JPS61188907A - 磁場発生装置 - Google Patents

磁場発生装置

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JPS61188907A
JPS61188907A JP61028740A JP2874086A JPS61188907A JP S61188907 A JPS61188907 A JP S61188907A JP 61028740 A JP61028740 A JP 61028740A JP 2874086 A JP2874086 A JP 2874086A JP S61188907 A JPS61188907 A JP S61188907A
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JP
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magnetic field
desired space
magnetic
lines
plate
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JP61028740A
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ギユンター、リース
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Siemens Corp
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Siemens Corp
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—HANDLING OF PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/08—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means
    • G21K1/093—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means by magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁場の形状に影響を与える強磁性材料体を
含む所望空間に特定形状の磁場を作る装置に関するもの
である。
〔従来の技術〕
この種の装置の一例は西独国特許出願公開第２５２６８
４５号公報に記載されている。磁場発生装置ではしばし
ば所望空間に特定の形状の磁場を僅かな偏差をもって発
生させることがある。例軌道に沿って導くためこの曲線
軌道に対応して曲げられた双極子磁石が使用される（例
えば［アイ・イー・イー・イー　トランザクシヨンズ　
オンニュークリア　サイエンス（ＪＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ
ａｃｔ−ｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｎｕｃｌｅａｒ　５ｃｉｅｎ
ｃｅ　）　Ｊ　Ｖｏｌ、Ｎ５−３０、Ａ４，１９８３年
８月、　ｐ、　２５３１Ａ−２５３３参照）。この場合
磁場の形状は磁石の電流巻線又は強磁性磁極片の形態と
寸法によって与えられる。
磁場の強さが低いときあるいは高速の磁場変化の場合磁
場を乱す一連の妨害１１１ｉ１が問題となり、磁場の形
状が所定の許容限界を越えて乱されることがある。この
望ましくない磁場の乱れの原因としては地磁気又は磁化
された物体等の外部の妨害隙を考える必要がある。この
外にも磁石の金属部分又は導線内のうず電流も磁場を乱
す。更に超伝導コイルのフィラメント内の遮へい電流お
よび鉄心の残留磁化も同様に妨害柳となる。最後に磁石
装置内の磁化可能部品即ち常磁性、フェリ磁性、強磁性
の部品の磁場も発生磁場を乱す原因となる。
この種の磁場のひずみを補償するものとして例えば電流
を流す補償巻線が使用されるが、これは普通円筒形の多
重極コイル糾として所定空間の周囲に配置され、電海か
ら電流を受けて検出された磁場のひずみを補償する。例
えば超伝導偏向磁石に六重極補償コイルを設けることが
文献（「１９７２年応用超伝導会議議事録（Ｐｒｏｃ、
　１９７２　Ａｐｐｌｉ−ｅｄ　５ｕｐｅｒｃｏｎｄ、
　Ｃｏｎｆ、　）　Ａｎｎａｐｏｌｉｓ　ｔｌｓＡ、　
　ｐ。
