JP2000331829A - 集中定数型キッカー電磁石 - Google Patents
集中定数型キッカー電磁石Info
- Publication number
- JP2000331829A JP2000331829A JP11138363A JP13836399A JP2000331829A JP 2000331829 A JP2000331829 A JP 2000331829A JP 11138363 A JP11138363 A JP 11138363A JP 13836399 A JP13836399 A JP 13836399A JP 2000331829 A JP2000331829 A JP 2000331829A
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- outer frame
- coils
- kicker electromagnet
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 キッカー電磁石とビームダクトや隣接する機
器との放電が起こらないようにして、信頼性を向上す
る。 【解決手段】 コア２０と外枠２２の間に空間２６を設
けて、コイル１２、１４と外枠２２の間にできる電場勾
配が小さくなるようにする。
器との放電が起こらないようにして、信頼性を向上す
る。 【解決手段】 コア２０と外枠２２の間に空間２６を設
けて、コイル１２、１４と外枠２２の間にできる電場勾
配が小さくなるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シンクロトロン等
の粒子加速器の周回軌道から荷電粒子を取り出すための
集中定数型キッカー電磁石に係り、特に、シンクロトロ
ンの取出し用ファーストキッカー電磁石に用いるのに好
適な、ビームダクトや隣接する機器との放電が起こり難
く、信頼性が高い集中定数型キッカー電磁石に関する。
の粒子加速器の周回軌道から荷電粒子を取り出すための
集中定数型キッカー電磁石に係り、特に、シンクロトロ
ンの取出し用ファーストキッカー電磁石に用いるのに好
適な、ビームダクトや隣接する機器との放電が起こり難
く、信頼性が高い集中定数型キッカー電磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、シンクロトロン等の粒子加速器
においては、その周回軌道から、電子、陽子、イオン等
の各種荷電粒子ビームを取り出すために集中定数型キッ
カー電磁石が用いられている。このようなキッカー電磁
石、特に取出し用ファーストキッカー電磁石は、周回軌
道を周回している、小さくグループ化した荷電粒子群
（バンチと称する）が存在しないバンチ空白区間に磁場
を立ち上げる必要があるため、極めて速い磁場立上がり
時間が必要とされる。又、バンチが周回しているバンプ
軌道と出射軌道を十分に分離できるだけの磁場強度とポ
ール長さが必要とされる。
においては、その周回軌道から、電子、陽子、イオン等
の各種荷電粒子ビームを取り出すために集中定数型キッ
カー電磁石が用いられている。このようなキッカー電磁
石、特に取出し用ファーストキッカー電磁石は、周回軌
道を周回している、小さくグループ化した荷電粒子群
（バンチと称する）が存在しないバンチ空白区間に磁場
を立ち上げる必要があるため、極めて速い磁場立上がり
時間が必要とされる。又、バンチが周回しているバンプ
軌道と出射軌道を十分に分離できるだけの磁場強度とポ
ール長さが必要とされる。
【０００３】この集中定数型キッカー電磁石は、そのコ
イルが約３０〜４０ｋＶの高電圧になるため、ビームダ
クトや、隣接する機器との放電が問題となる。
イルが約３０〜４０ｋＶの高電圧になるため、ビームダ
クトや、隣接する機器との放電が問題となる。
【０００４】このため従来は、放電対策として、コイル
をエポキシ樹脂で囲ったり、あるいは、電場勾配が大き
い場合には、電磁石本体を真空中に入れたりしていた。
をエポキシ樹脂で囲ったり、あるいは、電場勾配が大き
い場合には、電磁石本体を真空中に入れたりしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キッカ
ー電磁石のコア（鉄芯）には、通常フェライトが使用さ
れており、特殊な表面処理をしない限りはアウトガスが
多いため、超高真空で使用する場合には、大容量の真空
ポンプが必要となるという問題点を有していた。
ー電磁石のコア（鉄芯）には、通常フェライトが使用さ
れており、特殊な表面処理をしない限りはアウトガスが
多いため、超高真空で使用する場合には、大容量の真空
