JPH0992500A - 円形加速器 - Google Patents
円形加速器Info
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- JPH0992500A JPH0992500A JP24123295A JP24123295A JPH0992500A JP H0992500 A JPH0992500 A JP H0992500A JP 24123295 A JP24123295 A JP 24123295A JP 24123295 A JP24123295 A JP 24123295A JP H0992500 A JPH0992500 A JP H0992500A
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- sextupole
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Abstract
(57)【要約】
【目的】出射効率が良くビームを安定に得られる円形加
速器を小型化する。 【構成】本実施例の円形加速器は、ビームを外部から円
形加速器へ入射させる入射装置９，ビームが周回する真
空ダクト１０，ビーム軌道を曲げる偏向電磁石１，ビー
ムのチューンを調整する四極電磁石２，３，入射された
ビームにエネルギーを与える高周波加速空胴４，クロマ
ティシティの補正および３次共鳴の励起を行う六極電磁
石５，６，ビームのベータトロン振動振幅を増加させる
高周波電場印加用電極７，ベータトロン振動振幅を増加
した陽子をビームとして出射する出射用デフレクター
８，六極電磁石５，６に電流を供給する六極電磁石用電
源１２，１３，六極電磁石用電源１２，１３が供給する
電流を変えることによって、六極電磁石５，６が作る磁
場の強さを制御する制御装置１１等から構成されてい
る。
速器を小型化する。 【構成】本実施例の円形加速器は、ビームを外部から円
形加速器へ入射させる入射装置９，ビームが周回する真
空ダクト１０，ビーム軌道を曲げる偏向電磁石１，ビー
ムのチューンを調整する四極電磁石２，３，入射された
ビームにエネルギーを与える高周波加速空胴４，クロマ
ティシティの補正および３次共鳴の励起を行う六極電磁
石５，６，ビームのベータトロン振動振幅を増加させる
高周波電場印加用電極７，ベータトロン振動振幅を増加
した陽子をビームとして出射する出射用デフレクター
８，六極電磁石５，６に電流を供給する六極電磁石用電
源１２，１３，六極電磁石用電源１２，１３が供給する
電流を変えることによって、六極電磁石５，６が作る磁
場の強さを制御する制御装置１１等から構成されてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子を周回させ、
出射してビームを得る円形加速器に係り、特に荷電粒子
のベータトロン振動に共鳴を励起してビームを取り出す
円形加速器に関する。
出射してビームを得る円形加速器に係り、特に荷電粒子
のベータトロン振動に共鳴を励起してビームを取り出す
円形加速器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビーム中の荷電粒子は運動量によってそ
れぞれ異なるチューンを持つ。この荷電粒子のチューン
の運動量依存性はクロマティシティと呼ばれる。安定限
界の大きさはチューンの共鳴点からの偏差に依存するの
で、すなわち、荷電粒子は運動量によって異なる安定限
界を持つ。
れぞれ異なるチューンを持つ。この荷電粒子のチューン
の運動量依存性はクロマティシティと呼ばれる。安定限
界の大きさはチューンの共鳴点からの偏差に依存するの
で、すなわち、荷電粒子は運動量によって異なる安定限
界を持つ。
【０００３】しかし、小さな安定限界を持つために出射
の共鳴励起の際に失われてしまう荷電粒子や、大きな安
定限界を持つために出射までに時間がかかり、加速器内
に残留する荷電粒子があって、出射効率が悪く、また、
出射ビームの質が時間的に変化していた。この問題を解
決するためには、クロマティシティを０に補正して、運
動量によらず荷電粒子が同じ安定限界を持つようにすれ
ば良い。
の共鳴励起の際に失われてしまう荷電粒子や、大きな安
定限界を持つために出射までに時間がかかり、加速器内
に残留する荷電粒子があって、出射効率が悪く、また、
出射ビームの質が時間的に変化していた。この問題を解
決するためには、クロマティシティを０に補正して、運
動量によらず荷電粒子が同じ安定限界を持つようにすれ
ば良い。
【０００４】３次共鳴を利用してビームの取り出しをす
る従来の円形加速器内には、クロマティシティ補正用と
して一対の六極電磁石と、共鳴励起用として一対の六極
電磁石を設置している。
る従来の円形加速器内には、クロマティシティ補正用と
して一対の六極電磁石と、共鳴励起用として一対の六極
電磁石を設置している。
【０００５】共鳴励起用の２台の六極電磁石は、回転対
称で、かつ、ベータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎ
