JP2018113161A

JP2018113161A - 超伝導電磁石装置及び超伝導電磁石装置における磁場補正方法

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Publication number: JP2018113161A
Application number: JP2017002720A
Authority: JP
Inventors: 村田　幸弘; Yukihiro Murata; 幸弘村田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2037-01-11
Also published as: JP6832711B2

Abstract

【課題】ビーム軌道上の磁場を補正することができ、ビームダクトを貫通する磁極ギャップ間の狭い、特に放射光源用の超伝導電磁石装置及び超伝導電磁石装置における磁場補正方法を提供する。【解決手段】通過する荷電粒子ビームを偏向させる偏向電磁石装置であって、ビーム軌道に対して対向して一対のヨーク３０が配置され、当該ヨークに備えられている磁極に超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅが巻線され、当該ヨークに対して超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅと反対側に磁場補正用シムコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅが配置された構成により、磁極間のビーム軌道上磁場分布を補正するための磁場補正用シムコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅを磁極間以外の場所に設置することが可能となる。【選択図】図５

Description

本発明は、超伝導電磁石装置及び超伝導電磁石装置における磁場補正方法に係り、特に、放射光を発生させる目的で荷電粒子蓄積リング等の装置に挿入される放射光源等に用いることができる超伝導電磁石装置及び超伝導電磁石装置における磁場補正方法に関する。

電子ビームや陽子線などの荷電粒子ビームに対し、ビーム進行方向と垂直な方向に周期的な運動を加えることで放射光を発生させる技術がある。荷電粒子ビームに周期的な運動を加えるために、荷電粒子ビーム軌道内に放射光源を設置する。放射光源に備えられた偏向電磁石によってビーム軌道上に磁場を生成して、ビームダクト内を通過する荷電粒子ビームを偏向し、放射光を発生させる。放射光源としてウィグラーを利用することによって、より強い磁場を生成し、短い波長の放射光を発生させる技術がある。

図１は、放射光源として利用されている５極ウィグラーの一例を示す概念図である。ウィグラーは、ビームダクト８の直線部に沿って、磁極１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅが設置されている。磁極はビーム軌道２０を含む面に対して対称な位置に対となる磁極が設置されるが、ここではいずれか一方を示している。磁極には超伝導コイルが巻き線されており、電流の向きによって磁極間に生成される磁場の向きが決まる。磁極１Ａ側から荷電粒子ビーム２０が入射されると、磁極１Ａ近傍に生成される磁場によってビームが曲げられる。磁極１Ｂには磁極１Ａと逆向きの磁場を生成するように超伝導コイルに電流が流れており、磁極１Ａとは逆向きにビームが曲げられる。同様にして磁極１Ｃ、１Ｄ、１Ｅにおいてもビームが曲げられ、蓄積リングのビーム軌道に戻るように超伝導コイル電流が決められる。磁極１Ｂ、１Ｃ、１Ｄで生成する磁場を強くすることによって、光子エネルギーの高い放射光を得ることができる。磁極１Ａおよび１Ｅは、例えば、磁極１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに比べて磁場強度をおよそ半減させるのが一般的である。これによりビーム軌道をリング軌道に戻すことができる。

特許文献１には、「中央コイルを挟んで配置される両端コイルの磁場強度を小さくして通過距離を長くし、さらに両端コイルの外側に補正コイルを配設して、中央コイル、両端コイルおよび補助コイルにより発生する磁場の電子軌道に沿った積分値と２次積分値をゼロとし、しかも中央コイル位置における発光点を所定の位置に固定するように各電磁電流を調整する」（要約参照）ようにした超電導ウィグラーが記載されている。

このように、特許文献１では、概略、図１の磁極１Ａおよび磁極１Ｅに対応する磁極で役割を担っている、ビーム軌道を蓄積リングビーム軌道に戻す効果を、ウィグラー電磁石以外の電磁石を外部に設置することでビーム変位量を調整する技術を開示していると想定される。

