE69602572T2/de
Priority to US08/733,264 priority patent/US5739646A/en
Publication of JPH09115698A publication Critical patent/JPH09115698A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H13/00Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイクロトロンの磁場調整用中心棒のイオン
源挿入孔周辺に生じる主電磁石の磁場の乱れを矯正し、
初期加速段階のイオンビームの発散、軌道の乱れを防止
し、イオン加速を正常に維持させる。 【解決手段】 サイクロトロンの一対の主電磁石21,
22の各磁極中心に、軸方向に移動自在に、磁場調整用
中心棒1,2を設ける。中心棒1はイオン源の挿入孔1
aを有し、中心棒2は、挿入孔1aに軸心Bが一致する
磁場調整用凹所2aを有する。中心棒1の端部には、磁
場分布の乱れを補正するためのリング状の突部1bを、
イオン源挿入孔1bを囲んで設け、また中心棒2の端部
には、同様のリング状突部2bを、磁場調整用凹所2a
を囲んで設ける。突部1b,2bにより、他の部分より
接近した磁極面ができ、両者間の磁場が矯正され、イオ
ンビームの発散、軌道の乱れが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サイクロトロンの
相対向する一対の主電磁石の各磁極中心に、この磁極中
心の軸方向に移動自在に、端部を相対向させて一対取付
けられる、磁場調整用の中心棒に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のサイクロトロンにおいては、イオ
ンの初期加速の領域では、そこに形成される磁場分布が
AVF効果を生じないものであるため、加速されたイオ
ンが磁極の軸方向に発散されやすい。そこで、磁場の強
さを、磁極中心において極大とし、磁極半径の拡大に従
って減少するように分布させることにより、加速された
イオンの軸方向の発散を防いでいる。
【0003】従来のサイクロトロンの磁極部の構造を図
5ないし図7に示す。図5は磁極部の概略的断面図、図
6は図5におけるVI−VI線に沿った矢視図、図7は磁極
中心付近の磁場分布を説明する説明図、図8、図9は、
磁極中心付近の磁場分布を示すグラフである。図におい
て、21,22は、上下に相対向した一対のAVF型主
電磁石、Aは磁極中心軸である。また、螺旋状の矢線C
は加速イオンの軌道、線Dはディーの稜線を夫々示す。
主電磁石21,22の磁極中心部には、磁極中心軸Aに
沿って伸びる円形の中心孔21a,22aが形成されて
いる。主電磁石21,22は、山部21b,22bと谷
部21c,22cを備えている。中心孔21a,22a
には、夫々磁性体から成る中心棒11,12が、磁極中
心軸Aに沿って移動自在に挿入されている。中心棒1
1,12は、互いに一端部を対向させている。上部中心
棒11は、磁極中心軸Aに沿うイオン源挿入孔11aを
有し、下部中心棒12は、イオン源挿入孔11aと軸心
Bを共通にする同径の磁場調整用凹所12aを有する。
イオン源挿入孔11a及び磁場調整用凹所12aは、夫
々中心棒11,12に対して偏心して形成されている。
イオン源挿入孔11aには、円筒状で非磁性のイオン源
棒13(図7)が挿入される。イオン源棒13は、先端
側に突出したイオン源コーン13aを備え、ここにイオ
ン吹き出し口を有する。中心棒11,12は、主電磁石
21,22によるAVF収束効果のあらわれない領域に
相当する直径を有し、上下位置を調整することにより、
磁極中心付近において磁場が極大となるように設定され
る。即ち、イオン源挿入孔11aを有しない理想的な中
心棒11,12を用いた場合、図8に示すように、磁極
中心A付近のAVF収束効果のあらわれない領域の相対
磁場(ΔB/B0 ただし、ΔBは特定位置の磁場、B0
は平均磁場)は2%程度引き上げられ、イオンのZ方向
の発散が防止される。
【0004】ところが、イオン源棒13は非磁性体であ
るため、イオン源挿入孔11aに対応する部分は磁極が
欠落した状態になり、磁場分布が乱される。この磁極欠
落部付近の磁場の分布を図9に示す。磁場調整用凹所1
2aは、上部の主電磁石21と同様の磁極欠落部を下部
の主電磁石22にも形成して磁場を調整するためのもの
である。この領域の磁場の乱れは、加速イオンの軸方向
発散及び軌道の乱れを引き起こす。このような現象は、
サイクロトロンの小型化のために磁極間隔を狭めるほど
顕著にあらわれる。図9に示すような磁場の分布状態で
は、イオンの速度が小さく、軌道の曲率半径が小さい初
期加速の段階にある多くのイオンビームが、磁極欠落部
周辺の領域を通過するときに、磁極の軸A方向に発散す
る力を受け、加速電極の端面や内壁に衝突して消滅して
しまう。また、この領域においては磁場の円周方向にも
局所的に不均一な磁場分布になっているので、加速電極
への衝突を免れ、運動を続けようとするイオンビーム
も、この領域を通過するときに軌道の乱れを生じたり、
その結果、加速位相がずれて加速不能の状態になること
がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、磁場調整用
の中心棒のイオン源挿入孔周辺に生じる磁場の乱れを矯
正し、初期加速段階におけるイオンビームの発散を防
ぎ、軌道の乱れを最小限に止めることによりイオン加速
を正常に維持させることができるサイクロトロンの磁場
調整用中心棒を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決するため、サイクロトロンの相対向する一対