は奇数）である位置に配置され、それぞれ逆向きで同じ
強さに励磁される。共鳴励起用の２台の六極電磁石は、
クロマティシティを変化させずに３次共鳴を励起する。
称で、かつ、ベータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎ
は奇数）である位置に配置され、それぞれ逆向きで同じ
強さに励磁される。共鳴励起用の２台の六極電磁石は、
クロマティシティを変化させずに３次共鳴を励起する。
【０００６】クロマティシティ補正用の２台の六極電磁
石は、同様に回転対称で、かつ、ベータトロン振動の位
相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置される
が、どちらも同じ向きで同じ強さに励磁される。クロマ
ティシティ補正用の２台の六極電磁石は、共鳴成分を持
たず、クロマティシティを０に補正する。
石は、同様に回転対称で、かつ、ベータトロン振動の位
相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置される
が、どちらも同じ向きで同じ強さに励磁される。クロマ
ティシティ補正用の２台の六極電磁石は、共鳴成分を持
たず、クロマティシティを０に補正する。
【０００７】これらの独立した役割を持つ二対の六極電
磁石によって、クロマティシティを０に補正し、運動量
によらず荷電粒子が同じ安定限界を持つようにして、３
次共鳴によるビーム取り出しが行われていた。
磁石によって、クロマティシティを０に補正し、運動量
によらず荷電粒子が同じ安定限界を持つようにして、３
次共鳴によるビーム取り出しが行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
円形加速器においては、クロマティシティ補正用と共鳴
励起用の少なくとも４台の六極電磁石を用いるので、広
い設置場所が必要であった。
円形加速器においては、クロマティシティ補正用と共鳴
励起用の少なくとも４台の六極電磁石を用いるので、広
い設置場所が必要であった。
【０００９】本発明の目的は、出射効率が良くビームを
安定に得られる小型化された円形加速器を提供すること
にある。
安定に得られる小型化された円形加速器を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の円形加速器においては、ベータトロン振
動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置さ
れる２台の六極電磁石が、電流が供給されることにより
磁場を励起するものであり、制御装置が、前記２台の六
極電磁石が励起する前記磁場の強さを異なる値に制御す
るものである。請求項２の円形加速器においては、請求
項１の前記２台の六極電磁石が、回転対称で、かつ、ベ
ータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である
位置に配置されるものである。
に、請求項１の円形加速器においては、ベータトロン振
動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置さ
れる２台の六極電磁石が、電流が供給されることにより
磁場を励起するものであり、制御装置が、前記２台の六
極電磁石が励起する前記磁場の強さを異なる値に制御す
るものである。請求項２の円形加速器においては、請求
項１の前記２台の六極電磁石が、回転対称で、かつ、ベ
ータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である
位置に配置されるものである。
【００１１】請求項３の円形加速器においては、２台の
六極電磁石がクロマティシティの補正、および、３次共
鳴の励起を行うものである。
六極電磁石がクロマティシティの補正、および、３次共
鳴の励起を行うものである。
【００１２】請求項４の円形加速器においては、請求項
２の前記２台の六極電磁石が、鏡映対称で、かつ、ベー
タトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位
置に配置されるものである。
２の前記２台の六極電磁石が、鏡映対称で、かつ、ベー
タトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位
置に配置されるものである。
【００１３】
【作用】本発明の請求項１の円形加速器によれば、２台
の六極電磁石がベータトロン振動の位相差がｎπ／３
（ｎは奇数）である位置に配置されているので、安定限
界の向きは前記２台の六極電磁石の磁場の強さによらず
一定であり、前記２台の六極電磁石が制御装置によって
磁場の強さをそれぞれ異なる値に制御されることによ
り、クロマティシティが０になるので、全ての荷電粒子
は、運動量によらず大きさが同じ安定限界を持つように
なり、出射効率が良く安定なビームが得られる。また、
制御装置が２台の六極電磁石が励起する磁場の強さをそ
れぞれ異なる値に制御するので、共鳴励起、及びクロマ
ティシティの補正を２台の六極電磁石で行うことができ