ポンプが必要となるという問題点を有していた。
【０００６】又、キッカー電磁石に隣接する機器が接近
している場合には、真空箱や真空ポンプの占めるスペー
スが必要であり、場所的な制約が生じていた。
している場合には、真空箱や真空ポンプの占めるスペー
スが必要であり、場所的な制約が生じていた。
【０００７】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、電場勾配を小さくして、放電の問題
が起こらないようにすることを課題とする。
くなされたもので、電場勾配を小さくして、放電の問題
が起こらないようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、周回軌道から
荷電粒子ビームを取り出すための、ビームダクトの外側
に配設されるコイルと、該コイルの外側に配設されるコ
アと、該コアを支持する外枠とを含む集中定数型キッカ
ー電磁石において、前記コアと外枠の間に空間を設け、
前記コイルと外枠の間にできる電場勾配が小さくなるよ
うにして、前記課題を解決したものである。
荷電粒子ビームを取り出すための、ビームダクトの外側
に配設されるコイルと、該コイルの外側に配設されるコ
アと、該コアを支持する外枠とを含む集中定数型キッカ
ー電磁石において、前記コアと外枠の間に空間を設け、
前記コイルと外枠の間にできる電場勾配が小さくなるよ
うにして、前記課題を解決したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００１０】本実施形態は、図１（全体構成の平面
図）、図２（図１のII−II線に沿う横断面図）、図３
（同じくIII−III線に沿う縦断面図）、図４（同じくIV
−IV線に沿うキッカー電磁石部分の横断面図）、図５
（同じくＶ−Ｖ線に沿うキッカー電磁石部分の横断面
図）に示す如く、ビームダクト６の外側に配設される一
対の銅板製コイル１２（接地側：電位０Ｖ）、１４（高
圧側：例えば電位３０ｋＶ）と、該コイル１２、１４の
外側に配設されるコア（鉄心）２０と、該コア２０を支
持する外枠２２（電位０Ｖ）とを含む集中定数型キッカ
ー電磁石１０において、前記コア２０をスペーサ２４で
支持して、該コア２０と外枠２２の間に空間２６を設
け、前記コイル１２、１４と外枠２２の間にできる電場
勾配が小さくなるようにしたものである。
図）、図２（図１のII−II線に沿う横断面図）、図３
（同じくIII−III線に沿う縦断面図）、図４（同じくIV
−IV線に沿うキッカー電磁石部分の横断面図）、図５
（同じくＶ−Ｖ線に沿うキッカー電磁石部分の横断面
図）に示す如く、ビームダクト６の外側に配設される一
対の銅板製コイル１２（接地側：電位０Ｖ）、１４（高
圧側：例えば電位３０ｋＶ）と、該コイル１２、１４の
外側に配設されるコア（鉄心）２０と、該コア２０を支
持する外枠２２（電位０Ｖ）とを含む集中定数型キッカ
ー電磁石１０において、前記コア２０をスペーサ２４で
支持して、該コア２０と外枠２２の間に空間２６を設
け、前記コイル１２、１４と外枠２２の間にできる電場
勾配が小さくなるようにしたものである。
【００１１】図において、３０は、図６に示すようなキ
ッカーシステムの等価回路のキッカー電磁石電源４０で
発生され、例えば１００ｍ程度の伝送ケーブル５０を介
して導入される高電圧を、カレントトランスフォーマＣ
Ｔの上の端子１６、１８を介して前記コイル１２、１４
に供給するための、キッカー電磁石１０の直前に取り付
けられた電流導入部であり、マッチング抵抗Ｒｍ、マッ
チングコンデンサＣｍからなる整合回路、及び、電流測
定用の前記カレントトランスフォーマＣＴを含んでい
る。１７は、前記端子１６、１８の反対側でコイル１
２、１４を接続する導体板（例えば電位１５ｋＶ）であ
る。
ッカーシステムの等価回路のキッカー電磁石電源４０で
発生され、例えば１００ｍ程度の伝送ケーブル５０を介
して導入される高電圧を、カレントトランスフォーマＣ
Ｔの上の端子１６、１８を介して前記コイル１２、１４
に供給するための、キッカー電磁石１０の直前に取り付
けられた電流導入部であり、マッチング抵抗Ｒｍ、マッ
チングコンデンサＣｍからなる整合回路、及び、電流測
定用の前記カレントトランスフォーマＣＴを含んでい
る。１７は、前記端子１６、１８の反対側でコイル１
２、１４を接続する導体板（例えば電位１５ｋＶ）であ
る。
【００１２】前記キッカー電磁石電源４０は、図６に示
される如く、例えば６０ｋＶの充電電源４２と、充電ケ
ーブル４４と、サイラトロン４６とを主に含んでいる。
される如く、例えば６０ｋＶの充電電源４２と、充電ケ