特開平１０−１６３０００号公報

しかしながら、上述のように、近年の蓄積リングでの荷電粒子ビームの低エミッタンス化により、荷電粒子ビーム変位が小さく抑制される傾向にある。これに伴い、磁極ピッチおよび磁極間ギャップが狭くなってきており、磁極、超電導コイルに加え、鉄ヨーク等も含めて真空容器内の極低温環境下に置かれることとなる。この場合、荷電粒子ビームが通る領域であるビームダクトと、超伝導コイル、鉄ヨークおよび磁極との間には熱的な遮蔽が必要であり、更に電磁力に対する支持構造も不可欠であり、磁場補正用のコイルを設置するスペースを確保しにくいという課題が生じてきた。

本発明は、以上の点に鑑み、ビーム軌道上の磁場を補正することができ、ビームダクトを貫通する磁極ギャップ間の狭い、超伝導電磁石装置及び超伝導電磁石装置における磁場補正方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の解決手段によると、
超伝導電磁石装置であって、
荷電粒子ビームを輸送するためのビームダクトを中心に上下に対向して配置される１対のヨークと、
前記１対のヨークの内側に固定され、荷電粒子ビーム軸を含む面を中心に対向して配置された複数対の磁極と、
前記複数対の磁極の各々に巻線され、超伝導線材で形成され、荷電粒子ビーム軸を含む前記面を中心に対向して配置された、複数対の第１コイルと、
前記複数対の第１コイルの各々に対して、前記１対のヨークの外側に、荷電粒子ビーム軸を含む前記面を中心に対向して配置された、荷電粒子ビーム軌道上の磁場を補正するための複数対の第２コイルと、
を備えた超伝導電磁石装置が提供される。

本発明の第２の解決手段によると、
超伝導電磁石装置における磁場補正方法であって、
前記超伝導電磁石装置は、
荷電粒子ビームを輸送するためのビームダクトを中心に上下に対向して配置される１対のヨークと、
前記１対のヨークの内側に固定され、荷電粒子ビーム軸を含む面を中心に対向して配置された複数対の磁極と、
前記複数対の磁極の各々に巻線され、超伝導線材で形成され、荷電粒子ビーム軸を含む前記面を中心に対向して配置された、複数対の第１コイルと、
を備え、
前記複数対の第１コイルにより荷電粒子ビームの軌道を偏向させ、
前記複数対の第１コイルの各々に対して、前記１対のヨークの外側に、荷電粒子ビーム軸を含む前記面を中心に対向して配置された前記複数対の第２コイルのひとつ又は複数を制御することにより、荷電粒子ビーム軌道上の磁場を補正する、
超伝導電磁石装置における磁場補正方法が提供される。

本発明によると、ビーム軌道上の磁場を補正することができ、ビームダクトを貫通する磁極ギャップ間の狭い、超伝導電磁石装置及び超伝導電磁石装置における磁場補正方法を提供することができる。

放射光源の一種であり５ポールで構成されるウィグラーの配置を上部から見た概念図である。本実施例の関連技術の偏向電磁石を偏向軌道に垂直な方向から見た概念断面図である。超伝導コイルと同軸にシムコイルを配置した本実施例の関連技術による偏向電磁石を偏向軌道方向から見た概念断面図である。本発明の第１の実施例である偏向電磁石をビーム軌道軸方向からから見た概観図である。本発明の第１の実施例である偏向電磁石を偏向軌道に垂直な方向から見た概念断面図である。本発明の第１の実施例である偏向電磁石の磁場補正用コイルで生成可能な磁場分布の計算例の説明図である。本発明の第２の実施例である偏向電磁石をビーム軌道軸方向からから見た概観図である。本発明の第２の実施例である偏向電磁石の磁場補正用コイルで生成可能な磁場分布の計算例の説明図である。本発明の第３の実施例である偏向電磁石を偏向軌道に垂直な方向から見た概念断面図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

