JPH0945500A - ビームダクトおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却効率が良く、かつ、放射光に対し耐久性が
更に向上したアブソーバーを有し、製作が容易であるビ
ームダクトおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】ビームダクト１は内側に塑性変形されてア
ブソーバー５を形成している。アブソーバー５は、Ｌ／
ｈ＝１０である。ビームダクト外壁１ｂには、アブソー
バー５による凹みを覆い、かつ、周回軌道外周側を覆う
ように、冷却ダクト７が設置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシンクロトロン放射
光を発生する周回軌道を描く荷電粒子を加速または蓄積
するシンクロトロン放射光発生装置（ＳＯＲ装置）また
は加速器に用いるビームダクトおよびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＳＯＲ装置や加速器では、ＳＲ真
空シンポジウムプロシーディング(１９９１)の２８５頁
から２９０頁「クロッチアブソーバーの設計および製
作」において論じられているように、周回する荷電粒子
から発生する放射光強度は、時として大変高いパワー密
度となるので、不要な放射光が装置を損傷するのを防ぐ
ために、放射光を吸収する各種アブソーバーが考案，製
作されている。アブソーバーは放射光を吸収して大変強
い熱を発生するので、冷却することが必要である。

【０００３】従来のアブソーバーはビームダクト本体と
は別個の構造物として形成され、溶接やロー付け等の接
合技術、または、フランジにより結合されていた。その
ため、結合部分の信頼性及び強度低下が問題になってい
た。

【０００４】特開平6−5400 号公報には、ビームダクト
本体の内壁の一部を突出させて構成されたアブソーバー
を有し、アブソーバーの欠落や結合部分の熱疲労の心配
がないビームダクトが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平6−540
0 号公報に記載されているような、内壁の一部が突出し
てアブソーバーを構成し、加えて、アブソーバーと冷却
水路と内壁で一体化しているビームダクトを機械加工で
製造するには、ブロック状のビームダクトの材料から削
り出さなくてはならず、工数が多く、製作に時間がかか
る。

【０００６】また、従来のアブソーバーは、放射光吸収
面を狭くし、その部分を集中的に冷却することで、アブ
ソーバーの冷却効率を向上させていた。しかし、放射光
吸収面において放射光の強度は大変強くなるので、長時
間を経過するうちに放射光吸収面が損傷する。

【０００７】本発明の目的は、放射光に対し耐久性が更
に向上したアブソーバーを有し、製作が容易であるビー
ムダクトおよびその製造方法を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、冷却効率が良く、か
つ、放射光に対し耐久性が更に向上したアブソーバーを
有し、製作が容易であるビームダクトおよびその製造方
法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する請
求項１のビームダクトの特徴は、アブソーバーが、ビー
ムダクトの側壁の一部を外側から内側に向かって塑性変
形させて形成した放射光吸収面を有することにあり、削
り出し等の機械加工によらずアブソーバーが形成され、
ビームダクトの製造が容易である。

【００１０】請求項２のビームダクトの特徴は、アブソ
ーバーの放射光吸収面のビーム軌道方向の長さをＬ、前
記アブソーバーのビームダクトの内壁からの高さをｈと
して、Ｌ／ｈが１０以上であることにある。

【００１１】この特徴により、請求項１のビームダクト
と同様の作用が得られるとともに、放射光吸収面がビー
ム軌道方向に広いので、放射光吸収面に照射される放射
光のエネルギー線密度を小さくでき、放射光に対し耐久
性を更に向上できる。

【００１２】請求項３のビームダクトの特徴は、冷却ダ
クトが、塑性変形された部分の外側を覆って前記ビーム
ダクトに設置されたことにある。

【００１３】この特徴により、請求項１または２のビー
ムダクトと同様の作用が得られるとともに、放射光吸収
面をビームダクトの外側から直接に冷却することができ
るので、アブソーバーを効率良く冷却することができ
る。

【００１４】請求項４のビームダクトの特徴は、冷却ダ
クトが、塑性変形された部分の外側、および、放射光が
照射される部分の外側を覆って、ビームダクトに設置さ
れたことにある。

【００１５】この特徴により、請求項３のビームダクト
と同様の作用が得られるとともに、放射光が照射される
部分をビームダクトの外側から直接に冷却することがで
きるので、ビームダクトを冷却することができる。

【００１６】請求項５のビームダクトの特徴は、冷却配
管が、塑性変形された部分の外側に密着することにあ
り、請求項１または２のビームダクトと同様の作用が得
られるとともに、アブソーバーを冷却することができ
る。

【００１７】請求項６のビームダクトの特徴は、ビーム
ダクト側壁の一部を外側から内側に向かって塑性変形さ
せてアブソーバーを形成することにあり、削り出し等の
機械加工によらずアブソーバーを形成することができ、
製造が容易である。

【００１８】請求項７のビームダクトの特徴は、冷却ダ
クトを、塑性変形された部分の外側を覆うようにビーム
ダクトに取り付けることにあり、請求項６と同様の作用
が得られるとともに、アブソーバーを効率良く冷却でき
る。