ーブル４４と、サイラトロン４６とを主に含んでいる。
【００１３】前記キッカー電磁石１０は、図４によく示
される如く、ウィンドウフレーム型の断面形状を有し、
コア２０としては、例えば広い周波数範囲にわたって透
磁率が一定なフェライトが使用される。
される如く、ウィンドウフレーム型の断面形状を有し、
コア２０としては、例えば広い周波数範囲にわたって透
磁率が一定なフェライトが使用される。
【００１４】前記コイル１２、１４のギャップ内に、例
えばセラミック製のビームダクト６が入れられ、該セラ
ミックビームダクト６の内面には、磁場に影響を与えな
い範囲で、十分に薄いチタンコーティング８が施されて
いる。ビームダクト６のベイキングを考慮して、コア２
０は、図の左右方向に２分割可能とされている。ビーム
が通る時に発生する磁場を防ぐため、コア２０の中央に
は、例えば厚さ１ｍｍの銅板２１が入れられている。
えばセラミック製のビームダクト６が入れられ、該セラ
ミックビームダクト６の内面には、磁場に影響を与えな
い範囲で、十分に薄いチタンコーティング８が施されて
いる。ビームダクト６のベイキングを考慮して、コア２
０は、図の左右方向に２分割可能とされている。ビーム
が通る時に発生する磁場を防ぐため、コア２０の中央に
は、例えば厚さ１ｍｍの銅板２１が入れられている。
【００１５】前記コア２０の外側に置かれた外枠２２
は、接地されアース電位となっている。従って、コイル
１２、１４と外枠２２の間に電場勾配ができる。本実施
形態においては、コイル１２、１４は特に絶縁処理を施
すことなく、コア２０と外枠２２の間に空間２６を設け
ることによって、コイル１２、１４と外枠２２の間の電
場勾配を小さくするようにしている。なお、空間２６の
大きさは、放電が起きない寸法とされている。
は、接地されアース電位となっている。従って、コイル
１２、１４と外枠２２の間に電場勾配ができる。本実施
形態においては、コイル１２、１４は特に絶縁処理を施
すことなく、コア２０と外枠２２の間に空間２６を設け
ることによって、コイル１２、１４と外枠２２の間の電
場勾配を小さくするようにしている。なお、空間２６の
大きさは、放電が起きない寸法とされている。
【００１６】前記キッカー電磁石１０は、図６に示す如
く、回路的にはインダクタンスと等価である。キッカー
電磁石１０の磁場立ち上がり時間（０→１００％）は８
０ｎｓ、キッカー電磁石電源４０からの電流波形は、電
流立ち上がり時間８０ｎｓ、フラットトップ時間８００
ｎｓ、立ち下がり時間１００ｎｓである。充電電源４２
の最大充電電圧は６０ｋＶであり、特性インピーダンス
は２５Ωである。
く、回路的にはインダクタンスと等価である。キッカー
電磁石１０の磁場立ち上がり時間（０→１００％）は８
０ｎｓ、キッカー電磁石電源４０からの電流波形は、電
流立ち上がり時間８０ｎｓ、フラットトップ時間８００
ｎｓ、立ち下がり時間１００ｎｓである。充電電源４２
の最大充電電圧は６０ｋＶであり、特性インピーダンス
は２５Ωである。
【００１７】この電流が、抵抗Ｒｍ、コンデンサＣｍで
構成されるマッチンク回路を通って、インダクタンスで
あるキッカー電磁石１０を通る。回路の順番として、マ
ッチング回路の次にキッカー電磁石１０が配置されてい
る。キッカー電磁石１０には、電流波形の立ち上がり部
分と立ち下がりの部分のときだけに電圧がかかり、フラ
ットトップ部分は直流であるため、電圧はかからない。
構成されるマッチンク回路を通って、インダクタンスで
あるキッカー電磁石１０を通る。回路の順番として、マ
ッチング回路の次にキッカー電磁石１０が配置されてい
る。キッカー電磁石１０には、電流波形の立ち上がり部
分と立ち下がりの部分のときだけに電圧がかかり、フラ
ットトップ部分は直流であるため、電圧はかからない。
【００１８】このようにして、コア２０と外枠２２の間
に空間２６を設けることによって、コイル１２、１４と
外枠２２との間にできる電場勾配が小さくなり、放電の
問題が解決され、信頼性が増加する。従って、今まで真
空中に入れなければならなかったのが、大気中でも使用
できる。電磁石の磁場立ち上がり時間（０→１００％）
は８０nｓで変化はない。
に空間２６を設けることによって、コイル１２、１４と
外枠２２との間にできる電場勾配が小さくなり、放電の
問題が解決され、信頼性が増加する。従って、今まで真
空中に入れなければならなかったのが、大気中でも使用
できる。電磁石の磁場立ち上がり時間（０→１００％）
は８０nｓで変化はない。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、コイルと外枠との間に
