JP2000284100A - 荷電粒子線照射装置の偏向装置 - Google Patents

荷電粒子線照射装置の偏向装置

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JP2000284100A
JP2000284100A JP11088291A JP8829199A JP2000284100A JP 2000284100 A JP2000284100 A JP 2000284100A JP 11088291 A JP11088291 A JP 11088291A JP 8829199 A JP8829199 A JP 8829199A JP 2000284100 A JP2000284100 A JP 2000284100A
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JP
Japan
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coils
coil
charged particle
current
particle beam
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JP11088291A
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English (en)
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Hiroshi Sako
浩 佐古
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷電粒子線照射装置の偏向装置のコイル異常
を検出する。 【解決手段】 偏向装置4’の電磁石7a’,7b’を
構成するコイルr1〜r12を抵抗値の一様な複数のコ
イルr1〜r12で構成する。そして、前記複数のコイ
ルr1〜r12を並列に直流発生装置6と接続し、並列
に接続されたコイルr1〜r12の分岐回路10に電流
検出手段Aaを設ける。直流発生装置6は定電流モード
としてコイルr1〜r12を駆動することで、例えば、
絶縁破壊によりコイルr3の電流が増加すると、他のコ
イルr1,r2,r4,r5,r6の電流は一様に低下
する。逆に、断線などでコイルr3の電流値が低下する
と、他のコイルr1,r2,r4,r5,r6の電流値
は一様に増加するので、電流計の指示を観察しておけ
ば、回路中のコイルr3の異常を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する利用分野】この発明は、荷電粒子線照射
装置の偏向装置に関するもので、特に、偏向装置を構成
する電磁石のコイル異常の検出、その異常時の校正機構
及び前記コイルの劣化防止に関するものである。
【0002】
【従来の技術】荷電粒子ビームを被照射体に一様に照射
する照射装置として例えば、図4に示す荷電粒子照射装
置がある。
【0003】前記照射装置は、棒状や紐状などの線状体
用の照射装置で、荷電粒子発生源1、走査装置2、ビー
ム導出部3、偏向装置4で構成されており、偏向装置4
はビーム導出部3の下向きに開放された荷電粒子ビーム
lの放出窓5の下方に設けられている。
【0004】この偏向装置4は、例えば、図5に示すよ
うに、直流発生装置6と直列に接続された一対の電磁石
7a,7bからなり、前記電磁石7a,7bは図4に示
すように、荷電粒子ビームlの走査方向に間隔を置いて
対向して配置され、互いに逆方向の静磁場を発生するよ
うになっている。そして、前記電磁石7a,7b間に配
置した被照射体8に、荷電粒子発生源1から走査装置2
で走査されて放出窓5から放出される荷電粒子ビームl
を均一に(例えば、被照射体8の底部側にも)照射でき
るようになっている。
【0005】ところで、上記の偏向装置4の電磁石7
a,7bは、荷電粒子ビームlを偏向するために放出窓
5の下方に配置する必要があるが、ここは、被照射体
(製品)8の冷却水、荷電粒子ビームl、制動X線、オ
ゾンなどにさらされる悪環境下であり、特に、高エネル
ギーを有する荷電粒子ビームlの衝突が避けられず、装
置が局部的に発熱して電磁石7a,7bを構成するコイ
ルR1,R2の絶縁破壊を生じやすい。
【0006】ところが、上記コイルR1,R2の絶縁破
