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発明の名称 加速器用ビームダクト
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−151096
公開日 平成6年(1994)5月31日
出願番号 特願平4−296789
出願日 平成4年(1992)11月6日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 田所 昌宏 / 平本 和夫 / ▲廣▼田 淳一
要約 目的


構成
ビームダクトに取り付けられた1ターンコイルで構成された横方向偏向磁場を発生するビームダクトである。1はビームダクト、2はビームダクト1に取り付けられたコイル、3はコイルに電流を流す電源である。このように構成した場合、断面a−a断面では、図中4に示すよう偏向磁場が発生する。荷電粒子ビームを電子5として、6の方向に飛んで行くと、電子ビームは7の方向に偏向される。また、電源の極性を変えることにより逆方向に偏向される。
特許請求の範囲
【請求項1】加速器に使用されるビームダクトにおいて、その壁面に1ターンもしくはそれ以上のコイル設置したことを特徴とするビームダクト。
【請求項2】加速器に使用されるビームダクトにおいて、前記ビームダクトとコイルを一体化したことを特徴とするビームダクト。
【請求項3】請求項1または2において、偏向磁場成分を発生させるコイルを備えたビームダクト。
【請求項4】請求項1または2において、偏向磁場成分もしくはそれ以上の多極磁場成分を発生させるコイルを備えたビームダクト。
【請求項5】請求項1または2において、前記ビームダクトを1個もしくはそれ以上備える円形加速器。
【請求項6】請求項1または2において、前記ビームダクトを1個もしくはそれ以上備えることにより四極またはそれ以上の極を持つ電磁石または軌道補正用電磁石を低減した円形加速器。
【請求項7】請求項1または2において、偏向電磁石のビームダクトに前記ビームダクト使用することにより、偏向磁場に磁場勾配を与える円形加速器。
【請求項8】加速器に使用されるビームダクトにおいて、電磁石のギャップ幅または、ボア径を広げることなく補正用コイルを設置することを特徴とするビームダクト。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビームを周回させる円形加速器のビームダクトに関する。
【0002】
【従来の技術】荷電粒子ビームを周回させる円形加速器では、各種電磁石の設置誤差による励磁量の変化や設定励磁量からのずれにより、設計軌道より実際のビーム軌道がずれることがある。このビーム軌道のずれが生じた場合、蓄積電流の減少,蓄積時間の短縮が生じる。また、非常に大きい場合は、ビームを蓄積できない状態になる。
【0003】この対策として、従来は、各種電磁石に磁場補正用コイルを巻いたり、軌道補正用の電磁石を追加設置していた。
【0004】上記従来技術については、荷電粒子蓄積リング用偏向磁石(特開平1−209700号公報)三菱電気(株)松田哲也他に述べられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、電磁石に直接磁場補正用のコイルを巻き付けるため、製作に手間がかかる、補正用のコイルにより特に偏向電磁石では、そのギャップ幅が広くなる等の問題があった。また、磁場の乱れによる軌道のずれを補正するため、軌道補正用磁石を設置する必要があり装置が大型化するという問題があった。
【0006】本発明の第1の目的は、製作が容易であり、簡単に磁場の補正及び発生ができる方法を提供することにある。
【0007】本発明の第2の目的は、従来円形加速器に使用される電磁石の数を低減し、小型の円形加速器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ビームダクトに直接磁場発生用コイルを設置し、そのコイルの配置及び通電方法を変化させることにより、各種の磁場成分を発生させることにより達成される。
【0009】
【作用】本発明では、ビームダクトに設置されたコイルにより磁場を形成し、磁場の補正として使用したり、軌道の補正、或いは、多極磁場の生成により円形加速器に使用する多極成分発生用電磁石の低減を図ることができる。また設置面積をとらないので円形加速器を小型にできる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0011】図1は、ビームダクトに取り付けられた1ターンコイルで構成された横方向偏向磁場を発生するビームダクトである。図中、1はビームダクト、2はビームダクト1に取り付けられたコイル、3はコイルに電流を流す電源である。以上のよう構成した場合、断面a−a断面では、図中4に示すよう偏向磁場が発生する。荷電粒子ビームを電子5として、6の方向に飛んで行くと、電子ビームは7の方向に偏向される。また、電源の極性を変えることにより逆方向に偏向される。