Ａ．関連技術

例えば、放射光源ウィグラーとしてしばしば用いられる５極型電磁石として図２で示すような偏向電磁石が考えられる。
図２は、荷電粒子ビーム軌道２０を含む、本実施例の関連技術の偏向電磁石の断面図である。偏向電磁石は、電磁石の対称面を中心に対向配置される磁極１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅと、磁場を生成するための磁極１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅにそれぞれ巻線された超伝導コイル対２Ａ，２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ及び磁極１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅを取り付けるための磁性材で作られた鉄ヨーク３０、メイン電源４０を備える。メイン電源４０により、超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅに電流を流すことによって、磁極１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅの間に磁場（磁力線６）を生成する。この磁場は鉄ヨーク３０、磁極１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅおよび磁極間隙を介して閉じた磁気回路を形成する。実際に製作される偏向電磁石においては、前述の磁極間磁場は超伝導コイルの製作誤差、設置誤差などにより、設計時磁場との差異（誤差磁場）が生じる場合が想定される。

図３は、超伝導コイルと同軸にシムコイルを配置した、本実施例の関連技術による偏向電磁石を偏向軌道方向から見た概念断面図である。
上述のような誤差を低減するため、図３に示すように、磁場補正用シムコイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅを超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅに近接して設置する方法が知られている。磁場補正用シムコイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅには別途電源である電流調整部４５が接続され、電流調整部４５により、電流値を調整して上述の誤差磁場を補正する。

Ｂ．概要

しかしながら、上述のように、近年の蓄積リングでの荷電粒子ビームの低エミッタンス化により、荷電粒子ビーム変位が小さく抑制される傾向にある。これに伴い、磁極ピッチおよび磁極間ギャップが狭くなってきており、磁極１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、超電導コイル２Ａ，２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ及び磁場補正用シムコイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅに加え、鉄ヨーク３０も含めて真空容器７内の極低温環境下に置かれることとなる。この場合、荷電粒子ビーム２０が通る領域であるビームダクト８と、超伝導コイル２Ａ，２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、鉄ヨーク３０および磁極１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅとの間には熱的な遮蔽が必要であり、更に電磁力に対する支持構造も不可欠であり、上述した磁場補正用シムコイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅを設置するスペースを確保しにくいという課題が生じてきた。

本実施例に係る偏向電磁石は、特に、上述の関連技術の偏向電磁石で示した磁場補正用シムコイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅを、鉄ヨーク３０の外側に設置したものである。これにより、磁極１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅを更に荷電粒子ビーム寄りに設置可能となり、磁極間ギャップを狭くすることができる。磁場補正用シムコイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅにより生成される磁場は、関連技術の偏向電磁石では荷電粒子ビーム軌道上に直接磁場を生成していたが、磁場補正用シムコイルにより生成される磁場は遮蔽され、ビーム軌道上に生成される磁場は大きく低減してしまう。これに対して、本実施例では、磁場補正用シムコイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅを鉄ヨーク３０の外側に設置することにより、ビーム軌道上に磁場を生成するのではなく、鉄ヨーク３０の磁化分布を磁場補正用シムコイルによって調整し、間接的に超伝導コイル２Ａ，２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅがビーム軌道上に生成する磁場を調整する。

本実施例によれば、ビーム軌道上磁場を補正するための磁場補正用シムコイルを磁極間ギャップ以外の場所に設置することができるため、磁極間ギャップをより狭くすることができる。

Ｃ．実施例１

本発明の好適な第１の実施例である放射光源用電磁石を説明する。
図４に、本実施例の放射光源用電磁石に関する、ビーム軸方向（ビーム軌道方向）からみた外観図を示す。荷電粒子ビームが通過するビームダクト８が超伝導コイル２Ａの間隙部を貫通するように設置される。超伝導コイル２Ａの外側には鉄ヨーク３０が配置されており、鉄ヨーク３０を挟んで超伝導コイル２Ａの反対側に磁場補正用シムコイル４Ａが配置されている。図４では超伝導コイル２Ａおよび磁場補正用シムコイル４Ａのみが見えているが、実際には複数のコイルがビーム軸方向に配置されている。

