JP2002270397A - ビーム偏向分離用セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁石、及びビーム偏向方法 - Google Patents
ビーム偏向分離用セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁石、及びビーム偏向方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 全く新規な構成のビーム偏向分離用セプタム
電磁石及びビーム偏向分離用電磁石を提供するととも
に、これらを用いたビーム偏向方法を提供する。 【解決手段】 中央部においてセプタム電磁石２０を配
置し、ビーム進行方向前方において第１の補助電磁石３
０、ビーム進行方向後方において第２の補助電磁石４０
を配置する。セプタム電磁石２０の第１の偏向磁極空隙
１７内には紙面垂直上向きの磁場Ｂ１を生じさせ、セプ
タム電磁石２０の第２の偏向磁極空隙１９内には紙面垂
直下向きの磁場Ｂ２を生じさせる。そして、磁場Ｂ１及
びＢ２によって、取り出し軌道上にあるビームと周回軌
道上にあるビームを角度θ／２だけ互いに逆向きに偏向
させる。また、周回軌道上にあるビームの偏向は、第１
の補助電磁石３０内の垂直上向きの磁場Ｂ３及び第２の
補助電磁石４０内の垂直上向きの磁場Ｂ４によって打ち
消す。
電磁石及びビーム偏向分離用電磁石を提供するととも
に、これらを用いたビーム偏向方法を提供する。 【解決手段】 中央部においてセプタム電磁石２０を配
置し、ビーム進行方向前方において第１の補助電磁石３
０、ビーム進行方向後方において第２の補助電磁石４０
を配置する。セプタム電磁石２０の第１の偏向磁極空隙
１７内には紙面垂直上向きの磁場Ｂ１を生じさせ、セプ
タム電磁石２０の第２の偏向磁極空隙１９内には紙面垂
直下向きの磁場Ｂ２を生じさせる。そして、磁場Ｂ１及
びＢ２によって、取り出し軌道上にあるビームと周回軌
道上にあるビームを角度θ／２だけ互いに逆向きに偏向
させる。また、周回軌道上にあるビームの偏向は、第１
の補助電磁石３０内の垂直上向きの磁場Ｂ３及び第２の
補助電磁石４０内の垂直上向きの磁場Ｂ４によって打ち
消す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビーム偏向分離用
セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁石、及びビーム
偏向方法に関し、詳しくは、荷電粒子加速器に対するビ
ームの入射、あるいは荷電粒子加速器からのビームの取
り出しなどに好適に用いることのできるビーム偏向分離
用セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁石、及びビー
ム偏向方法に関する。
セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁石、及びビーム
偏向方法に関し、詳しくは、荷電粒子加速器に対するビ
ームの入射、あるいは荷電粒子加速器からのビームの取
り出しなどに好適に用いることのできるビーム偏向分離
用セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁石、及びビー
ム偏向方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、荷電粒子加速器に対するビームの
入射及び取り出しに際しては、セプタム電磁石が用いら
れていた。図１は、従来のセプタム電磁石の横方向断面
図であり、図２は、従来のセプタム電磁石の縦方向断面
図である。図１及び図２に示すように、内部導体１及び
セプタム導体３を含む、例えば蔵型のコイルに対して所
定の電流を流すことにより、紙面に垂直な磁場Ｂをヨー
ク５内に発生させる。この磁場は、セプタム導体３で遮
蔽されるため、ヨーク５の外部に漏洩しない。
入射及び取り出しに際しては、セプタム電磁石が用いら
れていた。図１は、従来のセプタム電磁石の横方向断面
図であり、図２は、従来のセプタム電磁石の縦方向断面
図である。図１及び図２に示すように、内部導体１及び
セプタム導体３を含む、例えば蔵型のコイルに対して所
定の電流を流すことにより、紙面に垂直な磁場Ｂをヨー
ク５内に発生させる。この磁場は、セプタム導体３で遮
蔽されるため、ヨーク５の外部に漏洩しない。
【０００３】図１及び図２に示すようなセプタム電磁石
を荷電粒子加速器の所定の軌道（取り出し軌道）上に配
置すると、磁場Ｂ内を通過する取り出しビームは磁場Ｂ
によって所定の角度θだけ偏向して、その軌道方向を変
化させる。一方、磁場Ｂはセプタム導体３で遮蔽されて
いるため、セプタム電磁石外の軌道（周回軌道）上を通
過するビームは磁場Ｂによって偏向されることなく進行
する。したがって、目的とするビームをセプタム電磁石
内を通過させることによって、荷電粒子加速器から外部
に取り出すことができる。
を荷電粒子加速器の所定の軌道（取り出し軌道）上に配
置すると、磁場Ｂ内を通過する取り出しビームは磁場Ｂ
によって所定の角度θだけ偏向して、その軌道方向を変
化させる。一方、磁場Ｂはセプタム導体３で遮蔽されて
いるため、セプタム電磁石外の軌道（周回軌道）上を通
過するビームは磁場Ｂによって偏向されることなく進行
する。したがって、目的とするビームをセプタム電磁石
内を通過させることによって、荷電粒子加速器から外部
に取り出すことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１及