２９３−２９９）に記載されている。
別の文献（「高エネルギー加速器に関する第８回国際会
議（１９７１年ジュネーブ）議事録（Ｐｒｏｃ、　８　
ｔｈ　Ｉｎｔ、　Ｃｏｎｆ　ｏｎ　Ｈｉｇｈ−Ｅｎｅｒ
ｇｙ　Ａｃ−ｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ−（ＥＲＮ　１９７
１　）　ｐ、　１７？　−１８２）にも短絡された多重
極コイルの磁場のひずみを補償することが記載されてい
るが、この場合多重極ひずみが磁場の上昇時に自動的に
補償コイルが必要とする電流を誘起する。しかしこの場
合には多重極に対して特別のコイルが必要となる。
前記の西独国特許出願公開公報により例えば磁気選鉱機
に使用される不均等磁場発生装置が公知である。この装
置は選別粒Ｃ：積Ｂ　−ｇｒａｄ　Ｂに関係する力を及
ぼす超伝導磁石コイルを備え、積Ｂ・ｇｒａｄ　Ｂをで
きるだけ大きくするため強磁場領域Ｃ：強磁性体が設け
られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、冒頭に挙げた磁場発生装置を改良し
て所望空間に所定形状からのひずみの少ない磁場が簡単
に作られるようにすることである。
〔問題点の解決手段〕
この目的は所望空間の外側に高透磁率材料の板状体を互
に向い合せて配置し、その所望空間に向う表面が所定空
間に発生させる磁場の等磁位面となるようシーすること
によって達成される。
〔発明の効果〕
この発明による磁場発生装置の利点は、妨害磁束が板状
体内部で打ち消され、所望空間を貫通する全磁束だけが
所望空間の外側に設けられた磁場発生装置によって与え
られることにある。板状体の拡がりは設置空間の情況に
応じて周囲からの妨害磁場が強く減衰されて所望空間内
に侵入するように選定される。
所定空間内に発生する磁場に及ぼされるこの種の妨害磁
場の影響は、超伝導磁石を使用する場合所定゛空間の外
側に線又は帯の形の超伝導体を使用する平面形の格子構
造又は網構造を向い合わせて配置し、その表面が所定空
間内に発生する磁場の磁力線に沿うようにし、超伝導体
はこの磁力線に垂直であり少くともその終端部において
磁力線の方向に伸びる電気導体と結合することによって
阻止するのが有利である。このような構造によりその面
に垂直な妨害磁場成分の時間的な変化の所望空間内への
侵入が超伝導体に自動的に誘起される遮蔽電流によって
阻止される。
−この発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項以
下に示されている。
〔実施例〕
次に四面を参照してこの発明とその展開を更に詳細に説
明する。
第１図に例えば電子計Ｍ９ングに使用される磁場発生装
置の断面を図式的に示す。この装置に必要な双極磁石は
曲線粒子軌道に対応して曲げられ、例えば半円形である
・。強い磁場の発生が要求されるので、巻線は超伝導材
料で作るのが有利である。
この磁場発生装置は粒子ビーム案内軸Ａを取り囲む所望
空間Ｖ内に特定の強さと磁力線形状を示す双極磁場Ｂを
作るものであって、軸Ａを含むビーム案内面２の両側に
それぞれ主巻線３ａ、４ａと補助巻線３ｂ、４ｂから成
る双極巻線３又は４が対称的に配置されている。これら
の巻線が作る双極磁場Ｂは矢印５で示した磁力線と破線
で示した等磁位線６ａ乃至６ｓ、ｓ’ａ乃至６’ｅによ
って表わされている。
磁力線５の形状を例えば１％＃の誤差限界内に保持する
ため、この発明においては所望空間の周りに磁気的の境
界条件を設定して所望空間の全体に亘って磁場形状が一
義的に決定されるようにする。そのためには所望空間Ｖ
の外側で互いに向い合う二つの面部分を定め、この面が
所望磁場の等磁位面を表わすようにする。図示の実施例
では等磁位面６ｄ、６ｄ’が纂ばれ−どれらの面が高誘
譜末材料の薄い板７と８で占められている。板７と８は
強磁性材料板とすることができる。これらの板の厚さは
例えば０．５乃至ＩＱｗであって、その比透磁率は最低
１５００．特に２０００以上である。
パーマロイのようなニッケル分の多いＮｉＦｅ合金はこ
れらの条件を満たしている。これらの板の所望空間に向
った面Ｆ、Ｆ’は所望空間内に作られる磁場の等磁位面
例えば６ｄ、６’ｄ上にあるように成形され配置される
。板７と８は所望空間Ｖの近くに置くのが効果的である
。所望空間Ｖからの最小間隔ｅはその方向の所望空間の
拡がりａより小さくするのが有利である。更に板７と８
が占める面部分の拡がりは所望空間を貫通する磁力線５
の少くとも大部分がこの面部分を通り抜けるように選ば
れる。