壊に至る変化は、外部から検知するのは困難であり、破
壊によって知らぬ間に荷電粒子ビームlの軌道が変化し
てしまう問題がある。
【0007】ここで、電磁石7a,7bの電源は、通
常、直流発生装置6を定電流モードで使用するため、直
流発生装置6は、コイルR1,R2の絶縁破壊が起こっ
たとしても、絶縁破壊が発生する前と同じ電流を流し続
ける。
【0008】このとき、コイルR1,R2の抵抗値は低
くなるため、直流発生装置6の電圧が低下し、この電圧
を監視しておけば、コイルR1,R2の異常を検出でき
るはずである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電圧を測定する方法では、測定電圧は、コイルの温度上
昇による抵抗値の変化でも変動するので、コイル異常の
検出に使えないという問題がある。
【0010】一方、先にも述べたとおり、コイルに異常
が生じると、対向する電磁石の発生する磁場の分布や大
きさに狂いが生じてビームの軌道が変化し、被照射体に
均一にビームを照射できなくなるため、照射作業を中止
して直ちにコイルの交換をしなければならず、効率が悪
いという問題がある。
【0011】そこで、この発明の課題は、コイルの異常
を検知できるようにすること、また、コイル異常が起こ
った際でも直ちにコイルの交換をしなくてもよくするこ
と、さらに、それらに加えて、絶縁破壊を防止して上記
のような問題が未然に生じないようにすることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、下向きに開放された荷電粒子ビーム
の放出窓の下方に対向させて設けられ、互いに逆方向の
静磁場を発生する一対の電磁石を直流定電流電源装置と
直列に接続し、前記電磁石間に配置した被照射体に荷電
粒子を均一に照射する荷電粒子線照射装置の偏向装置に
おいて、上記各電磁石のコイルを抵抗値の等しい複数個
のコイルで構成し、その複数のコイルを並列にして上記
直流定電流電源装置と接続するとともに、前記並列に接
続された電磁石のコイルの分岐回路の少なくとも一つに
電流検出手段を設けた構成を採用したのである。
【0013】このような構成を採用したことにより、通
電中は、コイルには直流定電流電源装置により一定電流
が流されるので、コイルの抵抗値の温度変化に係わらず
電流検出手段の検出する電流値は変化しない。このと
き、複数個のコイルのいずれかが、絶縁破壊による異常
を起こすと、異常を起こしたコイルの電流が増加し、他
のコイルの電流は低下するので、電流検出手段によって
電流値を観察していれば、異常を検知できる。
【0014】また、コイルが断線した場合には、断線し
たコイルに電流が流れなくなり、残りのコイルの電流が
一様に増加するので、電流検出手段によって電流値を観
察していれば、異常を検知できる。
【0015】この際、上記同じ直流定電流電源装置に代
えて、対向する電磁石ごとに直流定電流電源装置を設け
た構成を採用することにより、例えば、対向する個々の
電磁石を構成する複数のコイルのいずれかが異常を起こ
し、磁場の分布や大きさのバランスに狂いが生じた場合
でも、それを補うように電磁石ごとに設けた直流定電流
電源装置から個別に電力供給をしてやれば、個々に磁場
の調整が可能となるため、コイルの交換を行うことな
く、逆方向で大きさと分布の等しい静磁場を発生させる
ことができる。
【0016】さらに、上記電磁石のコイル巻き線をF種
絶縁より絶縁性の高いものとした構成を採用することに
より、絶縁性を高めることで、荷電粒子線による装置の
局部的な発熱に抗して、耐久性を向上させることができ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0018】図1に第1実施形態として、本願発明を適
用した荷電粒子線照射装置の偏向装置4’を示す。
【0019】この偏向装置4’は、一対の電磁石7
a’,7b’のコイル異常を検出できるようにしたもの
で、このコイル異常検出装置は、コイルを複数個のコイ
ル(r1〜r6),(r7〜12)で構成した電磁石7
a’,7b’、電流検出手段Aa,Abと直流発生装置
6からなっている。
【0020】前記電磁石7a’,7b’を構成する個々
のコイル(r1〜r6),(r7〜r12)は、その抵
抗値が一様に等しく、図1に示すように、各電磁石7
a’,7b’ごとに前記コイル(r1〜r6),(r7