び図２に示す構成のセプタム電磁石では、セプタム導体
２に対して磁場Ｂより強大な電磁力が作用するため、セ
プタム導体に対して十分な強度を有する支持機構を付与
しなければならない。その一方で、セプタム電磁石内の
スペースは限られたものであるため、上述したような支
持機構の設置は容易でない。
び図２に示す構成のセプタム電磁石では、セプタム導体
２に対して磁場Ｂより強大な電磁力が作用するため、セ
プタム導体に対して十分な強度を有する支持機構を付与
しなければならない。その一方で、セプタム電磁石内の
スペースは限られたものであるため、上述したような支
持機構の設置は容易でない。
【０００５】また、磁場Ｂの強度を大きくすると、ヨー
ク５内において透磁率が飽和してしまい、磁場Ｂが部分
的にヨーク５の外に漏れ出して周回軌道にあるビームに
影響を及ぼしてしまう可能性がある。この漏洩磁場を低
減するために、磁気シールド板をセプタム導体３に隣接
させて設けることも考えられるが、セプタム導体３の厚
さが実質的に増大して、セプタム電磁石の性能が低下し
てしまうという問題があった。
ク５内において透磁率が飽和してしまい、磁場Ｂが部分
的にヨーク５の外に漏れ出して周回軌道にあるビームに
影響を及ぼしてしまう可能性がある。この漏洩磁場を低
減するために、磁気シールド板をセプタム導体３に隣接
させて設けることも考えられるが、セプタム導体３の厚
さが実質的に増大して、セプタム電磁石の性能が低下し
てしまうという問題があった。
【０００６】本発明は、上述した問題を生じることのな
い、全く新規な構成のビーム偏向分離用セプタム電磁石
及びビーム偏向分離用電磁石を提供するとともに、これ
らを用いたビーム偏向方法を提供することを目的とす
る。
い、全く新規な構成のビーム偏向分離用セプタム電磁石
及びビーム偏向分離用電磁石を提供するとともに、これ
らを用いたビーム偏向方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、セプタム導体によって離隔された第１のビー
ム偏向磁極空隙と、第２のビーム偏向磁極空隙とを具
え、前記セプタム導体を含むコイルに所定の電流を流す
ことによって、前記第１のビーム偏向磁極空隙及び前記
第２のビーム偏向磁極空隙において互いに逆方向の磁場
を生じさせ、前記第１のビーム偏向磁極空隙を通過する
ビームと前記第２のビーム偏向磁極空隙を通過するビー
ムとを、それぞれ所定の角度で互いに逆方向に偏向させ
るようにしたことを特徴とする、ビーム偏向分離用セプ
タム電磁石に関する。
本発明は、セプタム導体によって離隔された第１のビー
ム偏向磁極空隙と、第２のビーム偏向磁極空隙とを具
え、前記セプタム導体を含むコイルに所定の電流を流す
ことによって、前記第１のビーム偏向磁極空隙及び前記
第２のビーム偏向磁極空隙において互いに逆方向の磁場
を生じさせ、前記第１のビーム偏向磁極空隙を通過する
ビームと前記第２のビーム偏向磁極空隙を通過するビー
ムとを、それぞれ所定の角度で互いに逆方向に偏向させ
るようにしたことを特徴とする、ビーム偏向分離用セプ
タム電磁石に関する。
【０００８】本発明のビーム偏向分離用セプタム電磁石
を、例えば、荷電粒子加速器のビーム軌道上に配置す
る。そして、取り出し軌道上にあるビームを、例えば、
前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石の第１の偏向磁極
空隙内を通過するようにする。また、周回軌道上にある
ビームを、例えば、前記ビーム偏向分離用セプタム電磁
石の第２の偏向磁極空隙内を通過するようにする。
を、例えば、荷電粒子加速器のビーム軌道上に配置す
る。そして、取り出し軌道上にあるビームを、例えば、
前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石の第１の偏向磁極
空隙内を通過するようにする。また、周回軌道上にある
ビームを、例えば、前記ビーム偏向分離用セプタム電磁
石の第２の偏向磁極空隙内を通過するようにする。
【０００９】第１の偏向磁極空隙及び第２の偏向磁極空
隙にはそれぞれ逆向きの磁場が発生しているため、取り
出し軌道上にあるビームと、周回軌道上にあるビームと
はそれぞれ逆向きの電磁力を受け、所定の角度で逆向き
に偏向される。したがって、周回軌道にあるビームの軌
道方向と取り出し軌道にあるビームの軌道方向とは、上
記偏向によって互いに異なるようになるため、取り出し
軌道上にあったビームの分離を容易に行うことができ、
結果として、前記荷電粒子加速器で加速されたビームの
取り出しを容易に行うことができる。
隙にはそれぞれ逆向きの磁場が発生しているため、取り
出し軌道上にあるビームと、周回軌道上にあるビームと
はそれぞれ逆向きの電磁力を受け、所定の角度で逆向き
に偏向される。したがって、周回軌道にあるビームの軌
道方向と取り出し軌道にあるビームの軌道方向とは、上
記偏向によって互いに異なるようになるため、取り出し
軌道上にあったビームの分離を容易に行うことができ、
結果として、前記荷電粒子加速器で加速されたビームの
取り出しを容易に行うことができる。
【００１０】また、本発明のビーム偏向分離用セプタム
電磁石の、第１のビーム偏向磁極空隙及び第２のビーム
偏向磁極空隙における磁場方向を、上述したビームの取
り出しに用いた場合と相対的に逆向きにすることによっ
て、外部からのビームの入射を容易に行うことができ
る。
電磁石の、第１のビーム偏向磁極空隙及び第２のビーム
