JP2511990B2 - Deflection magnet and its excitation device - Google Patents

Deflection magnet and its excitation device

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JP2511990B2 JP18100287A JP18100287A JP2511990B2 JP 2511990 B2 JP2511990 B2 JP 2511990B2 JP 18100287 A JP18100287 A JP 18100287A JP 18100287 A JP18100287 A JP 18100287A JP 2511990 B2 JP2511990 B2 JP 2511990B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は偏向マグネツト、及びその励磁装置に係り、
特に、シンクロトロン放射光の発生を目的とする電子シ
ンクロトロン、または電子蓄積リングに好適な偏向マグ
ネツト、及びその励磁装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a deflection magnet and its exciting device,
In particular, the present invention relates to an electron synchrotron intended to generate synchrotron radiation, or a deflection magnet suitable for an electron storage ring, and an exciting device therefor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、磁極付き鉄心と励磁コイル(超電導コイル)を
組み合せた方式の超電導偏向マグネツトにおける偏向磁
場の補正方法としては、励磁コイル(超電導コイル)を
多層に分割してそれぞれ独立に励磁する方法や、磁極面
に凹凸を設ける方法が知られている。なおこの種の磁場
補正方法に関する文献としては、例えば、エフ・アール
・ハソン他、多重テラエレクトロンボルト蓄積リング用
超フエライトマグネツトの設計、高エネルギ加速に関す
る第12回国際会議議事録(F.R.HUSON,etal,DESIGN OF S
UPERFERRIC MAGNETS FOR A MULTI-TeV STORAGE RING,PR
OCEEDINGS OF THE 12TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON
HIGH-ENERGY ACCELERATORS)が挙げられる。
Conventionally, as a method of correcting a deflection magnetic field in a superconducting deflection magnet which is a combination of an iron core with magnetic poles and an exciting coil (superconducting coil), the exciting coil (superconducting coil) is divided into multiple layers and excited independently. A method of providing unevenness on the surface is known. Note that as a literature on this type of magnetic field correction method, for example, F. R. Hason et al., Minutes of the 12th International Conference on the design of ultraferrite magnets for multiple teraelectron bolt storage rings and high energy acceleration (FRHUSON, et al. , DESIGN OF S
UPERFERRIC MAGNETS FOR A MULTI-TeV STORAGE RING, PR
OCEEDINGS OF THE 12TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON
HIGH-ENERGY ACCELERATORS).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来の磁場補正方法は、巨大加速器用偏向マグネ
ツトを対象とするもので、偏向マグネツトにおける粒子
の偏向角が数m rad程度と非常に小さく、偏向マグネツ
トの形状はほぼ直線状になつている。しかし、同様の補
正方法をシンクロトロン放射光(以下放射光という)の
発生を目的とする小型電子蓄積リング用の超電導偏向マ
グネツトに適用する場合、偏向マグネツトの形状が直線
状から扇形になること、および荷電粒子ビームの接線方
向にのびた放射光導出用ビームラインと励磁コイル(超
電導コイル)の空間的な干渉を避けるために超電導コイ
ルを荷電粒子ビームの軌道面と垂直方向に分離しなけれ
ばならず巻線配置範囲が大きく制限されることといつた
問題があり、上記の従来方法による偏向磁場の補正を困
難にしている。
The conventional magnetic field correction method described above is intended for a deflection magnet for a giant accelerator. The deflection angle of particles in the deflection magnet is as small as several m rad, and the shape of the deflection magnet is almost linear. However, when the same correction method is applied to a superconducting deflection magnet for a small electron storage ring for the purpose of generating synchrotron radiation (hereinafter referred to as radiation), the deflection magnet changes from linear to fan-shaped. And the superconducting coil must be separated in the direction perpendicular to the orbital plane of the charged particle beam in order to avoid spatial interference between the beam line for radiating the synchrotron radiation of the charged particle beam and the exciting coil (superconducting coil). There is a problem that the winding arrangement range is greatly limited, and it is difficult to correct the deflection magnetic field by the above-mentioned conventional method.