る。従って、六極電磁石の数を減少できるので、円形加
速機を小型化できる。
の六極電磁石がベータトロン振動の位相差がｎπ／３
（ｎは奇数）である位置に配置されているので、安定限
界の向きは前記２台の六極電磁石の磁場の強さによらず
一定であり、前記２台の六極電磁石が制御装置によって
磁場の強さをそれぞれ異なる値に制御されることによ
り、クロマティシティが０になるので、全ての荷電粒子
は、運動量によらず大きさが同じ安定限界を持つように
なり、出射効率が良く安定なビームが得られる。また、
制御装置が２台の六極電磁石が励起する磁場の強さをそ
れぞれ異なる値に制御するので、共鳴励起、及びクロマ
ティシティの補正を２台の六極電磁石で行うことができ
る。従って、六極電磁石の数を減少できるので、円形加
速機を小型化できる。
【００１４】本発明の請求項２の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石が回転対称で、かつ、ベータトロン振
動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置さ
れているので、請求項１の円形加速器と同様の作用を得
るとともに、回転対称位置におけるビームのベータトロ
ン振動のパラメータは同じで、クロマティシティは２台
の六極電磁石が励起する磁場の強さの和に依存し、安定
限界の大きさは２台の六極電磁石が励起する磁場の強さ
の差に依存するので、クロマティシティの補正および安
定限界の大きさについては、２台の六極電磁石が励起す
る磁場の強さのみを制御すれば良く、制御が容易であ
る。
２台の六極電磁石が回転対称で、かつ、ベータトロン振
動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置さ
れているので、請求項１の円形加速器と同様の作用を得
るとともに、回転対称位置におけるビームのベータトロ
ン振動のパラメータは同じで、クロマティシティは２台
の六極電磁石が励起する磁場の強さの和に依存し、安定
限界の大きさは２台の六極電磁石が励起する磁場の強さ
の差に依存するので、クロマティシティの補正および安
定限界の大きさについては、２台の六極電磁石が励起す
る磁場の強さのみを制御すれば良く、制御が容易であ
る。
【００１５】本発明の請求項３の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石がクロマティシティの補正、および、
３次共鳴の励起を行うので、全ての荷電粒子は、運動量
によらず向きおよび大きさが同じ安定限界を持つように
なり、出射効率が良くビームを安定に得られる。前述し
たように、六極電磁石の数を減少できるので、円形加速
機を小型化できる。
２台の六極電磁石がクロマティシティの補正、および、
３次共鳴の励起を行うので、全ての荷電粒子は、運動量
によらず向きおよび大きさが同じ安定限界を持つように
なり、出射効率が良くビームを安定に得られる。前述し
たように、六極電磁石の数を減少できるので、円形加速
機を小型化できる。
【００１６】本発明の請求項４の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石が鏡映対称で、かつ、ベータトロン振
動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置さ
れているので、請求項２の円形加速器と同様の作用を得
る。
２台の六極電磁石が鏡映対称で、かつ、ベータトロン振
動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置さ
れているので、請求項２の円形加速器と同様の作用を得
る。
【００１７】
【実施例】図１に本実施例の円形加速器を示す。
【００１８】本実施例の円形加速器は、ベータトロン振
動の共鳴点を５／３に選んだ３次共鳴を利用して陽子ビ
ームを出射する。
動の共鳴点を５／３に選んだ３次共鳴を利用して陽子ビ
ームを出射する。
【００１９】本実施例の円形加速器は、ビームを外部か
ら円形加速器へ入射させる入射装置９，ビームが周回す
る真空ダクト１０，ビーム軌道を曲げる偏向電磁石１，
ビームのチューンを調整する四極電磁石２，３，入射さ
れたビームにエネルギーを与える高周波加速空胴４，ク
ロマティシティの補正および３次共鳴の励起を行う六極
電磁石５，６，ビームのベータトロン振動振幅を増加さ
せる高周波電場印加用電極７，ベータトロン振動振幅を
増加した陽子をビームとして出射する出射用デフレクタ
ー８，六極電磁石５，６に電流を供給する六極電磁石用
電源１２，１３，六極電磁石用電源１２，１３が供給す
る電流を変えることによって、六極電磁石５，６が作る
磁場の強さを制御する制御装置１１等から構成されてい
る。
ら円形加速器へ入射させる入射装置９，ビームが周回す
る真空ダクト１０，ビーム軌道を曲げる偏向電磁石１，
ビームのチューンを調整する四極電磁石２，３，入射さ
れたビームにエネルギーを与える高周波加速空胴４，ク
ロマティシティの補正および３次共鳴の励起を行う六極
電磁石５，６，ビームのベータトロン振動振幅を増加さ