偏向磁極空隙における磁場方向を、上述したビームの取
り出しに用いた場合と相対的に逆向きにすることによっ
て、外部からのビームの入射を容易に行うことができ
る。
【００１１】本発明のビーム偏向分離用セプタム電磁石
は、セプタム導体を挟んで互いに逆向きの磁場が発生し
ているため、これらの磁場からセプタム導体に作用する
電磁力が相殺されるようになる。したがって、セプタム
導体に対する支持機構を比較的簡易に設計することがで
きる。
は、セプタム導体を挟んで互いに逆向きの磁場が発生し
ているため、これらの磁場からセプタム導体に作用する
電磁力が相殺されるようになる。したがって、セプタム
導体に対する支持機構を比較的簡易に設計することがで
きる。
【００１２】また、例えば、セプタム電磁石の第１の偏
向磁極空隙内の磁場が外部に漏洩したとしても、この漏
洩磁場は前記セプタム電磁石の第２の偏向磁極空隙内の
磁場から外部に漏洩した磁場によって相殺される。した
がって、漏洩磁場の発生を効果的に抑制することがで
き、磁気シールド板などを設ける必要もなくなる。
向磁極空隙内の磁場が外部に漏洩したとしても、この漏
洩磁場は前記セプタム電磁石の第２の偏向磁極空隙内の
磁場から外部に漏洩した磁場によって相殺される。した
がって、漏洩磁場の発生を効果的に抑制することがで
き、磁気シールド板などを設ける必要もなくなる。
【００１３】また、本発明は、セプタム導体によって離
隔された第１のビーム偏向磁極空隙及び第２のビーム偏
向磁極空隙を有するビーム偏向分離用セプタム電磁石
と、補助電磁石とを具え、前記ビーム偏向分離用セプタ
ム電磁石の前記セプタム導体を含むコイルに所定に電流
を流すことによって、前記ビーム偏向分離用セプタム電
磁石の前記第１のビーム偏向磁極空隙及び前記第２のビ
ーム偏向磁極空隙において互いに逆方向の磁場を生じさ
せ、前記第１のビーム偏向磁極空隙を通過するビームと
前記第２のビーム偏向磁極空隙を通過するビームとを、
それぞれ所定の角度で互いに逆方向に偏向させるととも
に、前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石の、前記第２
のビーム偏向磁極空隙を通過する前記偏向されたビーム
を、前記補助電磁石を通過させることにより前記偏向を
打ち消すようにしたことを特徴とする、ビーム偏向分離
用電磁石に関する。
隔された第１のビーム偏向磁極空隙及び第２のビーム偏
向磁極空隙を有するビーム偏向分離用セプタム電磁石
と、補助電磁石とを具え、前記ビーム偏向分離用セプタ
ム電磁石の前記セプタム導体を含むコイルに所定に電流
を流すことによって、前記ビーム偏向分離用セプタム電
磁石の前記第１のビーム偏向磁極空隙及び前記第２のビ
ーム偏向磁極空隙において互いに逆方向の磁場を生じさ
せ、前記第１のビーム偏向磁極空隙を通過するビームと
前記第２のビーム偏向磁極空隙を通過するビームとを、
それぞれ所定の角度で互いに逆方向に偏向させるととも
に、前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石の、前記第２
のビーム偏向磁極空隙を通過する前記偏向されたビーム
を、前記補助電磁石を通過させることにより前記偏向を
打ち消すようにしたことを特徴とする、ビーム偏向分離
用電磁石に関する。
【００１４】本発明のビーム偏向分離用電磁石は、上述
したビーム偏向分離用セプタム電磁石に加えて補助電極
を設けている。そして、前記ビーム偏向分離用セプタム
電磁石の前記第２の偏向磁極空隙で偏向されたビーム
を、前記補助電極中を通過させることによって、前記偏
向を打ち消すようにしている。したがって、周回軌道上
のビームは何ら軌道方向を変えることなく、周回軌道上
を連続して運動することができる。
したビーム偏向分離用セプタム電磁石に加えて補助電極
を設けている。そして、前記ビーム偏向分離用セプタム
電磁石の前記第２の偏向磁極空隙で偏向されたビーム
を、前記補助電極中を通過させることによって、前記偏
向を打ち消すようにしている。したがって、周回軌道上
のビームは何ら軌道方向を変えることなく、周回軌道上
を連続して運動することができる。
【００１５】すなわち、本発明のビーム偏向分離用電磁
石によれば、取り出し軌道上にあるビームの軌道方向の
みを変えることができ、荷電粒子加速器内におけるビー
ムの加速を妨害することなく、取り出し軌道上にある所
定のビームのみを分離して取り出すことができる。
石によれば、取り出し軌道上にあるビームの軌道方向の
みを変えることができ、荷電粒子加速器内におけるビー
ムの加速を妨害することなく、取り出し軌道上にある所
定のビームのみを分離して取り出すことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。図３は、本発明のビーム偏
向分離用電磁石の好ましい態様の構成を示す横方向断面
図である。図４は、Ｉ−Ｉ線に沿って切った場合の縦方
向断面図であり、図５は、II−II線に沿って切った場合
の縦方向断面図であり、図６は、III−III線に沿って切
った場合の縦方向断面図である。
に基づいて詳細に説明する。図３は、本発明のビーム偏
向分離用電磁石の好ましい態様の構成を示す横方向断面
図である。図４は、Ｉ−Ｉ線に沿って切った場合の縦方
向断面図であり、図５は、II−II線に沿って切った場合
の縦方向断面図であり、図６は、III−III線に沿って切
った場合の縦方向断面図である。
【００１７】図３〜６に示す本発明のビーム偏向分離用
電磁石１０は、中央部において本発明に従ったビーム偏