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的と
するところは偏向磁場の補正を簡単に行うことのできる
小型電子蓄積リングに好適な偏向マグネツト、及びその
励磁装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a deflection magnet suitable for a small electron storage ring that can easily correct the deflection magnetic field, and an excitation device for the deflection magnet. is there.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点は、鉄心の対向する磁極面のそれぞれに、
鉄心に設けられた対向する磁極間に荷電粒子ビームを蓄
積するための真空チエンバをはさむよう磁場補正コイル
を配置した偏向マグネツト、及び内部に対向する磁極を
有すると共に、該対向する磁極間に荷電粒子ビームを蓄
積するための真空チエンバが設置されるギヤツプを形成
する水平断面がほぼ扇形、若しくは半円形状の鉄心と、
該鉄心の磁極間のギヤツプに偏向磁場を発生させる上下
一対の励磁コイルと、該励磁コイルに電流を供給する励
磁コイル用電源と、前記鉄心の対向する磁極面のそれぞ
れに前記真空チエンバをはさむよう設置された磁場補正
コイルと、該磁場補正コイルに電流を供給する磁場補正
コイル用電源と、前記励磁コイルの電流を検出する電流
検出器と、該電流検出器で検出した電流値、及びこの電
流値に対する前記磁場補正コイルの励磁パターンを記憶
する記憶装置と、検出した前記励磁コイルの電流値と記
憶装置の記憶データに基づき前記磁場補正コイルの電流
値を決定し、前記磁場補正コイル電源に前記磁場補正コ
イルに供給する電流値を指令する電流指令装置とを備え
ている偏向マグネツトの励磁装置とすることにより解決
される。
The above-mentioned problems are caused by the facing magnetic pole faces of the iron core.
A deflection magnet in which a magnetic field correction coil is arranged so as to sandwich a vacuum chamber for accumulating a charged particle beam between opposing magnetic poles provided in an iron core, and an internal magnetic pole facing each other are provided, and charged particles are provided between the opposing magnetic poles. An iron core having a substantially fan-shaped or semi-circular horizontal cross section that forms a gear cup in which a vacuum chamber for accumulating a beam is installed.
A pair of upper and lower exciting coils for generating a deflection magnetic field in the gear between the magnetic poles of the iron core, a power source for the exciting coil for supplying a current to the exciting coil, and the vacuum chains are respectively sandwiched between the facing magnetic pole faces of the iron core. A magnetic field correction coil installed, a magnetic field correction coil power supply for supplying a current to the magnetic field correction coil, a current detector for detecting the current of the exciting coil, a current value detected by the current detector, and this current A storage device that stores an excitation pattern of the magnetic field correction coil with respect to a value, a current value of the magnetic field correction coil is determined based on the detected current value of the excitation coil and storage data of the storage device, and the magnetic field correction coil power supply is configured to This is solved by using a deflection magnet excitation device provided with a current command device that commands a current value supplied to the magnetic field correction coil.

〔作用〕[Action]

本発明では偏向マグネツトによる偏向磁場を所定値以
下の均一度とするため、対向する磁極面のそれぞれに平
行に設けた磁場補正コイルによつて、偏向磁場の不均一
な磁場を打消す磁場を発生させて偏向磁場を所定値以下
の均一度に保つことにより、所期の目的が達成される。
In the present invention, since the deflection magnetic field by the deflection magnet is made to have a homogeneity of a predetermined value or less, a magnetic field correction coil provided in parallel to each of the facing magnetic pole faces generates a magnetic field for canceling the non-uniform magnetic field of the deflection magnetic field. By maintaining the deflection magnetic field to have a homogeneity of a predetermined value or less, the intended purpose is achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を第1図〜第22図を用いて説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1実施例 第1図は偏向マグネツトの断面図であり第2図のA−
A断面を示す。磁場補正コイル1の断面は横に細長く、
鉄心8の内部に設けた磁極10a,10b間のギヤツプに真空
チエンバ3をはさんで配置されている。上側の磁場補正
コイル1aと下側の磁場補正コイル1bの断面形状は、荷電
粒子ビーム6の軌道面に対して対称になつている。磁極
10a,10bの両側には励磁コイル(超電導コイル)9を内
蔵するクライオスタツト4が配置され、ビームライン5
のスペースを確保するために上下に分離してある。鉄心
8および励磁コイル(超電導コイル)9a,9bの断面は磁
場補正コイル1と同様に荷電粒子ビーム6の軌道面と対
称である。鉄心8は、上下の超電導コイル9a,9bを取り
囲む構造となつており、磁極10a,10bのギヤツプに偏向
磁場を発生するように磁気回路を形成する。鉄心8の外
側リターンヨークの所々には、トンネル11が設けてあ
り、真空チエンバ3と接続されたビームライン5が鉄心
8の外部へ伸びている。放射光7はビームライン5を通
つて導出される。
First Embodiment FIG. 1 is a sectional view of a deflecting magnet, which is taken along line A- of FIG.
A section is shown. The cross section of the magnetic field correction coil 1 is elongated horizontally,
A vacuum chamber 3 is arranged between the magnetic poles 10a and 10b provided inside the iron core 8 with a gear gap. The cross-sectional shapes of the upper magnetic field correction coil 1a and the lower magnetic field correction coil 1b are symmetrical with respect to the orbital plane of the charged particle beam 6. Magnetic pole
A cryostat 4 having a built-in exciting coil (superconducting coil) 9 is arranged on both sides of 10a and 10b, and a beamline 5
It is separated into upper and lower parts to secure space. The cross sections of the iron core 8 and the exciting coils (superconducting coils) 9a and 9b are symmetrical with the orbital plane of the charged particle beam 6 as in the magnetic field correction coil 1. The iron core 8 has a structure surrounding the upper and lower superconducting coils 9a and 9b, and forms a magnetic circuit so as to generate a deflection magnetic field in the gears of the magnetic poles 10a and 10b. A tunnel 11 is provided in each of the outer return yokes of the iron core 8, and a beam line 5 connected to the vacuum chamber 3 extends to the outside of the iron core 8. The emitted light 7 is emitted through the beam line 5.