の中心棒1,2の相対向する端部に、夫々イオン源挿入
孔1a又は磁場調整用凹所2aを囲むように、磁場分布
の乱れを補正するための突部1b,2bを環状に配置し
た。
【0007】本発明の中心棒1,2においては、イオン
源挿入孔1a及びこれに対向する磁場調整用凹所2aの
存在により、実質的に磁極が欠落した部分が生じる。と
ころが、この磁極欠落部の周囲に、環状の磁場補正用突
部1b,2bの端面による、他の部位よりも互いに接近
した磁極面が形成される結果、両者間に形成される磁場
が矯正される。これにより、初期加速段階におけるイオ
ンビームの発散が押さえられ、軌道の乱れが最小限に止
められるのでイオン加速を正常に維持させることができ
る。
【0008】
【実施の形態】図面を参照して本発明の一実施形態を説
明する。図1は本発明に係る磁場調整用中心棒のサイク
ロトロンへの装着状態の断面図、図2は図1におけるII
−II線に沿った矢視図、図3は本発明に係る磁場調整用
中心棒を装着したサイクロトロンの磁極中心付近の説明
図、図4は本発明に係る磁場調整用中心棒を装着したサ
イクロトロンの磁極中心付近の磁場分布を示すグラフで
ある。
【0009】図において、21,22は、上下に対向し
た一対の主電磁石、Aは磁極中心軸である。主電磁石2
1,22の磁極中心部に、磁極中心軸Aに沿って伸びる
ように形成された断面円形の中心孔21a,22a内
に、本発明に係る中心棒1,2が装着される。上部中心
棒1は、イオン源挿入孔1aを有し、下部中心棒2は、
イオン源挿入孔1aと軸心Bを共通にする同径の磁場調
整用凹所2aを有する。イオン源挿入孔1a及び磁場調
整用凹所2aは、夫々中心棒1,2に対して偏心して形
成されている。ここまでの構成は従来の中心棒と異なら
ない。
【0010】本発明に係る中心棒1,2においては、相
対向する端部に、磁場分布の乱れを補正するための突部
1b,2bが、夫々イオン源挿入孔1a又は磁場調整用
凹所2aを囲んで配置されている。図示の実施例におい
て、突部1b,2bは、連続するリング状であり、その
内径は孔1a又は凹所2aの内径に等しいが、全体とし
て環状に配置されていれば、不連続であってもよく、ま
た内径が孔1a又は凹所2aのそれよりも小さく、従っ
て孔1a又は凹所2aの内側へ張り出すように構成され
ていてもよい。突部1b,2bの高さと幅は、実際の磁
場分布の状況に応じて決定される。
【0011】この実施形態の中心棒1,2を装着したサ
イクロトロンの磁極中心付近(磁極欠落部付近)の磁場
分布は、図4のように矯正される。中心棒にこの実施形
態のような突部1a,1bを有しないサイクロトロンの
磁極欠落部付近の磁場分布を示す図9のグラフと比較す
ればその効果は明らかである。磁極欠落部であるイオン
源挿入孔1aの中心Bの近傍の両側における相対磁場が
図8に示す理想状態に近付けられる。
【0012】さらに具体的に本発明の実施形態を説明す
る。この実施形態の超小型サイクロトロンの概要は以下
のとおりである。 加速イオンエネルギ プロトン:3Mev ヘリウムイオン:3Mev 磁極間隔 山部の間隔:24mm 谷部の間隔:52mm 平均磁場強さ 1.7Tesla 主電磁石消費電力 11KW(以下) 主電磁石重量 2t (以下) このサイクロトロンの磁極中心部付近の構成は、図3に
示すとおりであり、磁極欠落部付近の磁場分布は図4に
示すとおりである。そして、この実施形態では、磁極間
隔が通常の小型サイクロトロンの1/2〜1/3、平均
磁場強さが1.7Teslaという高数値であるに拘らず、
磁極間隔の縮小により、主電磁石消費電力11KW 以下
という省電力型にし、高い平均磁場強さにより、イオン
ビーム取り出し半径を14.7cm、主電磁石重量2t以
下と、大幅に小型化することができた。
【0013】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、サイ
クロトロンの相対向する一対の中心棒1,2の相対向す
る端部に、夫々イオン源挿入孔1a又は磁場調整用凹所
2aを囲むように、磁場分布の乱れを補正するための突
部1b,2bを環状に配置したため、磁場調整用の中心
棒のイオン源挿入孔周辺に生じる磁場の乱れを矯正し、
初期加速段階におけるイオンビームの発散を防ぎ、軌道
の乱れを最小限に止めることによりイオン加速を正常に
維持させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明に係る磁場調整用中心棒のサイク
ロトロンへの装着状態の断面図である。
【図2】図1におけるII−II線に沿った矢視図である。
【図3】本発明に係る磁場調整用中心棒を装着したサイ
クロトロンの磁極中心付近の説明図である。
【図4】本発明に係る磁場調整用中心棒を装着したサイ
クロトロンの磁極中心付近の磁場分布を示すグラフであ
る。
【図5】従来のサイクロトロンの磁極部の概略的断面図
である。
【図6】図5におけるVI−VI線に沿った矢視図である。
【図7】従来の磁場調整用中心棒を装着したサイクロト
ロンの磁極中心付近の説明図である。
【図8】中心棒により理想的に矯正された磁極中心付近
の磁場分布を示すグラフである。
【図9】従来の磁場調整用中心棒を装着したサイクロト
ロンの磁極欠落部付近の磁場分布を示すグラフである。
【符号の説明】 1 中心棒 1a イオン源挿入孔 1b 磁場調整突部 2 中心棒 2a 磁場調整用凹所 2b 磁場調整突部 21 主電磁石 22 主電磁石 A 磁極中心軸(中心棒の中心軸) B イオン源挿入孔の中心軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若狭 秀一郎 北海道函館市浅野町5番3号 イオン加速 器有限会社内 (72)発明者 唐沢 孝 東京都府中市新町3丁目7番25号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サイクロトロンの相対向する一対の主電