せる高周波電場印加用電極７，ベータトロン振動振幅を
増加した陽子をビームとして出射する出射用デフレクタ
ー８，六極電磁石５，６に電流を供給する六極電磁石用
電源１２，１３，六極電磁石用電源１２，１３が供給す
る電流を変えることによって、六極電磁石５，６が作る
磁場の強さを制御する制御装置１１等から構成されてい
る。
【００２０】本実施例では、主要電磁石である偏向電磁
石１および四極電磁石２，３は、ビームが周回する真空
ダクト１０に沿って、それぞれ９０度の回転対称位置に
配置されている。よって、本実施例の円形加速器は９０
度の回転対称性を持ち、ベータトロン関数β，分散関数
η等の周回するビームの性質を示すパラメータは、９０
度毎に同じ値である。
石１および四極電磁石２，３は、ビームが周回する真空
ダクト１０に沿って、それぞれ９０度の回転対称位置に
配置されている。よって、本実施例の円形加速器は９０
度の回転対称性を持ち、ベータトロン関数β，分散関数
η等の周回するビームの性質を示すパラメータは、９０
度毎に同じ値である。
【００２１】２台の六極電磁石５，６は１８０度の回転
対称位置に配置されている。本実施例では、ベータトロ
ン振動の共鳴点を５／３に選んでいるので、円形加速器
１周の位相差（チューンの２π倍）は１０π／３であ
り、１８０度離れた位置のベータトロン振動の位相差は
５π／３である。
対称位置に配置されている。本実施例では、ベータトロ
ン振動の共鳴点を５／３に選んでいるので、円形加速器
１周の位相差（チューンの２π倍）は１０π／３であ
り、１８０度離れた位置のベータトロン振動の位相差は
５π／３である。
【００２２】六極電磁石５，６が、ベータトロン振動の
位相差が５π／３である位置に配置されているので、そ
れぞれの励磁量によらず安定限界の向きは一定である。
位相差が５π／３である位置に配置されているので、そ
れぞれの励磁量によらず安定限界の向きは一定である。
【００２３】制御装置１１は、判定器１１１および磁場
強度制御器１１２を備える。判定器１１１は、真空ダク
ト１０に設けられたビームエネルギー検出器(図示せず)
によって測定されたビームエネルギーに基づいて、ビー
ム出射のために六極電磁石５，６を励磁すべき否か判定
する。ビームエネルギー検出器によって測定されたビー
ムエネルギーが、ビーム出射に適する所定の値に達した
ときは、六極電磁石５，６を励磁すべきと判定する。ビ
ームエネルギーが所定の値に達していないときは、六極
電磁石５，６を励磁しないと判定する。判定器１１１が
判定した結果は、磁場強度制御器１１２に出力される。
磁場強度制御器１１２は、判定器１１１の判定結果によ
って、六極電磁石用電源１２，１３に制御信号Ａ1，Ａ2
およびＢを出力する。制御信号Ａ1，Ａ2は、所定の強さ
の磁場に六極電磁石５，６をそれぞれ励磁する制御信号
である。制御信号Ｂは、六極電磁石５，６の励磁を停止
する制御信号である。
強度制御器１１２を備える。判定器１１１は、真空ダク
ト１０に設けられたビームエネルギー検出器(図示せず)
によって測定されたビームエネルギーに基づいて、ビー
ム出射のために六極電磁石５，６を励磁すべき否か判定
する。ビームエネルギー検出器によって測定されたビー
ムエネルギーが、ビーム出射に適する所定の値に達した
ときは、六極電磁石５，６を励磁すべきと判定する。ビ
ームエネルギーが所定の値に達していないときは、六極
電磁石５，６を励磁しないと判定する。判定器１１１が
判定した結果は、磁場強度制御器１１２に出力される。
磁場強度制御器１１２は、判定器１１１の判定結果によ
って、六極電磁石用電源１２，１３に制御信号Ａ1，Ａ2
およびＢを出力する。制御信号Ａ1，Ａ2は、所定の強さ
の磁場に六極電磁石５，６をそれぞれ励磁する制御信号
である。制御信号Ｂは、六極電磁石５，６の励磁を停止
する制御信号である。
【００２４】六極電磁石用電源１２，１３は、制御信号
Ａ1，Ａ2により、六極電磁石５，６にそれぞれ電流を供
給し、制御信号Ｂが入力されるまで電流を供給し続け
る。制御信号Ｂにより、電流の供給を停止し、次の制御
信号Ａ1，Ａ2が入力されるまで、電流を供給しない。
Ａ1，Ａ2により、六極電磁石５，６にそれぞれ電流を供
給し、制御信号Ｂが入力されるまで電流を供給し続け
る。制御信号Ｂにより、電流の供給を停止し、次の制御
信号Ａ1，Ａ2が入力されるまで、電流を供給しない。
【００２５】次に、本実施例の運転方法を説明する。
【００２６】円形加速器を周回するビームのベータトロ
ン振動の水平方向チューンが1.73，垂直方向チューンが
０.８５ となるように、偏向電極石１および四極電磁石
２，３を励磁する。その後、入射装置９から、エネルギ
ーが１０ＭｅＶで、エミッタンスが１００πmm・mradの
陽子ビームを円形加速器に入射する。入射された陽子ビ
ームは、偏向電磁石１および四極電磁石２，３によって
円形に保たれ、加速器の円形の真空ダクト１０内を周回
する。
ン振動の水平方向チューンが1.73，垂直方向チューンが
０.８５ となるように、偏向電極石１および四極電磁石
２，３を励磁する。その後、入射装置９から、エネルギ
ーが１０ＭｅＶで、エミッタンスが１００πmm・mradの