できる電場勾配が小さくなるので、放電の問題が解決さ
れ、信頼性が増加する。従って、大気中でも使用可能と
なり、真空ポンプや真空箱等に必要なスペースを節約す
ることができる。特に、真空中にアウトガスの多いフェ
ライトを入れたくないときに有効である。
できる電場勾配が小さくなるので、放電の問題が解決さ
れ、信頼性が増加する。従って、大気中でも使用可能と
なり、真空ポンプや真空箱等に必要なスペースを節約す
ることができる。特に、真空中にアウトガスの多いフェ
ライトを入れたくないときに有効である。
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す平面図
【図２】図１のII−II線に沿う横断面図
【図３】同じくIII−III線に沿う縦断面図
【図４】前記実施形態のキッカー電磁石部分を示す、図
１のIV−IV線に沿う横断面図
１のIV−IV線に沿う横断面図
【図５】同じくＶ−Ｖ線に沿う横断面図
【図６】キッカーシステムの等価回路を示す回路図
６…ビームダクト １０…キッカー電磁石 １２、１４…コイル １６、１８…端子 １７…導体板 ２０…コア ２２…外枠 ２４…スペーサ ２６…空間 ３０…電流導入部 ４０…キッカー電磁石電源
Claims (1)
- 【請求項１】周回軌道から荷電粒子ビームを取り出すた
めの、ビームダクトの外側に配設されるコイルと、該コ
イルの外側に配設されるコアと、該コアを支持する外枠
とを含む集中定数型キッカー電磁石において、 前記コアと外枠の間に空間が設けられ、前記コイルと外
枠の間にできる電場勾配が小さくなるようにされている
ことを特徴とする集中定数型キッカー電磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138363A JP2000331829A (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 集中定数型キッカー電磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138363A JP2000331829A (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 集中定数型キッカー電磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000331829A true JP2000331829A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15220192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11138363A Pending JP2000331829A (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 集中定数型キッカー電磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000331829A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008072394A1 (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Osaka University | 高速励磁装置 |
-
1999
- 1999-05-19 JP JP11138363A patent/JP2000331829A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008072394A1 (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Osaka University | 高速励磁装置 |
| JPWO2008072394A1 (ja) * | 2006-12-12 | 2010-03-25 | 国立大学法人大阪大学 | 高速励磁装置及び円形加速器 |
| JP4674367B2 (ja) * | 2006-12-12 | 2011-04-20 | 国立大学法人大阪大学 | 高速励磁装置及び円形加速器 |
| US8089222B2 (en) | 2006-12-12 | 2012-01-03 | Osaka University | Fast electromagnet device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040203 |