    磁石の各磁極中心に、この磁極中心の軸方向に移動自在
    に、端部を相対向させて一対取付けられ、一方は磁極中
    心軸方向に沿うイオン源の挿入孔を有し、他方はこの挿
    入孔に軸心が一致する磁場調整用凹所を有する磁場調整
    用中心棒において、 相対向する端部に、磁場分布の乱れを補正するための突
    部が、夫々イオン源挿入孔又は磁場調整用凹所を囲んで
    環状に配置されていることを特徴とするサイクロトロン
    の磁場調整用中心棒。
  2. 【請求項2】 前記突部が、前記イオン源挿入孔及び磁
    場調整用凹所と同心の環状に配置されていることを特徴
    とする請求項1に記載のサイクロトロンの磁場調整用中
    心棒。
  3. 【請求項3】 前記突部が、リング状であることを特徴
    とする請求項1又は2に記載のサイクロトロンの磁場調
    整用中心棒。
JP7311714A 1995-10-17 1995-10-17 サイクロトロンの磁場調整用中心棒 Pending JPH09115698A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7311714A JPH09115698A (ja) 1995-10-17 1995-10-17 サイクロトロンの磁場調整用中心棒
EP96116714A EP0769892B1 (en) 1995-10-17 1996-10-17 Magnetic field adjusting center rods for cyclotron, magnet for cyclotron, and cyclotron
DE69602572T DE69602572T2 (de) 1995-10-17 1996-10-17 Zentrale Stäbe zum Regeln des magnetischen Feldes eines Zyklotrons, Magnet für Zyklotron, und Zyklotron
US08/733,264 US5739646A (en) 1995-10-17 1996-10-17 Magnetic field adjusting center rods for cyclotron a magnet for cyclotron, and cyclotron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7311714A JPH09115698A (ja) 1995-10-17 1995-10-17 サイクロトロンの磁場調整用中心棒

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09115698A true JPH09115698A (ja) 1997-05-02

Family

ID=18020594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7311714A Pending JPH09115698A (ja) 1995-10-17 1995-10-17 サイクロトロンの磁場調整用中心棒

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5739646A (ja)
EP (1) EP0769892B1 (ja)
JP (1) JPH09115698A (ja)
DE (1) DE69602572T2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106231776A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 中国原子能科学研究院 超导回旋加速器内部离子源中心区内真空度提高方法
JP2017204471A (ja) * 2016-05-13 2017-11-16 イオン ビーム アプリケーションズ ソシエテ アノニム (アイビーエイ) サイクロトロン用の磁極およびサイクロトロン
CN109195300A (zh) * 2018-09-20 2019-01-11 中国原子能科学研究院 一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置
WO2020166116A1 (ja) * 2019-02-14 2020-08-20 株式会社日立製作所 イオン源、およびこれを用いた円形加速器ならびに粒子線治療システム

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7315140B2 (en) * 2005-01-27 2008-01-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Cyclotron with beam phase selector
CN108770178B (zh) 2012-09-28 2021-04-16 迈胜医疗设备有限公司 磁场再生器
US9730308B2 (en) * 2013-06-12 2017-08-08 Mevion Medical Systems, Inc. Particle accelerator that produces charged particles having variable energies
US10064264B2 (en) * 2016-05-13 2018-08-28 Ion Beam Applications S.A. Pole insert for cyclotron