第2図は、小型電子蓄積リングの偏向マグネツトの平
面図である。磁場補正コイル1は真空チエンバ3の中を
通過する荷電粒子ビーム6の軌道と平行に配置してあ
り、鉄心8の端部から張り出した磁場補正コイル1の両
端に素線の接続ボツクス2が取り付けてある。磁場補正
コイル1は真空チエンバ3の上下に位置し全部で2個あ
る。磁場補正コイル1の両側には励磁コイル(超電導コ
イル)を内蔵した半円状のクライオスタツト4を配置し
てある。クライオスタツト4は、荷電粒子ビーム6の接
線方向に放出される放射光7を鉄心8の外部へ導出する
ためのビームライン5をはさんで上下に2個ある。
FIG. 2 is a plan view of the deflection magnet of the small electron storage ring. The magnetic field correction coil 1 is arranged parallel to the trajectory of the charged particle beam 6 passing through the vacuum chamber 3, and the connecting boxes 2 of the wire are attached to both ends of the magnetic field correction coil 1 protruding from the end of the iron core 8. There is. There are two magnetic field correction coils 1 above and below the vacuum chamber 3. On both sides of the magnetic field correction coil 1, there are arranged semicircular cryostats 4 incorporating an exciting coil (superconducting coil). There are two cryostats 4 above and below a beam line 5 for guiding the radiation 7 emitted in the tangential direction of the charged particle beam 6 to the outside of the iron core 8.

第3図は磁場補正コイル1の断面図である。磁場補正
コイル1は磁極10の磁極面に密着して配置される。磁場
補正コイル1の素線12は巻枠14に巻きつけられ所々に素
線12の配置を調整するためのスペーサ13を設ける。巻き
つけられた素線12は、巻枠14により上下から挟みつけら
れ平板状に成形されている。素線12の配置は、後に詳し
く説明するが、計算機による最適化によつて決まり、均
一磁場空間15の大きさ、補正すべき磁場分布の形状、磁
場補正コイル1の配置が可能な空間の寸法などによつて
決まる。第3図に示した素線12の配置は4極あるいは6
極磁場の補正を目的として計算機を用いて最適化した素
線配置を模式的に示したものである。
FIG. 3 is a sectional view of the magnetic field correction coil 1. The magnetic field correction coil 1 is arranged in close contact with the magnetic pole surface of the magnetic pole 10. The wire 12 of the magnetic field correction coil 1 is wound around a winding frame 14 and spacers 13 for adjusting the arrangement of the wire 12 are provided in places. The wound wire 12 is sandwiched by a winding frame 14 from above and below and formed into a flat plate shape. The arrangement of the strands 12, which will be described in detail later, is determined by optimization by a computer, and the size of the uniform magnetic field space 15, the shape of the magnetic field distribution to be corrected, and the size of the space where the magnetic field correction coil 1 can be arranged. Etc. The arrangement of the wires 12 shown in FIG. 3 is four poles or six.
It is a diagram schematically showing the wire arrangement optimized by using a computer for the purpose of correcting the polar magnetic field.