図５は、放射光源用電磁石を、当該電磁石の対称面内であって荷電粒子ビーム軸に垂直な方向からみた図である。ただし、各超伝導コイルの配置がわかるように、鉄ヨーク３０の一部を図示していない。なお、電流調整部５０は、磁場補正用コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅにそれぞれ接続され、メイン電源４０は、超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅにそれぞれ接続される。
メイン電源４０により、超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅに電流を流すことで磁場が生成される。超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅはこの順序でコイル電流の向きが交互に逆転しており、磁力線６を描くと、荷電粒子ビーム軸上での磁場の向きは隣り合う磁極で反転した関係となる。
ここで、磁極１Ｃおよび超伝導コイル２Ｃで生成される磁場に、設計値との差異が生じたと仮定する。この差異を補正するため、電流調整部５０により、磁場補正用シムコイル４Ｃに電流を流すと、生成される磁場の磁力線は磁力線６´のようになる。超伝導コイル２Ｃで生成される磁場の磁力線は、磁場補正前の図２の磁力線６に対して、磁力線６´に押されるように磁路が変形する。これにより、結果的に磁力線６の磁気抵抗が変化して、超伝導コイル２Ｃおよび磁極１Ｃで生成されるビーム軸上磁場を変化させることができる。

図６は、本発明の第１の実施例である偏向電磁石の磁場補正用コイルで生成可能な磁場分布の計算例の説明図である。
本磁場補正で具体的に生成される磁場について、第１の実施例を解析モデル化して磁場を算出した。図６は超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅおよび磁場補正用シムコイル４Ｃに通電した際に生成される磁場分布から、超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅのみに通電した磁場分布を差し引いた荷電粒子ビーム軸上の磁場分布を示している。つまり磁場補正用シムコイル４Ｃに通電したことによる、ビーム軸上磁場への影響を示している。横軸は図５でのビーム軸２０の位置（磁石対称面内の荷電粒子ビーム軸と垂直方向の位置（ｍ））に相当し、縦軸は、磁場補正用シムコイル通電により生成される磁場（Ｔ）に相当する。磁場補正用シムコイル４Ｃの中心位置は横軸の原点である。磁場補正用コイル４Ｃが生成する磁力線６´により、磁力線６が通過する磁路の幅が制限され、結果的に磁気抵抗が上昇することで磁場強度が低下していることがわかる。本実施例での磁場補正を実施するためには、例えば、磁場補正する磁極での磁場が設計値よりも高くなるように超伝導コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅに流す電流値を決定し、磁場補正用コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅに通電することで設計値に近づける補正が可能となる。

本実施例の磁場補正用シムコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅは、一例としてレーストラック状としたが、磁極の長手方向に上記磁場補正用シムコイルが配列されていれば、コイル形状はレーストラック形状に特定しない。また、荷電粒子ビームが通過する間隙を介して上下に対向して配置される一対の鉄ヨーク３０は、非磁性体からなる支持部材で連結されることで、より効果的にビーム軌道上に磁場を生成することができる。

Ｄ．実施例２

図７は、本発明の第２の実施例である偏向電磁石をビーム軌道軸方向からから見た概観図である。
以下に本発明の好適な第２の実施例である放射光源用電磁石を、図７を用いて説明する。
実施例１の磁場補正用シムコイルは、図４に示したように、レーストラック形状の超伝導コイルの直線長がほぼ同等となるようなコイル形状としたが、本実施例では、直線長に複数個の磁場補正用シムコイルに区分して設置されている。図７では、例えば磁場補正用シムコイル４Ａがシムコイル４１Ａ、４２Ａの二つに区分され、設置されている。