JP7399127B2 (ja) * 2021-02-08 2023-12-15 株式会社日立製作所 加速器および粒子線治療システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3175131A (en) * 1961-02-08 1965-03-23 Richard J Burleigh Magnet construction for a variable energy cyclotron
CA1008125A (en) * 1975-03-07 1977-04-05 Her Majesty In Right Of Canada As Represented By Atomic Energy Of Canada Limited Method and apparatus for magnetic field shimming in an isochronous cyclotron
FR2316831A1 (fr) * 1975-07-01 1977-01-28 Cgr Mev Dispositif de focalisation hyperfrequence d'un faisceau de particules accelerees dans un accelerateur du type cyclotron
JPS5924519B2 (ja) * 1977-03-28 1984-06-09 株式会社日本製鋼所 サイクロトロンの磁極中心磁場の調整方法
US4641104A (en) * 1984-04-26 1987-02-03 Board Of Trustees Operating Michigan State University Superconducting medical cyclotron
JP2667832B2 (ja) * 1987-09-11 1997-10-27 株式会社日立製作所 偏向マグネット

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017204471A (ja) * 2016-05-13 2017-11-16 イオン ビーム アプリケーションズ ソシエテ アノニム (アイビーエイ) サイクロトロン用の磁極およびサイクロトロン
CN106231776A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 中国原子能科学研究院 超导回旋加速器内部离子源中心区内真空度提高方法
CN109195300A (zh) * 2018-09-20 2019-01-11 中国原子能科学研究院 一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置
CN109195300B (zh) * 2018-09-20 2020-01-24 中国原子能科学研究院 一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置
WO2020166116A1 (ja) * 2019-02-14 2020-08-20 株式会社日立製作所 イオン源、およびこれを用いた円形加速器ならびに粒子線治療システム
JP2020135958A (ja) * 2019-02-14 2020-08-31 株式会社日立製作所 イオン源、およびこれを用いた円形加速器ならびに粒子線治療システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP0769892A1 (en) 1997-04-23
EP0769892B1 (en) 1999-05-26
DE69602572T2 (de) 1999-09-23
US5739646A (en) 1998-04-14
DE69602572D1 (de) 1999-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5568109A (en) Normal conducting bending electromagnet
JP2896188B2 (ja) 荷電粒子装置用偏向電磁石
JPH09115698A (ja) サイクロトロンの磁場調整用中心棒
JPH05109499A (ja) 加速器及び荷電粒子の出射方法並びに荷電粒子の出射装置
EP4383955A1 (en) Circular accelerator and particle beam treatment system
KR0179111B1 (ko) 브라운관용 편향요크의 페라이트 코어
JPH04102149U (ja) 偏向装置
JP2619541B2 (ja) 偏向ヨークおよび該ヨークを取付けた陰極線管装置
JP3464196B2 (ja) 磁場強度可変型電磁石、及び、これを用いたエネルギ可変型加速器
JPH06103640B2 (ja) 荷電ビ−ム装置
JP2993185B2 (ja) 荷電粒子ビーム輸送装置
JP2004031871A (ja) 電磁石
JPH0119324Y2 (ja)
JPH0753280Y2 (ja) Sor装置用偏向電磁石
JP2522775Y2 (ja) 荷電粒子装置用の四極電磁石
JP4622091B2 (ja) パルス磁場偏向電磁石
JPH0122240Y2 (ja)
JP2003514364A (ja) 陰極線管用偏向ユニット及び鞍形偏向コイルの製造方法
JPS5924118Y2 (ja) カラ−陰極線管の偏向装置
JP2980226B2 (ja) 荷電粒子蓄積リング用の電磁石
JPH1083900A (ja) 偏向電磁石及び粒子加速器
JP3552521B2 (ja) 偏向ヨーク
JPH0589787A (ja) クライストロン装置
JPS6412448A (en) Deflection york
JP2005529460A (ja) 偏向用電力を削減可能な画像表示装置