板７と８で遮蔽されていない部分から所定空間に侵入す
る妨害磁場を最小に抑えるため板のビーム案内軸入方向
の拡がりｌは比較的大きく選び、この方向の所望空間の
拡がりＣと軸Ａからの平均距離Ｓの和に少くとも対応す
るようにする。このように大きな拡がりｌは従来の装置
では個々の巻線の配置から実際上不可能であった。
拡がりｌがこれより小さくても所望空間の対応する拡が
りＣよりもいくらかでも大きければ、妨害磁場の側方か
らの侵入を抑えるため線状又は帯状の超伝導体を持つ特
定寸法の格子構造又は網構造を所望空間の開放側に設け
ると有利である。江又は１１として示した網構造は所定
空間に作られる磁場Ｂの磁力線５に沿うように成形し配
置する。この構造は板７と８のすぐ近くまで達するがそ
れに接触はしないようにする。この構造の超伝導体１２
は互に平行し、磁場Ｂの磁力線５に対して垂直である。
超伝導体１２の少くとも端部および場合によってそれか
ら少し離れた部分も磁力線の方向において金属部分１３
に導電結合されている。金属部分１３の材料とその個数
の選定によって構造１０．　エユに特定のＬ／Ｒ時定数
τを与えることができる。網面に垂直方向の妨害磁場成
分が時間的に変化すると超伝導体に自動的に遮蔽電流が
誘起されるから、特に磁場が零（Ｂ、、、０　）でＬ／
Ｒ時定数τから出発する際τが磁場の上昇時間よりも遥
かに大きいとき妨害磁場は大部分遮蔽される。
第１図に示されている磁場の形成又は遮蔽部は上記の理
由に基き有効空間を包囲する四角形から成り、その一方
の対辺は強磁性板７と８で構成され、他方の対辺は超伝
導線１２で作られた構造Ｕ−とＬ」で構成される。これ
らの４辺は総て互に電気的に絶縁されている。強磁性板
７．８内のうず電流を避けるためこれらの板に切目等を
入れることができる。板と網構造の間に作られている角
において四角形の辺は互に直交している。均等磁場とす
るためには板と網構造によって平行四辺形を形成する。
しかし勾配磁場又は高次の多重極とする場合には各辺を
互に直交する双曲線群の一部分とする。勾配が小さい場
合にはある傾角で交る２枚の板又は内片上の網で近似す
ることができる。
第１図の実施例はこのような場合のもので、負の７又は
８のビーム案内面２に対する傾角αは約３゜である。
更に第１図に示すように網構造二には側孔１５が設けら
れ、粒子軌道の湾曲部分で放出されたシンクロトロン放
射が自由に外に出ることができる。
第２図に電子加速器の湾曲したダイポール偏向磁石のカ
バーの一部を除いて示す。この磁石は二つの大きな湾曲
ダイポール巻線２０．２１を備え、それらはビーム案内
袖Ａに沿って伸びる電子ビーム管２２の上下に互に平行
して設けられる。更に磁石又は電子ビーム管２２の内側
の内曲面に沿って補助の勾配磁場巻線２３が設けられて
いる。
これらの巻線２０．２１および２３の導体は超伝導体で
あるから、シンクロトロン放射の引出しのために２分割
されているこれらの巻線を収容するビーム室２４はそれ
に応じてヘリウム容器２５を備えている。図から分るよ
うにビーム管２２の上と下にはそれぞれ１枚の管２２に
対応する湾曲形状の強磁性板７および８が設けられてい
る。これらの板の内縁端と外縁端の間には超伝導線１２
の網構造１０又はエユが置かれている。これらの板７．
８と網構造り旦、ユ」により高速パルス状の低磁場領域
において妨害磁場はうず電流効果と超伝導体の残留磁化
によっ遮蔽される。湾曲粒子軌道の場合妨害磁場遮蔽は
磁石の全長に亘って行われ、その両端部だけが開放され
ている。この場合管の断面寸法は一例として９　Ｘ　９
　ｃ＋＋＋１である。磁性壁は厚さ０．５乃至ｌ■のμ
メタルから成る。網構造−と工」はそれぞれ少くとも３
本の超伝導多重フィラメント導線を備え、その全長ＩＱ
ｃ＋＋＋が垂直に伸びる銅線により結合され終端部は銅
帯で結合される。この構造のＬ／Ｒ時定数τはパルス立
上り時間よりも遥かに長い。
この発明による磁場形成又は遮蔽部は特に低磁場と高速
磁場変化の場合に有効である。磁束密度ＢがＩＴ以上で
変化速度が高いときは、゛この発明による構造は高透磁
率材料が飽和しあるいは導線に誘起される遮蔽電流が小
さくなるため余り有効ではない。このような場合にはよ
く知られているように磁石装置の主巻線が単独で磁場形
成に与るものとする。
【図面の簡単な説明】
第１図は電子貯蔵リングに使用されるこの発明の実施例
の断面を示し、第２図は電子加速器のダイポール偏向磁
石として使用されるこの発明の実施例の透視図である。 第１図において］とユは主巻線３ａ、４ａおよび補助巻