図８は、本発明の第２の実施例である偏向電磁石の磁場補正用コイルで生成可能な磁場分布の計算例の説明図である。
この体系において、電流調整部５０により磁場補正用シムコイル４１Ａ、４２Ａにそれぞれ逆向きの電流を流すことで、図８に示すように磁力線６´が生成される。横軸は図５でのビーム軸２０の位置（磁石対称面内の荷電粒子ビーム軸と垂直方向の位置）に相当し、縦軸は、磁場補正用シムコイル通電により生成される磁場（Ｔ）に相当する。この磁力線の向きと超伝導コイル２Ａが生成する磁力線の向きとが一致する場合と反対向きの場合とで、ビーム軸上に生成される磁場強度に差異を生じさせることができる。この補正は、例えば以下の場合に利用できる。例えば超伝導コイル２Ａの中心軸が磁極１Ａの中心軸に対して傾いて設置された場合、ビーム軸上でレーストラックの直線部方向に磁場勾配分布が生じる。当該方向の磁場勾配は、ビーム軸上磁場のスキュー成分に影響を与えるため、磁場を補正する必要がある。磁場調整用シムコイルを複数個に分割することで、超伝導コイル設置誤差による磁場補正を可能とする。なお、磁場勾配分布の方向及び分布形状等は適宜定めることもできる。

Ｅ．実施例３

図９は、本発明の第３の実施例である偏向電磁石を偏向軌道に垂直な方向から見た概念断面図である。なお、電流調整部５０は、各磁場補正用コイル（４Ｂ’、４Ｄ’等）にそれぞれ接続され、メイン電源４０は、各超伝導コイルにそれぞれ接続される。
以下に、本発明の好適な第３の実施例である放射光源用電磁石を、図９を用いて説明する。
本実施例の磁場補正用シムコイルは、円筒状の筒に納められており、円筒軸を固定して回転可能な構造となっている。駆動部６０は、各筒を回転制御する。超伝導電磁石のような強磁場下では、磁性材は電磁力に吸引されて物理的に動かすことは、その強い電磁力に対向して駆動する機構を考える上で現実的ではない。大がかりな駆動部を設けることは、超伝導電磁石への不用意な入熱を増やす要因となりうる。しかしながら、磁場補正用シムコイルが磁化していなければ超伝導電磁石による強磁場下においても物理的に動かすことは可能である。磁場補正用シムコイルは励消磁が可能であるため、例えば磁場補正時にのみ励磁し、磁場補正用コイル位置を調整する際には消磁することができる。図９は磁場補正用シムコイル４Ｂ´、４Ｄ´を励磁して磁場調整する概念図を示している。シムコイル電流のみによる磁場補正だけでなく、シムコイル位置を調整可能とすることで更に高精度に磁場微調整を可能とする。
なお、円筒状の筒に限らず四角柱等の適宜の構成をすることができ、また回転可能の他、角度調整又は移動可能としてもよい。

Ｆ・付記

以上、本発明について複数の実施形態を挙げて説明したが、本発明の実施形態は上記に挙げた例の形態に限られるものではなく、発明の要旨を越えない範囲において任意に変更を加えてよい。例えば磁極数は5個に限られるものではなく、5個以上であってもよい。またビームダクト８の断面形状も矩形に限られるものではなく、利用状況に応じたものを採用してよい。
また、蓄積リング以外の円形加速器や直線加速器等の適宜の装置の光源としても適用可能である。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ磁極
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ超伝導コイル
２０ビーム軌道
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ超伝導コイル
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ磁場補正用シムコイル
３０鉄ヨーク
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ磁場補正用シムコイル
４Ｂ´、４Ｄ´ 回転機構を備えた磁場補正用シムコイル
４１Ａ、４２Ａ分割された磁場補正用シムコイル
６、６´ 磁力線
７真空容器
８ビームダクト