陽子ビームを円形加速器に入射する。入射された陽子ビ
ームは、偏向電磁石１および四極電磁石２，３によって
円形に保たれ、加速器の円形の真空ダクト１０内を周回
する。
【００２７】周回する陽子ビームは、チューンを保った
まま、高周波加速空胴４を通過する毎に高周波電力を印
加されて、加速される。ビーム出射に適するビームエネ
ルギーを２００ＭｅＶとし、これが目標エネルギーであ
る。目標エネルギーまで加速されたときの、陽子ビーム
のエミッタンスは２１πmm・mradであり、これをエミッ
タンスεとする。
まま、高周波加速空胴４を通過する毎に高周波電力を印
加されて、加速される。ビーム出射に適するビームエネ
ルギーを２００ＭｅＶとし、これが目標エネルギーであ
る。目標エネルギーまで加速されたときの、陽子ビーム
のエミッタンスは２１πmm・mradであり、これをエミッ
タンスεとする。
【００２８】目標エネルギーまで加速したら、四極電磁
石２，３の励磁量を調整して、陽子ビームのベータトロ
ン振動の水平方向チューンνx を１.６７ にする。
石２，３の励磁量を調整して、陽子ビームのベータトロ
ン振動の水平方向チューンνx を１.６７ にする。
【００２９】ビームエネルギーが前述の所定値に達する
と、判定器１１１は励磁すべきと判定し、磁場強度制御
器１１２は六極電磁石用電源１２，１３に制御信号
Ａ1，Ａ2を出力する。制御信号Ａ1 は、六極電磁石用電
源１２を制御し、六極電磁石用電源１２から六極電磁石
５に供給する電流を所定値に制御する。制御信号Ａ
2 は、六極電磁石用電源１３を制御し、六極電磁石用電
源１３から六極電磁石６に供給する電流を所定値に制御
する。
と、判定器１１１は励磁すべきと判定し、磁場強度制御
器１１２は六極電磁石用電源１２，１３に制御信号
Ａ1，Ａ2を出力する。制御信号Ａ1 は、六極電磁石用電
源１２を制御し、六極電磁石用電源１２から六極電磁石
５に供給する電流を所定値に制御する。制御信号Ａ
2 は、六極電磁石用電源１３を制御し、六極電磁石用電
源１３から六極電磁石６に供給する電流を所定値に制御
する。
【００３０】制御信号Ａ1 は、数１および数２を解くこ
とによって得られたＫ5 に対応して定められた大きさを
有する信号である。制御信号Ａ2 は、同様に数１および
数２を解くことによって得られたＫ6 に対応して定めら
れた大きさを有する信号である。このため、六極電磁石
５に供給される電流値はＫ5 に対応し、六極電磁石６に
供給される電流値はＫ6 に対応している。
とによって得られたＫ5 に対応して定められた大きさを
有する信号である。制御信号Ａ2 は、同様に数１および
数２を解くことによって得られたＫ6 に対応して定めら
れた大きさを有する信号である。このため、六極電磁石
５に供給される電流値はＫ5 に対応し、六極電磁石６に
供給される電流値はＫ6 に対応している。
【００３１】Ｋ5，Ｋ6を求める数１および数２について
以下に詳細に説明する。六極電磁石５が励起した磁場に
ついて、水平方向ｘの２階微分を磁気剛性率で割った値
をＫ5 ，六極電磁石６が励起した磁場について、水平方
向ｘの２階微分を磁気剛性率で割った値をＫ6 とする。
Ｋ5，Ｋ6によるクロマティシティの補正を示す式は、次
のようになる。
以下に詳細に説明する。六極電磁石５が励起した磁場に
ついて、水平方向ｘの２階微分を磁気剛性率で割った値
をＫ5 ，六極電磁石６が励起した磁場について、水平方
向ｘの２階微分を磁気剛性率で割った値をＫ6 とする。
Ｋ5，Ｋ6によるクロマティシティの補正を示す式は、次
のようになる。
【００３２】
【数１】
【００３３】ただし、ξx は六極電磁石を励磁しない場
合の出射時のチューンの運動量依存性（ナチュラルクロ
マティシティ）、βsxは六極電磁石５，６の位置でのベ
ータトロン関数、ηsxは六極電磁石５，６の位置での分
散関数、νx は水平方向チューンであり、これらの値
は、各電磁石の配置および磁場によって決まる値で、予
め計算で求めることができる。Ｌは六極電磁石５，６の
磁極長である。
合の出射時のチューンの運動量依存性（ナチュラルクロ
マティシティ）、βsxは六極電磁石５，６の位置でのベ
ータトロン関数、ηsxは六極電磁石５，６の位置での分
散関数、νx は水平方向チューンであり、これらの値
は、各電磁石の配置および磁場によって決まる値で、予
め計算で求めることができる。Ｌは六極電磁石５，６の
磁極長である。
【００３４】数１は、六極電磁石５，６が回転対称位置
にあるとき、それぞれの位置におけるベータトロン振動
のパラメータは等しいので、Ｋ5 およびＫ6 の和によっ
てナチュラルクロマティシティが打ち消されることを示
す。
にあるとき、それぞれの位置におけるベータトロン振動
のパラメータは等しいので、Ｋ5 およびＫ6 の和によっ
てナチュラルクロマティシティが打ち消されることを示
す。
【００３５】また、Ｋ5，Ｋ6と安定限界の大きさの関数
を示す式は、次のようになる。
を示す式は、次のようになる。
【００３６】
【数２】
【００３７】ただし、εは加速終了時のビームのエミッ
タンスであり、δはチューンの共鳴点からのずれで１.