向分離用セプタム電磁石２０を有するとともに、ビーム
進行方向前方において第１の補助電磁石３０を有し、ビ
ーム進行方向後方において第２の補助電磁石４０を有し
ている。
電磁石１０は、中央部において本発明に従ったビーム偏
向分離用セプタム電磁石２０を有するとともに、ビーム
進行方向前方において第１の補助電磁石３０を有し、ビ
ーム進行方向後方において第２の補助電磁石４０を有し
ている。
【００１８】ビーム偏向分離用セプタム電磁石２０は、
ヨーク１５内に内部導体１１及び１２を有するととも
に、中央部において２重構造のセプタム導体１３を有し
ている。また、第１の補助電磁石３０は、ヨーク２５内
に内部導体２１及び２２を有しており、第２の補助電磁
石４０は、ヨーク３５内に内部導体３１及び３２を有し
ている。
ヨーク１５内に内部導体１１及び１２を有するととも
に、中央部において２重構造のセプタム導体１３を有し
ている。また、第１の補助電磁石３０は、ヨーク２５内
に内部導体２１及び２２を有しており、第２の補助電磁
石４０は、ヨーク３５内に内部導体３１及び３２を有し
ている。
【００１９】そして、例えば、ビーム偏向分離用セプタ
ム電磁石２０のヨーク１５の側面に設けられた蔵型のコ
イル（図示せず）と、内部導体１１及びセプタム導体１
３で定義される領域Ｐに位置するコイルに対して、図７
に示すような方向において所定の電流を流す。すると、
セプタム電磁石２０の内部導体１１とセプタム導体１３
とで規定される空間（第１のビーム偏向磁極空隙）１７
には、紙面垂直上向きの磁場Ｂ１が生成される。
ム電磁石２０のヨーク１５の側面に設けられた蔵型のコ
イル（図示せず）と、内部導体１１及びセプタム導体１
３で定義される領域Ｐに位置するコイルに対して、図７
に示すような方向において所定の電流を流す。すると、
セプタム電磁石２０の内部導体１１とセプタム導体１３
とで規定される空間（第１のビーム偏向磁極空隙）１７
には、紙面垂直上向きの磁場Ｂ１が生成される。
【００２０】また、ビーム偏向分離用セプタム電磁石２
０のヨーク１５の側面に設けられた蔵型のコイル（図示
せず）と、内部導体１２及びセプタム導体１３で定義さ
れる領域Ｑに位置するコイルに対して、図８に示すよう
な方向において所定の電流を流す。すると、セプタム電
磁石２０の内部導体１２とセプタム導体１３とで規定さ
れる空間（第２のビーム偏向磁極空隙）１９には、紙面
垂直下向きの磁場Ｂ２が生成される。
０のヨーク１５の側面に設けられた蔵型のコイル（図示
せず）と、内部導体１２及びセプタム導体１３で定義さ
れる領域Ｑに位置するコイルに対して、図８に示すよう
な方向において所定の電流を流す。すると、セプタム電
磁石２０の内部導体１２とセプタム導体１３とで規定さ
れる空間（第２のビーム偏向磁極空隙）１９には、紙面
垂直下向きの磁場Ｂ２が生成される。
【００２１】さらに、第１の補助電磁石３０及び第２の
補助電磁石４０に対して、ヨーク２５及び３５の側面に
設けられた蔵型のコイル（図示せず）と、内部導体２１
及び２２、並びに内部導体３１及び３２とに所定の電流
を、例えば、図７に示すような方向に流すことによっ
て、第１の補助電極３０及び第２の補助電極４４０内の
空間に対して、それぞれ紙面垂直上向きの磁場Ｂ３及び
Ｂ４を生成させる。
補助電磁石４０に対して、ヨーク２５及び３５の側面に
設けられた蔵型のコイル（図示せず）と、内部導体２１
及び２２、並びに内部導体３１及び３２とに所定の電流
を、例えば、図７に示すような方向に流すことによっ
て、第１の補助電極３０及び第２の補助電極４４０内の
空間に対して、それぞれ紙面垂直上向きの磁場Ｂ３及び
Ｂ４を生成させる。
【００２２】なお、磁場Ｂ１〜Ｂ４の絶対値は互いに等
しくするとともに、第１の補助電磁石３０の長さＬ１と
第２の補助電磁石４０の長さＬ２とは実質的に等しく、
それぞれセプタム電磁石２０の長さＬに対して実質的に
１／２に設定されている。
しくするとともに、第１の補助電磁石３０の長さＬ１と
第２の補助電磁石４０の長さＬ２とは実質的に等しく、
それぞれセプタム電磁石２０の長さＬに対して実質的に
１／２に設定されている。
【００２３】図３〜６に示すビーム偏向分離用電磁石１
０を、例えば荷電粒子加速器中に配置すると、取り出し
軌道上にあるビームはビーム偏向分離用電磁石の上側に
入射する。すると、このビームは第１の補助電磁石３０
内の磁場Ｂ３によって角度θ／４で上向きに偏向され
る。次いで、前記ビームは、セプタム電磁石２０内の内
部導体１１とセプタム導体１３で規定される第１のビー
ム偏向磁極空隙１７に入射する。
０を、例えば荷電粒子加速器中に配置すると、取り出し
軌道上にあるビームはビーム偏向分離用電磁石の上側に
入射する。すると、このビームは第１の補助電磁石３０
内の磁場Ｂ３によって角度θ／４で上向きに偏向され
る。次いで、前記ビームは、セプタム電磁石２０内の内
部導体１１とセプタム導体１３で規定される第１のビー
ム偏向磁極空隙１７に入射する。
【００２４】セプタム電磁石２０は第１の補助電磁石３
０の実質的に２倍の長さを有するため、同一強度の磁場
Ｂ１から前記ビームに対して２倍の電磁力が加わり、前
記ビームはさらに角度θ／２だけ上向きに偏向される。
次いで、前記ビームが第１の補助電磁石３０と同一長さ
の第２の補助電磁石４０内に入射すると、同一強度の磁
場Ｂ４によって、第１の補助電磁石３０における場合と
同様に、角度θ／４だけ上向きに偏向される。したがっ
て、取り出し軌道上にあるビームは全体として、角度θ
だけ上向きに偏向される。
０の実質的に２倍の長さを有するため、同一強度の磁場