4極あるいは6極磁場の磁場補正コイル1では、第3
図に示したように両側の素線群と中央部の素線群の間に
素線12が配置されない空きスペースができる性質があ
る。この性質は後述する第20図および第21図に示す4極
および6極磁場の磁場補正コイルにおける電流分布の概
念図より類推できる。
In the magnetic field correction coil 1 having a 4-pole or 6-pole magnetic field, the third
As shown in the figure, there is a property that there is an empty space in which the strands 12 are not arranged between the strand groups on both sides and the central strand group. This property can be inferred from the conceptual diagram of the current distribution in the magnetic field correction coils for the 4-pole and 6-pole magnetic fields shown in FIGS.

なお、第1実施例では磁場補正コイル1は平板状にな
つているが、さらに複雑な形状であつてもよい。要する
に、磁場補正コイル1を空きスペースに配置できる形状
であればよい。
Although the magnetic field correction coil 1 has a flat plate shape in the first embodiment, it may have a more complicated shape. In short, any shape can be used as long as the magnetic field correction coil 1 can be arranged in an empty space.

第4図は上で述べた性質を利用した磁場補正コイル1
の固定方法を示したものである。磁場補正コイル1は、
第3図に示したスペーサ13部において磁極10とネジ16で
固定される。なお、磁場補正コイル1と真空チエンバ3
に固定してもよい。
FIG. 4 shows a magnetic field correction coil 1 utilizing the above-mentioned properties.
It shows the fixing method of. The magnetic field correction coil 1 is
The magnetic pole 10 and the screw 16 are fixed at the spacer 13 portion shown in FIG. The magnetic field correction coil 1 and the vacuum chamber 3
It may be fixed to.

次に第1実施例の作動について述べるが、これに先だ
ち本発明の原理、すなわち所望の磁場を発生するための
磁場補正コイル1の素線12の配置方法について説明す
る。
Next, the operation of the first embodiment will be described. Prior to this, the principle of the present invention, that is, the method of arranging the wires 12 of the magnetic field correction coil 1 for generating a desired magnetic field will be described.

xおよびyを電子軌道面と直交する平面内の水平およ
び垂直方向の、荷電粒子ビーム6の中心軌道からの変位
座標とし、Bx(x,y)およびBy(x,y)を点(x,y)にお
けるxおよびy方向の磁束密度とし、Byoを偏向磁場の
目標値とする。粒子加速器用の偏向マグネツトでは第17
図に示すように荷電粒子ビームに沿つた幅w、およびこ
れに直交する高さhを有する斜線内の領域(以下、均一
磁場空間と称する)において次に示す(1)式で定義す
る磁場均一度が10-4程度になる必要がある。ここにwお
よびhは蓄積リングのマグネツト配置より求まる定数で
ある。
Let x and y be the displacement coordinates from the central orbit of the charged particle beam 6 in the horizontal and vertical directions in the plane orthogonal to the electron orbit plane, and let B x (x, y) and B y (x, y) be points ( x, y) and the magnetic flux densities in the x and y directions, and B yo is the target value of the deflection magnetic field. No. 17 in deflection magnet for particle accelerator
As shown in the figure, in a region within a diagonal line having a width w along the charged particle beam and a height h orthogonal to this (hereinafter referred to as a uniform magnetic field space), the magnetic field uniformity defined by the following equation (1) is It needs to be around 10 -4 at a time. Here, w and h are constants obtained from the magnet arrangement of the storage ring.

この場合、軌道面上におけるByを荷電粒子ビーム位置
(y=0)で展開した時 By(x,y=0)=Byo(1+ax+bx2+cx3+…)…(2) において、第2項以下が偏向磁場を不均一にする多極磁
場の各成分で、第2項より順に4極,6極,8極磁場……で
ある。また複素表示した磁束密度 B(x,y)=By(x,y)+iBx(x,y) …(3) に対して、これをxy平面の原点、すなわち荷電粒子ビー
ムの位置で展開すると、Bx,Byの多極磁場成分をまとめ
て表示することもできる。
In this case, when B y on the orbital plane is expanded at the charged particle beam position (y = 0), B y (x, y = 0) = B yo (1 + ax + bx 2 + cx 3 + ...) (2) The second and subsequent terms are the components of the multipole magnetic field that make the deflection magnetic field inhomogeneous, and are the 4-pole, 6-pole, and 8-pole magnetic fields in order from the second term. The complex representation the magnetic flux density B (x, y) = B y (x, y) + iB x (x, y) ... (3) with respect to which the xy plane origin, i.e. deployed at the location of the charged particle beam Then, the multipole magnetic field components of B x and B y can be displayed together.