６７−５／３＝0.00333とする。
タンスであり、δはチューンの共鳴点からのずれで１.
６７−５／３＝0.00333とする。
【００３８】数２は、六極電磁石５，６が回転対称位置
にあるとき、それぞれの位置におけるベータトロン振動
のパラメータは等しいので、安定限界の大きさがＫ5 お
よびＫ6 の差によって決まり、エミッタンスεに等しい
ことを示す。
にあるとき、それぞれの位置におけるベータトロン振動
のパラメータは等しいので、安定限界の大きさがＫ5 お
よびＫ6 の差によって決まり、エミッタンスεに等しい
ことを示す。
【００３９】数１および数２を連立してＫ5，Ｋ6の値を
求める。Ｋ5 に対応する電流によって六極電磁石５に励
起される磁場の強さと、Ｋ6 に対応する電流によって、
六極電磁石６に励起される磁場の強さは、異なる。
求める。Ｋ5 に対応する電流によって六極電磁石５に励
起される磁場の強さと、Ｋ6 に対応する電流によって、
六極電磁石６に励起される磁場の強さは、異なる。
【００４０】制御信号Ａ1，Ａ2に基づいた制御により、
六極電磁石５，６に互いに異なる強さの磁場が励起され
る。このため、ベータトロン振動振幅の大きな陽子に３
次共鳴が励起され、かつ、クロマティシティが補正され
る。出射用デフレクター位置における安定限界は、クロ
マティシティの補正により、陽子の運動量によらずエミ
ッタンスεと同じ大きさになる。また、六極電磁石５，
６が、ベータトロン振動の位相差が５π／３である位置
に配置されているので、Ｋ5，Ｋ6によりず安定限界の向
きは一定である。
六極電磁石５，６に互いに異なる強さの磁場が励起され
る。このため、ベータトロン振動振幅の大きな陽子に３
次共鳴が励起され、かつ、クロマティシティが補正され
る。出射用デフレクター位置における安定限界は、クロ
マティシティの補正により、陽子の運動量によらずエミ
ッタンスεと同じ大きさになる。また、六極電磁石５，
６が、ベータトロン振動の位相差が５π／３である位置
に配置されているので、Ｋ5，Ｋ6によりず安定限界の向
きは一定である。
【００４１】六極電磁石５，６の励磁とともに、高周波
電場印加用電極７によって陽子のベータトロン振動の周
期に同期する高周波電場を水平方向に印加する。陽子は
高周波電場からエネルギーを受け取り徐々に振幅が増大
する。
電場印加用電極７によって陽子のベータトロン振動の周
期に同期する高周波電場を水平方向に印加する。陽子は
高周波電場からエネルギーを受け取り徐々に振幅が増大
する。
【００４２】安定限界を越えた陽子は、共鳴を起こして
急激にベータトロン振動振幅を増加する。
急激にベータトロン振動振幅を増加する。
【００４３】出射用デフレクター８の電極間に入った陽
子はビームとして円形加速器の外へ取り出される。この
とき、どの陽子も、異なる運動量を持っているが、同じ
大きさの安定限界を持つから、安定限界を形成した時点
で失われる陽子や、出射終了時までに安定限界に達しな
い陽子がほとんどないので、出射効率が良い。また、安
定限界はビームの出射開始から終了まで一定であるか
ら、全ての陽子について、同じ条件下で出射されるの
で、出射ビームの質が安定である。
子はビームとして円形加速器の外へ取り出される。この
とき、どの陽子も、異なる運動量を持っているが、同じ
大きさの安定限界を持つから、安定限界を形成した時点
で失われる陽子や、出射終了時までに安定限界に達しな
い陽子がほとんどないので、出射効率が良い。また、安
定限界はビームの出射開始から終了まで一定であるか
ら、全ての陽子について、同じ条件下で出射されるの
で、出射ビームの質が安定である。
【００４４】真空ダクト１０内を周回する陽子ビームが
出射されて、周回する陽子ビームの測定されたビームエ
ネルギーが目標エネルギーよりも小さくなった場合、判
定器１１１は出射を終了すべきと判定し、磁場強度制御
器１１２は六極電磁石用電源１２，１３に制御信号Ｂを
出力する。六極電磁石用電源１２，１３は電流の供給を
止め、陽子ビームの出射を終了する。
出射されて、周回する陽子ビームの測定されたビームエ
ネルギーが目標エネルギーよりも小さくなった場合、判
定器１１１は出射を終了すべきと判定し、磁場強度制御
器１１２は六極電磁石用電源１２，１３に制御信号Ｂを
出力する。六極電磁石用電源１２，１３は電流の供給を
止め、陽子ビームの出射を終了する。
【００４５】以上に述べた実施例における制御装置１１
は、入力したビームエネルギーに基づいて制御信号
Ａ1，Ａ2，Ｂを出力する構成となっているが、ビームエ
ネルギーの代わりに、ビーム電流を入力しても良い。ビ
ーム電流は、真空ダクト１０に設けられたビーム電流検
出器によって測定される。
は、入力したビームエネルギーに基づいて制御信号
Ａ1，Ａ2，Ｂを出力する構成となっているが、ビームエ
ネルギーの代わりに、ビーム電流を入力しても良い。ビ
ーム電流は、真空ダクト１０に設けられたビーム電流検
出器によって測定される。
【００４６】本実施例によれば、ベータトロン振動の位
相差が５π／３である位置に配置されている六極電磁石
５，６が、制御装置１１の制御によって、異なる強さの
磁場を励起することにより、全ての荷電粒子が、前記磁
場によらず向きが一定で、運動量によらず大きさが同じ
安定限界を持つようになるので、出射効率が良くビーム
を安定に得られる。
相差が５π／３である位置に配置されている六極電磁石
５，６が、制御装置１１の制御によって、異なる強さの
磁場を励起することにより、全ての荷電粒子が、前記磁
場によらず向きが一定で、運動量によらず大きさが同じ
安定限界を持つようになるので、出射効率が良くビーム
を安定に得られる。
【００４７】また、六極電磁石５，６が回転対称である
位置に配置されているので、クロマティシティの補正は
六極電磁石５，６が励起する磁場の強さの和に依存し、
安定限界の大きさは六極電磁石５，６が励起する磁場の
強さの差に依存する。従って、クロマティシティの補正