〜r12)は、並列に接続されて直流発生装置6と直列
に接続されている。
【0021】また、前記電磁石7a’,7b’の各々並
列に接続されたコイル(r1〜r6),(r7〜r1
2)の分岐回路10a,10bには、電流検出手段A
a,Abが設けられている。
【0022】電流検出手段Aa,Abは、この形態の場
合、電流計が用いられおり、分岐回路10a,10bの
コイルr1,r7の前後のいずれに設けても良い。
【0023】なお、ここでは、電流検出手段Aa,Ab
に電流計を用いたが、これに限定されるものではない。
これ以外にも、例えば、電流トランスCTなどの電流検
出センサを用いて遠隔測定を行うようにしてもよいこと
は当然である。また、ここでは、電流検出手段Aa,A
bを分岐回路10a,10bのみに設けたが、これに限
定されるものではなく、他の分岐回路や分岐回路それぞ
れに、複数の電流検出手段Aa,Abを設けても良い。
【0024】直流発生装置6は、定電流電源となる定電
流モードを有するもので、出力電流の調整ができるよう
になっている。
【0025】この形態は上記のように構成され、直流発
生装置6を定電流モードに設定し、最適条件のもとで設
備の使用を開始する。
【0026】また、電磁石7a’,7b’のコイル(r
1〜r6),(r7〜r12)が正常なときの電流値を
読み、これを基準値として測定値と比較すれば、簡単に
判別できる。
【0027】このとき、通電中のコイル(r1〜r
6),(r7〜r12)が温度上昇により、全コイル
(r1〜r6),(r7〜r12)の抵抗値が変化して
も(各コイルの抵抗値を一様に等しいとしたため、この
時の変化量は同じになるはずである)直流発生装置6を
定電流モードで使用しているので、コイル(r1〜r
6),(r7〜r12)に印加される電圧は変化する
が、コイル(r1〜r6),(r7〜r12)を流れる
全電流Iは変化しない。そのため、電流検出手段Aa,
Abの検出する電流も変化しない。
【0028】いま、例えば、電磁石7a’のコイルr3
で絶縁破壊が発生し、コイルr3の抵抗値が低下する
と、コイルr3の電流が増加し、その他のコイルr1,
r2,r4,r5,r6の電流は一様に低下する。これ
は、直流発生装置6を定電流モードにしているので、コ
イルr3の電流値が増加しても全電流Iの値は変わらな
いためである。よって、電流計Aaの指示を観察してお
けば、コイルr3の異常を検出できる。
【0029】次に、電磁石7a’の回路中のコイル(r
1〜r6)の一つ、例えば、コイルr4が断線した場合
を考えると、そのコイルr4には電流が流れなくなるの
で、他のコイルr1,r2,r3,r5,r6の電流値
が一様に増加する。これは、先程と同様、定電流モード
により全電流Iの値は変わらないためであり、同様に、
電流計Aaの指示を観察しておけば、コイルr4の異常
を検出できる。
【0030】同様に、電磁石7b’の場合もコイル(r
7〜r12)異常を起こせば電流計Abによって検知で
きる。そのため、その説明は省略する。
【0031】このように、電流の変化を検出すること
で、温度上昇などによる抵抗値の変化と絶縁破壊や断線
などを俊別できるので、電磁石7a’,7b’のコイル
(r1〜r6),(r7〜r12)異常を検知できる。
【0032】図2、図3に第2実施形態として、ブロッ
ク分離型電力供給回路とした本願発明の荷電粒子線照射
装置の偏向装置4”を示す。
【0033】すなわち、図1で示す第1実施形態の互い
に逆方向の静磁場を発生する一対の電磁石7a’,7
b’を、図2に示すように、左ブロック7a”と右ブロ
ック7b”の二つのブロック7a”,7b”に分け、そ
れぞれのブロック7a”,7b”に、図3に示すように
直流発生装置6a,6bを設けたものである。
【0034】なお、個々に設けられる直流発生装置6
a,6bは、第1実施形態と同じ定電流モードを有する
もので、出力電流の調整ができるものである。こうする
こで、各ブロック7a”,7b”ごとのコイル(r1〜
r6)と(r7〜r12)に供給する電流を調整できる
ようにしてある。
【0035】この形態は上記のように構成されており、
例えば、いま、左ブロック7a”のコイルr3に異常が
生じたとする。この異常は左ブロック7a”に設けた電
流検出手段Aaで検出することができる。
【0036】このような場合、左ブロックの電磁石7
a”と右ブロックの電磁石7b”は互いに逆方向で大き