Claims

超伝導電磁石装置であって、
荷電粒子ビームを輸送するためのビームダクトを中心に上下に対向して配置される１対のヨークと、
前記１対のヨークの内側に固定され、荷電粒子ビーム軸を含む面を中心に対向して配置された複数対の磁極と、
前記複数対の磁極の各々に巻線され、超伝導線材で形成され、荷電粒子ビーム軸を含む前記面を中心に対向して配置された、複数対の第１コイルと、
前記複数対の第１コイルの各々に対して、前記１対のヨークの外側に、荷電粒子ビーム軸を含む前記面を中心に対向して配置された、荷電粒子ビーム軌道上の磁場を補正するための複数対の第２コイルと、
を備えた超伝導電磁石装置。
請求項１に記載の超伝導電磁石装置において、
前記複数対の第１コイルにより荷電粒子ビームの軌道を偏向させるためのメイン電源と、
前記複数対の第２コイルのひとつ又は複数を制御することにより、荷電粒子ビーム軌道上の磁場を補正させるための電流調整部と、
を、さらに備えた超伝導電磁石装置。
請求項２に記載の超伝導電磁石装置において、
前記電流調整部は、前記複数対の第２コイルのいずれかひとつ又は複数が生成する磁力線により、前記複数対の第１コイルのいずれかひとつ又は複数による磁力線の磁場強度を低下させることにより、荷電粒子ビーム軌道上の磁場を補正することを特徴とする超伝導電磁石装置。
請求項１に記載の超伝導電磁石装置において、
前記複数対の第２コイルが前記複数対の第１コイルよりも多く分割されていることを特徴とする超伝導電磁石装置。
請求項１に記載の超伝導電磁石装置において、
前記複数対の第２コイルの各々は、荷電粒子ビーム軸と垂直方向に複数対の磁場補正用シムコイルを有することを特徴とする超伝導電磁石装置。
請求項５に記載の超伝導電磁石装置において、
前記複数対の第１コイルにより荷電粒子ビームの軌道を偏向させるためのメイン電源と、
前記複数対の磁場補正用シムコイルのひとつ又は複数を制御することにより、荷電粒子ビーム軌道上の磁場を補正させるための電流調整部と、
を、さらに備えた超伝導電磁石装置。
請求項６に記載の超伝導電磁石装置において、
前記電流調整部は、前記複数対の磁場補正用シムコイルに逆向きの電流を流すことで、荷電粒子ビーム軸と垂直方向の磁場勾配分布を補正する、
ことを特徴とする超伝導電磁石装置。
請求項１に記載の超伝導電磁石装置において、
前記複数対の第２コイルは、回転駆動可能又は角度調整可能又は移動可能な機構を備えたことを特徴とする超伝導電磁石装置。
請求項８に記載の超伝導電磁石装置において、
前記複数対の第２コイルは、円筒状回転体に収納され、円筒軸の周りに回転可能な機構を備えたことを特徴とする超伝導電磁石装置。
請求項８に記載の超伝導電磁石装置において、
前記複数対の第２コイルを、回転駆動又は角度調整又は移動するための駆動部を、さらに備えたことを特徴とする超伝導電磁石装置。
請求項１０に記載の超伝導電磁石装置において、
前記複数対の第１コイルにより荷電粒子ビームの軌道を偏向させるためのメイン電源と、
前記複数対の第２コイルのひとつ又は複数を制御することにより、荷電粒子ビーム軌道上の磁場を補正させるための電流調整部と、
を、さらに備えた超伝導電磁石装置。
請求項１１に記載の超伝導電磁石装置において、
前記電流調整部は、前記複数対の第２コイルを、回転駆動又は角度調整又は移動する際には消磁し、磁場補正の際には励磁することを特徴とする超伝導電磁石装置。
超伝導電磁石装置における磁場補正方法であって、
前記超伝導電磁石装置は、
荷電粒子ビームを輸送するためのビームダクトを中心に上下に対向して配置される１対のヨークと、
前記１対のヨークの内側に固定され、荷電粒子ビーム軸を含む面を中心に対向して配置された複数対の磁極と、
前記複数対の磁極の各々に巻線され、超伝導線材で形成され、荷電粒子ビーム軸を含む前記面を中心に対向して配置された、複数対の第１コイルと、
を備え、
前記複数対の第１コイルにより荷電粒子ビームの軌道を偏向させ、
前記複数対の第１コイルの各々に対して、前記１対のヨークの外側に、荷電粒子ビーム軸を含む前記面を中心に対向して配置された前記複数対の第２コイルのひとつ又は複数を制御することにより、荷電粒子ビーム軌道上の磁場を補正する、
超伝導電磁石装置における磁場補正方法。