および安定限界の大きさについては、六極電磁石５，６
が励起する磁場の強さのみを制御すれば良いので、制御
が容易である。
位置に配置されているので、クロマティシティの補正は
六極電磁石５，６が励起する磁場の強さの和に依存し、
安定限界の大きさは六極電磁石５，６が励起する磁場の
強さの差に依存する。従って、クロマティシティの補正
および安定限界の大きさについては、六極電磁石５，６
が励起する磁場の強さのみを制御すれば良いので、制御
が容易である。
【００４８】また、制御装置が六極電磁石５，６が励起
する磁場の強さをそれぞれ異なる値に制御するので、共
鳴励起、及びクロマティシティの補正を２台の六極電磁
石で行うことができる。従って、六極電磁石の数を減少
できるので、円形加速機を小型化できる。
する磁場の強さをそれぞれ異なる値に制御するので、共
鳴励起、及びクロマティシティの補正を２台の六極電磁
石で行うことができる。従って、六極電磁石の数を減少
できるので、円形加速機を小型化できる。
【００４９】ます、四極電磁石２，３の励磁量を調整し
て、陽子ビームのベータトロン振動の水平方向チューン
νx を１.６７ にすることと、六極電磁石５，６を励磁
することは、同時に行っても良い。
て、陽子ビームのベータトロン振動の水平方向チューン
νx を１.６７ にすることと、六極電磁石５，６を励磁
することは、同時に行っても良い。
【００５０】また、主要電磁石である偏向電磁石と四電
磁石とを繰り返して配置されている円形加速器におい
て、繰り返しの単位が左右対称な配置構造であるとき、
その円形加速器は鏡映対称を持つといい、鏡映対称であ
る位置においては、回転対称である位置と同様に、ベー
タトロン振動のパラメータは同じである。このとき、本
実施例の「１８０度の回転対称」に替えて、「鏡映対
称」の位置に２台の六極電磁石を配置しても良い。
磁石とを繰り返して配置されている円形加速器におい
て、繰り返しの単位が左右対称な配置構造であるとき、
その円形加速器は鏡映対称を持つといい、鏡映対称であ
る位置においては、回転対称である位置と同様に、ベー
タトロン振動のパラメータは同じである。このとき、本
実施例の「１８０度の回転対称」に替えて、「鏡映対
称」の位置に２台の六極電磁石を配置しても良い。
【００５１】
【発明の効果】本発明の請求項１の円形加速器によれ
ば、ベータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）
である位置に配置される２台の六極電磁石が、制御装置
によって異なる値に制御される強さの磁場を励起し、全
ての荷電粒子が、前記磁場によらず向きが一定で、運動
量によらず大きさが同じ安定限界を持つようになるの
で、出射効率が良くビームを安定に得られ、また、共鳴
励起、及びクロマティシティの補正を２台の六極電磁石
により行い、六極電磁石の数を減少できるので、円形加
速器を小型化できる。
ば、ベータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）
である位置に配置される２台の六極電磁石が、制御装置
によって異なる値に制御される強さの磁場を励起し、全
ての荷電粒子が、前記磁場によらず向きが一定で、運動
量によらず大きさが同じ安定限界を持つようになるの
で、出射効率が良くビームを安定に得られ、また、共鳴
励起、及びクロマティシティの補正を２台の六極電磁石
により行い、六極電磁石の数を減少できるので、円形加
速器を小型化できる。
【００５２】本発明の請求項２の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石が、回転対称で、かつ、ベータトロン
振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置
されているので、請求項１の円形加速器と同様の作用に
より、請求項１の円形加速器と同様の効果を得るととも
に、回転対称位置におけるビームのベータトロン振動の
パラメータは同じで、クロマティシティは２台の六極電
磁石が励起する磁場の強さの和に依存し、安定限界の大
きさは２台の六極電磁石が励起する磁場の強さの差に依
存するので、クロマティシティの補正および安定限界の
大きさについては、六極電磁石５，６が励起起する磁場
の強さのみを制御すれば良く、制御が容易である。
２台の六極電磁石が、回転対称で、かつ、ベータトロン
振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置
されているので、請求項１の円形加速器と同様の作用に
より、請求項１の円形加速器と同様の効果を得るととも
に、回転対称位置におけるビームのベータトロン振動の
パラメータは同じで、クロマティシティは２台の六極電
磁石が励起する磁場の強さの和に依存し、安定限界の大
きさは２台の六極電磁石が励起する磁場の強さの差に依
存するので、クロマティシティの補正および安定限界の
大きさについては、六極電磁石５，６が励起起する磁場
の強さのみを制御すれば良く、制御が容易である。
【００５３】本発明の請求項３の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石がクロマティシティの補正、および、
３次共鳴の励起を行うことによって、全ての荷電粒子
は、運動量によらず向きおよび大きさが同じ安定限界を
持つようになるので、出射効率が良くビームを安定に得
られ、また、六極電磁石の数を減少できるので、円形加
速機を小型化できる。
２台の六極電磁石がクロマティシティの補正、および、
３次共鳴の励起を行うことによって、全ての荷電粒子
は、運動量によらず向きおよび大きさが同じ安定限界を
持つようになるので、出射効率が良くビームを安定に得
られ、また、六極電磁石の数を減少できるので、円形加
速機を小型化できる。