【0012】図2は、縦方向磁場を発生するビームダクトである。構成要素は図1と同様である。断面b−b断面では、図中8に示すよう偏向磁場が発生する。荷電粒子ビームを電子5として、9の方向に飛んで行くと、電子ビームは10の方向に偏向される。また、電源の極性を変えることにより逆方向に偏向される。
【0013】図3は、ビームダクトに取り付けられた1ターンコイルで構成された4極磁場を発生するビームダクトである。図1,図2と同様の構成要素である。断面c−c断面では、図中11に示すよう4極磁場が発生する。荷電粒子ビームを電子5として、6の方向に飛んで行くと、電子ビームは図中上下方向に集束、左右方向に発散する。また、電源の極性を変えることで、電子ビームは、上下方向に発散、左右方向に集束する。
【0014】図1,図2,図3に示した実施例は1ターンコイルであるが、1ターン以上でも同様である。また、コイルの取り付け方は、上記以外でも良い。
【0015】次に、本ビームダクトを円形加速器に組み込んだ場合の実施例について述べる。
【0016】図4に円形加速器の構成を示す。線形加速器40から出射された荷電粒子ビーム47は、入射器41により円形加速器に入射された後、偏向電磁石42を通過し、高周波加速空胴43でエネルギを与えられ円形加速器内を周回することで蓄積される。44,45,46は本発明のビームダクトでありそれぞれ44は4極磁場発生用、45は横方向軌道補正用の偏向磁場を発生する、46は縦方向軌道補正用の偏向磁場を発生するビームダクトである。このように構成することにより従来使用していた4極磁石,軌道補正用磁石が必要なくなる。また、ビームダクトにコイルを巻き付けているため、設置面積も少なく、ビームダクトの取り付けの際も位置を合わせるだけで良いので簡単に円形加速器が構成できる。
【0017】次に偏向電磁石の部分に本発明のビームダクトを使用した場合の実施例について述べる。偏向電磁石に使用する場合、偏向電磁石の磁場補正、偏向磁石に磁場勾配を持たせるという二つの使用方法がある。
【0018】初めに偏向電磁石の磁場の補正に使用した場合について述べる。
【0019】図5は偏向電磁石に本ビームダクトを組み合わせたときの断面図を示す。50は偏向電磁石の鉄心、51は同コイル、52はビームダクト53はビームダクトに取り付けられたコイルである。電磁石鉄心に巻き付けられたコイル51を通電することにより励磁され、磁場は54方向に発生する。紙面方向に進行する電子ビーム56は電磁力により55方向に偏向される。磁石の水平方向中心Bの磁場は、垂直中心Aから遠くなるにつれ、若干ながら磁場が変化する。これをコイル53を励磁することにより防ぐことができる。従って、水平方向Bで磁場の一様性を向上することができる。また、偏向磁石のギャップ幅を大きくすることなく取り付けが行える。
【0020】次に偏向電磁石に磁場勾配を持たせる方法について述べる。
【0021】図6は偏向電磁石に本ビームダクトを組み合わせたときの断面を示す。50は偏向電磁石の鉄心、51は同コイル、52はビームダクト53はビームダクトに取り付けられたコイルである。電磁石鉄心に巻き付けられたコイル51を通電することにより励磁され、磁場は54方向に発生する。紙面方向に進行する電子ビーム56は電磁力により55方向に偏向される。コイル53を励磁すると61に示すよう4極磁場が発生し、電子ビームは偏向磁場と4極磁場を受け、偏向及び集束作用を受ける。この場合も前例同様、偏向磁石のギャップ幅を大きくすることなく取り付けが行える。また、図6に示す方法を使用すれば、従来のように4極磁石を単独に設置することはないので、円形加速器の小型化にも貢献できる。なお、本発明では、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いたが、荷電粒子ビームであれば良い。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、ビームダクトにコイルを取り付けることにより、磁場の補正,軌道の補正が簡単に行える。また、ビームダクト単独,電磁石との組み合わせでも使用できる。さらに、設置面積が少なく、構成が簡単なので、円形加速器の小型化,円形加速器の組立の容易さに貢献できる。




 

 


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