【００１９】請求項８のビームダクトの特徴は、冷却ダ
クトを、塑性変形された部分の外側、および、放射光が
照射される部分の外側を覆って、ビームダクトに取り付
けることにあり、請求項７と同様の作用が得られるとと
もに、ビームダクトも冷却できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は本発明の第１の実施例であるビーム
ダクト１のアブソーバー５部分の断面図である。図２は
図１のビームダクト１のＩ−Ｉ矢視図である。図３にビ
ームダクト１の全体図を示す。

【００２１】紙面奥から手前への一様な垂直磁場Ｂによ
って、周回する荷電粒子のビーム軌道２が形成されてい
る。ビームダクト１がビーム軌道２を囲むように設置さ
れ、ビームダクト１の熱伸び等のビーム軌道方向の位置
調整として伸縮可能なベローズ９が接合されている。ビ
ームダクト１は内側に塑性変形されてアブソーバー５を
形成している。アブソーバー５は、放射光吸収面５ａの
ビーム軌道２の方向の長さをＬ、アブソーバー５のビー
ムダクト内壁１ａからの高さをｈとして、Ｌ／ｈ＝１０
である。ビームダクトの材質はアルミニウムまたは銅
で、熱伝導の良い材料が好ましい。ビームダクト外壁１
ｂには、アブソーバー５による凹みを覆い、かつ、周回
軌道外周側を覆うように、冷却ダクト７が設置されてい
る。

【００２２】次に、本実施例のビームダクト１の製作方
法を説明する。図４および図５にアブソーバー５を塑性
加工するために用いる押し型を示す。押し型はビームダ
クトの内側と外側にあり、それぞれメス型１０ａ，オス
型１０ｂになっている。

【００２３】初めに、ビームダクト１本体を引き抜きに
よりパイプ状に形成する。次に、ビームダクト１の内側
にメス型１０ａ，外側にオス型１０ｂを用いて、ビーム
ダクト１を挟み加圧し、アブソーバー５を形成する。最
後に、冷却水パイプ８が接続されたＵ字型の冷却ダクト
７を、アブソーバー５による凹みを覆い、かつ、放射光
３が照射される部分に沿ってビームダクト外壁１ｂを覆
うように、ビームダクト１に設置する。ビームダクト１
と冷却ダクト７とはロー付けや溶接等で密着させる。

【００２４】ＳＯＲ装置または加速器が運転中には、ビ
ームダクト内壁１ａの周回軌道外周側に放射光３が照射
される。放射光３はアブソーバー５の放射光吸収面５ａ
に当たって吸収され、ベローズ９には照射されない。

【００２５】冷却ダクト７内には冷却水パイプ８から導
入された冷却水が流通し、ビームダクト１のアブソーバ
ー５および放射光３が照射される部分が直接に冷却され
る。本実施例のビームダクト１における、アブソーバー
５の大きさと放射光吸収面５ａに照射される放射光のエ
ネルギー線密度の関係を図６を用いて説明する。

【００２６】図６において、ビーム軌道２の周回半径を
Ｒ，ビームダクト内壁１ａとビーム軌道２との距離を
ｒ，放射光吸収面５ａが周回軌道中心Ｏに対して作る角
度をβとする。また、放射光吸収面５ａとビームダクト
内壁１ａとが交わる点Ｐ１に到達する放射光３１の発光
点Ｑ１と、アブソーバー５の頂点Ｐ２に到達する放射光
３２の発光点Ｑ２とし、２点Ｑ１，Ｑ２が周回軌道中心
Ｏに対して作る角度の差をδとする。Ｌは近似的に、

【００２７】

【数１】 Ｌ＝（Ｒ＋ｒ）β …（数１） となる。以下、δをＬ，ｈ，Ｒおよびｒであらわす。

【００２８】

【数２】

【００２９】放射光吸収面５ａに照射される放射光のエ
ネルギー線密度Ｐは、全周で放射されるエネルギーをＰ
_SRとすると

【００３０】

【数３】

【００３１】となる。ただし、ｔ＝Ｌ／ｈである。

【００３２】

【数４】

【００３３】を、ｃ＝１０，２０，３０についてプロッ
トすると図１０になる。ｔが大きいほど、Ｐ_t は小さく
なり、アブソーバー５への熱負荷は低減できる。ｔ≧１
０でその効果は顕著である。従来のアブソーバーのＬ／
ｈは１〜５程度になっている。本実施例ではＬ／ｈが１
０であるので、放射光吸収面５ａに照射される放射光の
エネルギー線密度Ｐは小さく、放射光に対し耐久性が更
に向上したアブソーバー５を形成することができる。

【００３４】本実施例のビームダクト１によれば、押し
型でビームダクト１を塑性変形させてアブソーバー５を
形成したので、製造が容易である。また、本実施例のビ
ームダクトは、ビームダクト１本体とアブソーバー５と
の結合部を持たないので、強度低下を招く恐れがなくて
信頼性が高い。

【００３５】また、放射光吸収面５ａがビーム軌道方向
に長く、放射光吸収面５ａに照射される放射光のエネル
ギー線密度が小さい。従って、放射光に対し耐久性が更
に向上したアブソーバー５が得られる。