線３ｂ、４ｂから構成されるダイポール巻線、７と８は
高透磁率材料の板である。 Ａ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）所望空間（Ｖ）の外側に高透磁率材料で作られ特定
    の寸法を持つ板状体（７、８）が互に向い合つて設けら
    れ、その所望空間側の表面（Ｆ、Ｆ′）が所望空間内に
    作られる磁場（Ｂ）の等磁位面（６ｄ又は６ｄ′）とな
    るように成形され配置されていることを特徴とする磁場
    の形状に影響を及ぼす強磁性物体を含む所望空間内に特
    定形状の磁場を発生する装置。 ２）各板状体（７、８）の所望空間からの最小間隔（ｅ
    ）がその方向における所望空間の拡がり（ａ）よりも小
    さいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置
    。 ３）各板状体（７、８）の横拡がり（１）が所望空間の
    対応方向の拡がり（ｃ）よりも大きいことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 ４）板状体（７、８）によつて占められる等磁位面部分
    （６ｄ又は６ｄ′）の寸法が、所望空間（Ｖ）を貫通す
    る磁力線（５）の少くとも大部分がこの等磁位面部分を
    通過する大きさに選ばれていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項乃至第３項の一つに記載の装置。 ５）所望空間の向い合つた面の外側に超伝導線又はテー
    プ（１２）で作られた特定の拡がりを持つ平面格子構造
    又は網構造（１０、１１）が所望空間（Ｖ）内に作られ
    る磁場の磁力線に沿うように成形配置され、その超伝導
    体（１２）が磁力線（５）に対して垂直に置かれ、その
    両端部が磁力線（５）の方向に伸びる電気導体（１３）
    に結合されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項乃至第４項の一つに記載の装置。 ６）電気導体（１３）が超伝導体（１２）の動作温度に
    おいて常伝導性の導体から成ることを特徴とする特許請
    求の範囲第５項記載の装置。 ７）超伝導体（１２）がその両端間の部分においても所
    定空間（Ｖ）内に作られる磁場の磁力線（５）の方向に
    伸びる電気導体によつて互に結合されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第５項又は第６項記載の装置。 ８）電気導体（１３）の数と材料の選定により構造（１
    ０、１１）に特定のＬ／Ｒ時定数が与えられることを特
    徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７項の一つに記載
    の装置。 ９）構造（１０、１１）の寸法と配置が板状体（７、８
    ）の中間においてこの構造が拡がるように選定されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７項の
    一つに記載の装置。 １０）板状体（７、８）に対してそれを流れるうず電流
    を小さくする手段が構ぜられていることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項乃至第９項の一つに記載の装置。 １１）所望空間（Ｖ）が粒子加速器の荷電粒子流室（２
    ２）の内部に置かれていることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項乃至第１０項の一つに記載の装置。
JP61028740A 1985-02-15 1986-02-12 磁場発生装置 Pending JPS61188907A (ja)

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DE19853505281 DE3505281A1 (de) 1985-02-15 1985-02-15 Magnetfelderzeugende einrichtung
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JP (1) JPS61188907A (ja)
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