Ｂ１から前記ビームに対して２倍の電磁力が加わり、前
記ビームはさらに角度θ／２だけ上向きに偏向される。
次いで、前記ビームが第１の補助電磁石３０と同一長さ
の第２の補助電磁石４０内に入射すると、同一強度の磁
場Ｂ４によって、第１の補助電磁石３０における場合と
同様に、角度θ／４だけ上向きに偏向される。したがっ
て、取り出し軌道上にあるビームは全体として、角度θ
だけ上向きに偏向される。
【００２５】一方、周回軌道上にあるビームは、ビーム
偏向分離用電磁石１０の下側に入射する。そして、第１
の補助電磁石３０において、上記同様にして角度θ／４
だけ上向きに偏向された後、セプタム電磁石２０内の内
部導体１２とセプタム導体１３とで規定される第２のビ
ーム偏向磁極空隙１９に入射する。第２のビーム偏向磁
極空隙１９内においては、磁場Ｂ１と同一強度であって
逆向きの磁場Ｂ２が存在するため、前記ビームは角度θ
／２だけ下向きに偏向される。その後、前記ビームは第
２の補助電磁石４０内に入射して、上述したように、角
度θ／４がだけ上向きに偏向される。
偏向分離用電磁石１０の下側に入射する。そして、第１
の補助電磁石３０において、上記同様にして角度θ／４
だけ上向きに偏向された後、セプタム電磁石２０内の内
部導体１２とセプタム導体１３とで規定される第２のビ
ーム偏向磁極空隙１９に入射する。第２のビーム偏向磁
極空隙１９内においては、磁場Ｂ１と同一強度であって
逆向きの磁場Ｂ２が存在するため、前記ビームは角度θ
／２だけ下向きに偏向される。その後、前記ビームは第
２の補助電磁石４０内に入射して、上述したように、角
度θ／４がだけ上向きに偏向される。
【００２６】したがって、周回軌道にあるビームは、第
１の補助電磁石３０及び第２の補助電磁石４０によっ
て、上向きに角度θ／４×２＝θ／２だけ偏向され、セ
プタム電磁石２０によって、下向きに角度θ／２だけ偏
向されるから、結果的に、全く偏向されない状態で、ビ
ーム偏向分離用電磁石２０内を通過していく。
１の補助電磁石３０及び第２の補助電磁石４０によっ
て、上向きに角度θ／４×２＝θ／２だけ偏向され、セ
プタム電磁石２０によって、下向きに角度θ／２だけ偏
向されるから、結果的に、全く偏向されない状態で、ビ
ーム偏向分離用電磁石２０内を通過していく。
【００２７】すなわち、取り出し軌道上にあるビームは
ビーム偏向分離用電磁石１０内を通過することによっ
て、角度θだけ上向きに偏向され、周回軌道上にあるビ
ームはビーム偏向分離用電磁石１０内を通過しても、偏
向せずに進行する。したがって、取り出し軌道上にある
ビームの分離が容易になり、荷電粒子加速器外へのビー
ムの取り出しが容易になるとともに、周回軌道上にある
ビームはその軌道方向を変えることなく、安定的に周回
することができる。
ビーム偏向分離用電磁石１０内を通過することによっ
て、角度θだけ上向きに偏向され、周回軌道上にあるビ
ームはビーム偏向分離用電磁石１０内を通過しても、偏
向せずに進行する。したがって、取り出し軌道上にある
ビームの分離が容易になり、荷電粒子加速器外へのビー
ムの取り出しが容易になるとともに、周回軌道上にある
ビームはその軌道方向を変えることなく、安定的に周回
することができる。
【００２８】また、セプタム電磁石２０内にあるセプタ
ム導体１３には、第１のビーム偏向磁極空隙１７内にお
ける磁場Ｂ１からの電磁力と、第２のビーム偏向磁極空
隙１９内における磁場Ｂ２からの電磁力とが作用する。
しかしながら、磁場Ｂ１及び磁場Ｂ２の絶対値が等しい
ため前記電磁力は互いに相殺され、セプタム導体１３に
は大きな電磁力が作用しなくなる。このため、セプタム
導体１３の支持機構の構成を簡易化することができる。
ム導体１３には、第１のビーム偏向磁極空隙１７内にお
ける磁場Ｂ１からの電磁力と、第２のビーム偏向磁極空
隙１９内における磁場Ｂ２からの電磁力とが作用する。
しかしながら、磁場Ｂ１及び磁場Ｂ２の絶対値が等しい
ため前記電磁力は互いに相殺され、セプタム導体１３に
は大きな電磁力が作用しなくなる。このため、セプタム
導体１３の支持機構の構成を簡易化することができる。
【００２９】また、セプタム導体１３に作用する電磁力
が相殺されるため、励磁方式を直流方式からパルス方式
にすることができる。この結果、セプタム導体の発熱を
減らして、セプタム導体を薄肉化することができる。
が相殺されるため、励磁方式を直流方式からパルス方式
にすることができる。この結果、セプタム導体の発熱を
減らして、セプタム導体を薄肉化することができる。
【００３０】また、磁場Ｂ１及び磁場２からセプタム電
磁石２０外に磁場が漏洩した場合においても、これらの
漏洩磁場は互いに相殺し、実質的な漏洩磁場は著しく低
減される。したがって、漏洩磁場を抑制すべく、磁気シ
ールド板などを設ける必要がなくなる。この結果、セプ
タム電磁石２０の性能の劣化を防止することができる。
磁石２０外に磁場が漏洩した場合においても、これらの
漏洩磁場は互いに相殺し、実質的な漏洩磁場は著しく低
減される。したがって、漏洩磁場を抑制すべく、磁気シ
ールド板などを設ける必要がなくなる。この結果、セプ
タム電磁石２０の性能の劣化を防止することができる。
【００３１】図３〜６においては、本発明のビーム偏向
分離用電磁石１０をビーム取り出し用として用いる場合
について示したが、当然にビーム入射用として用いるこ
ともできる。この場合においては、図３において、取り
出し軌道を入射軌道とし、この入射軌道及び周回軌道に
あるビームが、ビーム偏向分離用電磁石１０の右側から
入射し、左側から出射するようにすれば、図３に示した