さと分布の等しい静磁場を作り出す必要があるが、前記
のようにコイルr3に異常が生じると、磁場の大きさと
分布に狂いが生じる。
【0037】そのため、電流検出手段Aaでコイル(r
1〜r6)の異常を検出すると、ブロックごとの個々の
直流発生装置6a,6bを調整して電流量を調整し、個
別に電力供給してやれば、個々に磁場の調整が可能にな
る。
【0038】この結果、コイルr3の交換を行うことな
く、互いに逆方向で大きさと分布の等しい静磁場の再生
が可能になる。
【0039】ちなみに、この方法は、コイル(r1〜r
6)と(r7〜r12)の異常時の調整以外に、磁場を
微調整する際にも使用可能である。
【0040】なお、他の作用効果については第1実施形
態と同じなので、その説明は省略する。
【0041】第3実施形態として、図1〜図3の電磁石
7a’,7b’,7a”,7b”を構成する各コイル
(r1〜r12)の巻き線をF種絶縁より高い絶縁性を
有するものとしたものについて説明する。
【0042】すなわち、本荷電粒子照射装置の偏向装置
4’,4”は、荷電粒子ビーム放出窓5の下方に設けら
れるため、高エネルギーを有する荷電粒子ビームの衝突
が避けられず、装置が局部的に発熱する。
【0043】このとき、コイル巻き線をF種絶縁より高
い絶縁性を有するものとしたことにより、高温に対する
絶縁性を向上できるので、コイル異常の原因の一つであ
る絶縁破壊の発生を低下させて耐久性を向上させること
ができる。
【0044】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成したこと
により、例えば、コイルの温度上昇による抵抗値の変化
と絶縁破壊や断線などによる異常とを俊別してコイル異
常を検出できる。
【0045】また、電磁石を左右のブロックに分けて直
流発生装置を設けたものでは、上記効果に加えて、コイ
ル異常が起こった場合でもブロックごとに静磁場を補正
できるので、直ちにコイルの交換を行わなくとも使用で
きる。
【0046】さらに、電磁石のコイル巻き線をF種絶縁
より絶縁性の高いものとしたものでは、上記効果に加え
て、コイル異常を起こし難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の偏向回路の回路図
【図2】第2実施形態の模式図
【図3】図2の回路図
【図4】従来例の荷電粒子照射装置の正面図
【図5】図4の偏向回路の回路図
【符号の説明】
3 ビーム導出部 4 偏向装置 4’偏向装置 5 放出窓 6 直流発生器 6a 直流発生器 6b 直流発生器 7a’電磁石 7b’電磁石 7a”電磁石 7b”電磁石 8 被照射体 10 分岐回路 Aa 電流検出手段 Ab 電流検出手段 l 荷電粒子ビーム r1〜r12 コイル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下向きに開放された荷電粒子ビームの放
    出窓の下方に対向させて設けられ、互いに逆方向の静磁
    場を発生する一対の電磁石を直流定電流電源装置と直列
    に接続し、前記電磁石間に配置した被照射体に荷電粒子
    を均一に照射する荷電粒子線照射装置の偏向装置におい
    て、 上記各電磁石のコイルを抵抗値の等しい複数個のコイル
    で構成し、その複数のコイルを並列にして上記直流定電
    流電源装置と接続するとともに、前記並列に接続された
    電磁石のコイルの分岐回路の少なくとも一つに電流検出
    手段を設けた荷電粒子線照射装置の偏向装置。
  2. 【請求項2】 上記同じ直流定電流電源装置に代えて、
    対向する電磁石ごとに直流定電流電源装置を設けた請求
    項1に記載の荷電粒子線照射装置の偏向装置。
  3. 【請求項3】 上記電磁石のコイル巻き線をF種絶縁よ
    り絶縁性の高いものとした上記請求項1または2に記載
    の荷電粒子線照射装置の偏向装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013031019A1 (ja) * 2011-09-02 2015-03-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料供給装置

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