【００５４】本発明の請求項４の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石が、鏡映対称で、かつ、ベータトロン
振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置
されているので、請求項２の円形加速器と同様の作用に
より、請求項２の円形加速器と同様の効果を得る。
２台の六極電磁石が、鏡映対称で、かつ、ベータトロン
振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置
されているので、請求項２の円形加速器と同様の作用に
より、請求項２の円形加速器と同様の効果を得る。
【図１】本発明の第１の実施例の円形加速器を示す図。
１…偏向電磁石、２…収束用四極電磁石、３…発散用四
極電磁石、４…高周波加速空胴、５，６…六極電磁石、
７…高周波電場印加用電極、８…出射用デフレクター、
９…入射装置、１０…真空ダクト、１１…制御装置、１
２，１３…六極電磁石用電源、１１１…判定器、１１２
…磁場強度制御器。
極電磁石、４…高周波加速空胴、５，６…六極電磁石、
７…高周波電場印加用電極、８…出射用デフレクター、
９…入射装置、１０…真空ダクト、１１…制御装置、１
２，１３…六極電磁石用電源、１１１…判定器、１１２
…磁場強度制御器。
Claims (4)
- 【請求項１】ベータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎ
は奇数）である位置に配置され、電流が供給されること
により磁場を励起する２台の六極電磁石と、前記２台の
六極電磁石が励起する前記磁場の強さを異なる値に制御
する制御装置とを備えることを特徴とする円形加速器。 - 【請求項２】前記２台の六極電磁石が、回転対称で、か
つ、ベータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）
である位置に配置される請求項１の円形加速器。 - 【請求項３】クロマティシティの補正、および、３次共
鳴の励起を行う２台の六極電磁石を備えることを特徴と
する円形加速器。 - 【請求項４】前記回転対称に替えて鏡映対称である請求
項２の円形加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24123295A JP3435926B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 円形加速器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24123295A JP3435926B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 円形加速器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992500A true JPH0992500A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3435926B2 JP3435926B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=17071174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24123295A Expired - Lifetime JP3435926B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 円形加速器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3435926B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0994638A1 (en) * | 1998-10-16 | 2000-04-19 | Hitachi, Ltd. | Charged-particle beam ejection method and apparatus using the method |
| US7439528B2 (en) | 2003-11-07 | 2008-10-21 | Hitachi, Ltd. | Particle therapy system and method |
| CN115665968A (zh) * | 2022-09-07 | 2023-01-31 | 杭州嘉辐科技有限公司 | 质子同步加速器 |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP24123295A patent/JP3435926B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0994638A1 (en) * | 1998-10-16 | 2000-04-19 | Hitachi, Ltd. | Charged-particle beam ejection method and apparatus using the method |
| US7439528B2 (en) | 2003-11-07 | 2008-10-21 | Hitachi, Ltd. | Particle therapy system and method |
| CN115665968A (zh) * | 2022-09-07 | 2023-01-31 | 杭州嘉辐科技有限公司 | 质子同步加速器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3435926B2 (ja) | 2003-08-11 |
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