軌道上を逆向きに進行して荷電粒子加速器外のビームを
その内部に導入できるようになる。
分離用電磁石１０をビーム取り出し用として用いる場合
について示したが、当然にビーム入射用として用いるこ
ともできる。この場合においては、図３において、取り
出し軌道を入射軌道とし、この入射軌道及び周回軌道に
あるビームが、ビーム偏向分離用電磁石１０の右側から
入射し、左側から出射するようにすれば、図３に示した
軌道上を逆向きに進行して荷電粒子加速器外のビームを
その内部に導入できるようになる。
【００３２】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００３３】例えば、上記実施例においては、補助電磁
石を第１の補助電磁石３０と第２の補助電磁石４０とか
ら構成し、これらをセプタム電磁石２０の前方及び後方
に配置している。しかしながら、前記補助電磁石は、単
一の磁石から構成し、セプタム電磁石２０の前方あるい
は後方に配置することもできる。
石を第１の補助電磁石３０と第２の補助電磁石４０とか
ら構成し、これらをセプタム電磁石２０の前方及び後方
に配置している。しかしながら、前記補助電磁石は、単
一の磁石から構成し、セプタム電磁石２０の前方あるい
は後方に配置することもできる。
【００３４】また、上記実施例においてはセプタム電磁
石２０内に生成する磁場Ｂ１及びＢ２の絶対値を互いに
同一としたがこれらは互いに異なっていても良い。しか
しながら、Ｂ１及びＢ２の絶対値を同一とすることによ
り、第１のビーム偏向磁極空隙１７内を通過するビーム
と、第２のビーム偏向磁極空隙１９内を通過するビーム
の偏向角度を互いに同一とすることができ、ビームの軌
道方向の制御を容易にすることができる。
石２０内に生成する磁場Ｂ１及びＢ２の絶対値を互いに
同一としたがこれらは互いに異なっていても良い。しか
しながら、Ｂ１及びＢ２の絶対値を同一とすることによ
り、第１のビーム偏向磁極空隙１７内を通過するビーム
と、第２のビーム偏向磁極空隙１９内を通過するビーム
の偏向角度を互いに同一とすることができ、ビームの軌
道方向の制御を容易にすることができる。
【００３５】また、セプタム電磁石２０の長さＬと、第
１の補助電磁石３０の長さＬ１及び第２の補助電磁石Ｌ
２の合計とを等しくなるようにしているが、これらは互
いに異なっていても良い。但し、上述したように、セプ
タム電磁石２０の長さＬと、第１の補助電磁石３０の長
さＬ１及び第２の補助電磁石Ｌ２の合計とが等しくなる
ようにするとともに、セプタム電磁石２０内の磁場Ｂ１
及びＢ２の絶対値と、第１の補助電磁石３０内の磁場Ｂ
３の絶対値と、第２の補助電磁石４０内の磁場Ｂ４の絶
対値とを等しくすることによって、周回軌道にあるビー
ムの軌道方向を偏向させずに、取り出し軌道上にあるビ
ームの軌道方向のみを偏向させることができる。
１の補助電磁石３０の長さＬ１及び第２の補助電磁石Ｌ
２の合計とを等しくなるようにしているが、これらは互
いに異なっていても良い。但し、上述したように、セプ
タム電磁石２０の長さＬと、第１の補助電磁石３０の長
さＬ１及び第２の補助電磁石Ｌ２の合計とが等しくなる
ようにするとともに、セプタム電磁石２０内の磁場Ｂ１
及びＢ２の絶対値と、第１の補助電磁石３０内の磁場Ｂ
３の絶対値と、第２の補助電磁石４０内の磁場Ｂ４の絶
対値とを等しくすることによって、周回軌道にあるビー
ムの軌道方向を偏向させずに、取り出し軌道上にあるビ
ームの軌道方向のみを偏向させることができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複雑なセプタム導体支持機構や磁気シールド板などを設
けることなく、所望するビームを偏向分離させて、例え
ば荷電粒子加速器外へ容易に取り出すことのできる、ビ
ーム偏向分離用セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁
石、及びビーム偏向方法を提供することができる。
複雑なセプタム導体支持機構や磁気シールド板などを設
けることなく、所望するビームを偏向分離させて、例え
ば荷電粒子加速器外へ容易に取り出すことのできる、ビ
ーム偏向分離用セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁
石、及びビーム偏向方法を提供することができる。
【図１】 従来のセプタム電磁石の横方向断面図であ
る。
る。
【図２】 従来のセプタム電磁石の縦方向断面図であ
る。
る。
【図３】 本発明のビーム偏向分離用電磁石の好ましい
態様の構成を示す横方向断面図である。
態様の構成を示す横方向断面図である。
【図４】 図３に示すビーム偏向分離用電磁石のＩ−Ｉ
線に沿って切った場合の縦方向断面図である。
線に沿って切った場合の縦方向断面図である。
【図５】 図３に示すビーム偏向分離用電磁石のII−II
線に沿って切った場合の縦方向断面図である。
線に沿って切った場合の縦方向断面図である。
【図６】 図３に示すビーム偏向分離用電磁石のIII−I
II線に沿って切った場合の縦方向断面図である。
II線に沿って切った場合の縦方向断面図である。
【図７】 ビーム偏向分離用電磁石に流す電流方向の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図８】 同じく、ビーム偏向分離用電磁石に流す電流
方向の一例を示す図である。
方向の一例を示す図である。