【００３６】また、放射光吸収面５ａと放射光が照射さ
れる部分とをビームダクト外壁１ｂ側から直接に冷却す
ることができる。従って、アブソーバー５を効率良く冷
却することができ、ビームダクト１を冷却することがで
きる。

【００３７】（実施例２）図８に本発明の第２の実施例
を示すビームダクトを示す。アブソーバー５は、ビーム
ダクト１をビーム軌道方向に垂直に内側へ塑性変形させ
て形成されている。放射光３はアブソーバー５に当たり
吸収される。アブソーバー５の後ろ側は影となり、ビー
ムダクト１の左側にあるベローズ等の機器は放射光３か
ら保護される。アブソーバー５の外側と冷却管６とはロ
ー付けや溶接等で密着されている。アブソーバー５はビ
ームダクト１の外側から冷却管６によって冷却される。

【００３８】

【発明の効果】請求項１のビームダクトによれば、削り
出し等の機械加工によらずアブソーバーが形成され、製
造が容易である。

【００３９】請求項２のビームダクトによれば、請求項
１のビームダクトと同様の作用効果が得られるととも
に、放射光吸収面が広くビーム軌道方向に広いので、放
射光吸収面に照射される放射光のエネルギー線密度を小
さくでき、放射光に対し耐久性を更に向上できる。

【００４０】請求項３のビームダクトによれば、請求項
１または２のビームダクトと同様の作用効果が得られる
とともに、アブソーバーを効率良く冷却できる。

【００４１】請求項４のビームダクトによれば、請求項
３のビームダクトと同様の作用効果が得られるととも
に、ビームダクトを冷却することができる。

【００４２】請求項５のビームダクトによれば、請求項
１または２のビームダクトと同様の作用効果が得られる
とともに、アブソーバーを冷却することができる。

【００４３】請求項６のビームダクトの製造方法によれ
ば、削り出し等の機械加工によらずアブソーバーを形成
することができ、製造が容易である。

【００４４】請求項７のビームダクトの製造方法によれ
ば、請求項６と同様の作用効果が得られるとともに、ア
ブソーバーを効率良く冷却できる。

【００４５】請求項８のビームダクトの製造方法によれ
ば、請求項７と同様の作用効果が得られるとともに、ビ
ームダクトも冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のビームダクトのアブソ
ーバー部の断面図。

【図２】図１のＩ−Ｉ矢視図。

【図３】本発明の第１の実施例のビームダクトの全体
図。

【図４】第１の実施例のビームダクトの押し型を示す
図。

【図５】図４のII−II矢視図。

【図６】アブソーバー５の大きさと放射光のエネルギー
線密度の関係を説明する図。

【図７】アブソーバー５の大きさをパラメータに放射光
のエネルギー線密度をプロットした図。

【図８】本発明の第２の実施例のビームダクトを示す
図。

【符号の説明】

１…ビームダクト、１ａ…ビームダクト内壁、１ｂ…ビ
ームダクト外壁、２…ビーム軌道、３…放射光、４…隙
間、５…アブソーバー、５ａ…放射光吸収面、６…冷却
管、７…冷却ダクト、８…冷却水パイプ、９…ベロー
ズ、１０ａ…メス型、１０ｂ…オス型。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＳＯＲ装置または加速器に用いられ、アブ
   ソーバーを有する偏向部のビームダクトにおいて、 前記アブソーバーは、前記ビームダクトの側壁の一部を
   外側から内側に向かって塑性変形させて形成した放射光
   吸収面を有することを特徴とするビームダクト。
2. 【請求項２】前記放射光吸収面の前記ビーム軌道方向の
   長さをＬ、前記アブソーバーの前記ビームダクトの内壁
   からの高さをｈとして、Ｌ／ｈが１０以上であることを
   特徴とする請求項１のビームダクト。
3. 【請求項３】前記塑性変形された部分の外側を覆う冷却
   ダクトが、前記ビームダクトに設置されたことを特徴と
   する請求項１または２のビームダクト。
4. 【請求項４】前記冷却ダクトが、前記塑性変形された部
   分の外側、および、放射光が照射される部分の外側を覆
   って、前記ビームダクトに設置されたことを特徴とする
   請求項３のビームダクト。
5. 【請求項５】前記塑性変形された部分の外側に冷却配管
   を密着させたことを特徴とする請求項１または２のビー
   ムダクト。
6. 【請求項６】ＳＯＲ装置または加速器に用いられ、アブ
   ソーバーを有する偏向部のビームダクトの製造方法にお
   いて、 前記ビームダクト側壁の一部を外側から内側に向かって
   塑性変形させて前記アブソーバーを形成することを特徴
   とするビームダクトの製造方法。
7. 【請求項７】冷却ダクトを、前記塑性変形された部分の
   外側を覆うように前記ビームダクトに取り付けることを
   特徴とする請求項６のビームダクトの製造方法。
8. 【請求項８】前記冷却ダクトを、前記塑性変形された部
   分の外側、および、放射光が照射される部分の外側を覆
   って、前記ビームダクトに取り付けることを特徴とする
   請求項７のビームダクトの製造方法。