１、１１、１２、２１、２２、３１、３２ 内部導体 ３、１３ セプタム導体 ５、１５、２５、３５ ヨーク １０ ビーム偏向分離用電磁石 １７ 第１のビーム偏向磁極空隙 １９ 第２のビーム偏向磁極空隙 ２０ セプタム電磁石 ３０ 第１の補助電磁石 ４０ 第２の補助電磁石
Claims (17)
- 【請求項１】 セプタム導体によって離隔された第１の
ビーム偏向磁極空隙と、第２のビーム偏向磁極空隙とを
具え、前記セプタム導体を含むコイルに所定の電流を流
すことによって、前記第１のビーム偏向磁極空隙及び前
記第２のビーム偏向磁極空隙において互いに逆方向の磁
場を生じさせ、前記第１のビーム偏向磁極空隙を通過す
るビームと前記第２のビーム偏向磁極空隙を通過するビ
ームとを、それぞれ所定の角度で互いに逆方向に偏向さ
せるようにしたことを特徴とする、ビーム偏向分離用セ
プタム電磁石。 - 【請求項２】 前記第１のビーム偏向磁極空隙及び前記
第２のビーム偏向磁極空隙における磁場の絶対値が互い
に等しいことを特徴とする、請求項１に記載のビーム偏
向分離用セプタム電磁石。 - 【請求項３】 前記第１のビーム偏向磁極空隙は、ビー
ム取り出し用として用いることを特徴とする、請求項１
又は２に記載のビーム偏向分離用セプタム電磁石。 - 【請求項４】 前記第１のビーム偏向磁極空隙は、ビー
ム入射用として用いることを特徴とする、請求項１又は
２に記載のビーム偏向分離用セプタム電磁石。 - 【請求項５】 セプタム導体によって離隔された第１の
ビーム偏向磁極空隙及び第２のビーム偏向磁極空隙を有
するビーム偏向分離用セプタム電磁石と、補助電磁石と
を具え、前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石の前記セ
プタム導体を含むコイルに所定に電流を流すことによっ
て、前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石の前記第１の
ビーム偏向磁極空隙及び前記第２のビーム偏向磁極空隙
において互いに逆方向の磁場を生じさせ、前記第１のビ
ーム偏向磁極空隙を通過するビームと前記第２のビーム
偏向磁極空隙を通過するビームとを、それぞれ所定の角
度で互いに逆方向に偏向させるとともに、前記ビーム偏
向分離用セプタム電磁石の、前記第２のビーム偏向磁極
空隙を通過する前記偏向されたビームを、前記補助電磁
石を通過させることにより前記偏向を打ち消すようにし
たことを特徴とする、ビーム偏向分離用電磁石。 - 【請求項６】 前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石
の、前記第１のビーム偏向磁極空隙及び前記第２のビー
ム偏向磁極空隙における磁場の絶対値が互いに等しいこ
とを特徴とする、請求項５に記載のビーム偏向分離用電
磁石。 - 【請求項７】 前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石の
ビーム進行方向における長さと、前記補助電磁石のビー
ム進行方向における長さとが実質的に等しく、前記ビー
ム偏向分離用セプタム電磁石の、前記第１のビーム偏向
磁極空隙及び前記第２のビーム偏向磁極空隙における磁
場の絶対値と、前記補助電磁石における磁場の絶対値と
が実質的に等しいことを特徴とする、請求項６に記載の
ビーム偏向分離用電磁石。 - 【請求項８】 前記補助電磁石は、第１の補助電磁石と
第２の補助電磁石とからなり、前記第１の補助電磁石を
前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石のビーム進行方向
に対する前方部に配置するとともに、前記第２の補助電
磁石を前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石のビーム進
行方向に対する後方部に配置したことを特徴とする、請
求項５に記載のビーム偏向分離用電磁石。 - 【請求項９】 前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石
の、前記第１のビーム偏向磁極空隙及び前記第２のビー
ム偏向磁極空隙における磁場の絶対値が互いに等しいこ
とを特徴とする、請求項８に記載のビーム偏向分離用電
磁石。 - 【請求項１０】 前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石
のビーム進行方向における長さと、前記第１の補助電磁
石のビーム進行方向における長さ及び前記第２の補助電
磁石のビーム進行方向における長さの合計とが実質的に
等しく、前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石の、前記
第１のビーム偏向磁極空隙及び前記第２のビーム偏向磁
極空隙における磁場の絶対値と、前記第１の補助電磁石
内における磁場の絶対値と、前記第２の補助電磁石内に
おける磁場の絶対値とが互いに等しいことを特徴とす
る、請求項９に記載のビーム偏向分離用電磁石。 - 【請求項１１】 前記第１の補助電極の前記ビーム進行
方向における長さと、前記第２の補助電極の前記ビーム
進行方向における長さとが実質的に等しく、それぞれ前
記ビーム偏向分離用セプタム電磁石の前記ビーム進行方
向における長さの実質的に１／２であることを特徴とす
る、請求項８〜１０のいずれか一に記載のビーム偏向分
離用電磁石。 - 【請求項１２】 前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石
の前記第１の偏向磁極空隙は、ビーム取り出し用として
用いることを特徴とする、請求項５〜１１のいずれか一
に記載のビーム偏向分離用電磁石。 - 【請求項１３】 前記ビーム偏向分離用セプタム電磁石
の前記第１の偏向磁極空隙は、ビーム入射用として用い
ることを特徴とする、請求項５〜１１のいずれか一に記
載のビーム偏向分離用電磁石。 - 【請求項１４】 セプタム電磁石内をセプタム導体によ
って第１のビーム偏向磁極空隙と第２のビーム偏向磁極
空隙とに分割し、前記セプタム導体を含むコイルに所定
の電流を流すことによって、前記第１のビーム偏向磁極
空隙及び前記第２のビーム偏向磁極空隙において互いに
逆向きの磁場を発生させ、前記第１のビーム偏向磁極空
隙を通過するビームと前記第２のビーム偏向磁極空隙を
通過するビームとを、それぞれ所定の角度で互いに逆方
向に偏向させることを特徴とする、ビーム偏向方法。 - 【請求項１５】 前記セプタム電磁石に加えて補助電極
を設け、前記セプタム電磁石の、前記第２のビーム偏向
磁極空隙を通過する前記偏向されたビームを、前記補助
電磁石を通過させることにより前記偏向を打ち消すよう
にすることを特徴とする、請求項１４に記載のビーム偏
向方法。 - 【請求項１６】 前記セプタム電磁石の前記第１のビー
ム偏向磁極空隙をビーム取り出し用として用いることを
特徴とする、請求項１４又は１５に記載のビーム偏向方
法。 - 【請求項１７】 前記セプタム電磁石の前記第１のビー
ム偏向磁極空隙をビーム入射用として用いることを特徴
とする、請求項１４又は１５に記載のビーム偏向方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001064712A JP3488915B2 (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | ビーム偏向分離用セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁石、及びビーム偏向方法 |
| EP02251480A EP1239709A3 (en) | 2001-03-08 | 2002-03-04 | Septum electromagnet for deflecting and splitting a beam, electromagnet for deflecting and splitting a beam, and method for deflecting a beam |
| CNB021069115A CN1222958C (zh) | 2001-03-08 | 2002-03-07 | 偏转和分裂束的切隔电磁铁、电磁铁、及偏转束的方法 |
| RU2002106203/09A RU2222122C2 (ru) | 2001-03-08 | 2002-03-07 | Электромагнит для управления пучком (варианты) и способ управления пучком с его использованием |
| US10/094,415 US6633039B2 (en) | 2001-03-08 | 2002-03-08 | Electromagnets for and method of deflecting and splitting a particle beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001064712A JP3488915B2 (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | ビーム偏向分離用セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁石、及びビーム偏向方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002270397A true JP2002270397A (ja) | 2002-09-20 |
| JP3488915B2 JP3488915B2 (ja) | 2004-01-19 |
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ID=18923493
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001064712A Expired - Lifetime JP3488915B2 (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | ビーム偏向分離用セプタム電磁石、ビーム偏向分離用電磁石、及びビーム偏向方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1239709A3 (ja) |
| JP (1) | JP3488915B2 (ja) |
| CN (1) | CN1222958C (ja) |
| RU (1) | RU2222122C2 (ja) |
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| CN103140013A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-06-05 | 江苏海明医疗器械有限公司 | 高能电子束消色散偏转装置 |
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