B=By+iBx =Byo(1+aZ+bZ2+cZ3+…) …(4) ここにZ=x+iy,i2=−1である。 B = B y + iB x = B yo (1 + aZ + bZ 2 + cZ 3 + ...) ... (4) where the Z = x + iy, a i 2 = -1.

以上の磁場に関する性質より偏向磁場を補正して均一
磁場空間に一様な磁場を得るためには磁場補正コイルに
よつて次式の磁場B′を発生し誤差磁場を打ち消すよう
にすればよいことがわかる。ただし、通常の場合、高次
項は無視できるので最初の3項程度を取つておけば十分
である。
In order to correct the deflection magnetic field and obtain a uniform magnetic field in the uniform magnetic field space based on the above-mentioned properties related to the magnetic field, it is only necessary to generate the magnetic field B ′ of the following equation by the magnetic field correction coil and cancel the error magnetic field. I understand. However, in normal cases, the higher-order terms can be ignored, so it is sufficient to keep the first three terms.

B′=−Byo(aZ+bZ2+cZ3+…) …(4′) また、(4′)式より磁場の補正に関して多極磁場の
重ね合せの原理が成り立つので、それぞれの多極磁場に
ついて個別に補正する方法がパラメータを最も少なくで
き、合理的であることがわかる。
B - The '= B yo (aZ + bZ 2 + cZ 3 + ...) ... (4'), since (4 ') the principle of superposition of multipole magnetic field is established with respect to the correction of the magnetic field from the equation, separately for each multi-pole magnetic field It can be seen that the method of correcting to 1 can minimize the number of parameters and is rational.

そこで本発明では、以下に述べるように解析的に多極
磁場の発生が保証されている電流の分布をもとに素線12
の配置および電流の向きを決定し、(4′)式の磁場を
得るようにする。
Therefore, in the present invention, as described below, the wires 12 are based on the distribution of the current that is analytically guaranteed to generate a multipole magnetic field.
And the direction of the current are determined so as to obtain the magnetic field of equation (4 ').

第18図および第19図に4極および6極磁場の解析的な
電流分布の例を示す。これらの図において、黒丸●およ
い白丸○は互いに逆向きの、紙面に垂直の方向に無限に
のびた電流を表わし、2n極磁場をその内部に発生させる
ための角度θにおける電流Iは、 I(θ)=kcosnθ …(5) で表わされる。ここにθはx,y平面でx軸から測つた角
度、kは定数である。
18 and 19 show examples of analytic current distributions of 4-pole and 6-pole magnetic fields. In these figures, the black circles ● the good white circles ○ represent the currents that are in opposite directions and extend infinitely in the direction perpendicular to the paper surface, and the current I at the angle θ for generating a 2n-pole magnetic field inside is I ( θ) = kcosnθ (5) Where θ is an angle measured from the x-axis on the x, y plane, and k is a constant.

しかし、小型電子蓄積リング用の超電導偏向マグネツ
トでは放射光導出用のビームラインが真空チエンバに連
結され、荷電粒子ビームの接続方向にのびているので、
第18図,第19図の電流分布を持つコイルを巻くことは不
可能である。そこで第20図および第21図に模式的に示し
た4極および6極磁場発生用の変形コイルを巻線が可能
なスペースに配置することにより上記巻線上の問題を解
消すると共に均一磁場空間に所定の多極磁場を発生させ
るようにした。
However, in the superconducting deflection magnet for the small electron storage ring, the beam line for radiating emitted light is connected to the vacuum chamber and extends in the connecting direction of the charged particle beam.
It is impossible to wind a coil with the current distribution shown in Figs. Therefore, by disposing the deforming coils for generating the 4-pole and 6-pole magnetic fields schematically shown in FIG. 20 and FIG. A predetermined multipole magnetic field was generated.

以上が本発明の原理である。しかし、所望の磁場を発
生できる素線の配置および電流の向きを正確に決めるた
めには更に、計算機を用いた最適化が必要である。すな
わち、第20図および第21図の変形コイルは無限に長いコ
イルを仮定しているが、小型蓄積リングの偏向マグネツ
トでは電子軌道の曲率半径がマグネツト長と同程度の長
さになるので、変形コイルは円弧状と考えるべきであ
る。更に、第20図、第21図の変形コイルにおいて解析的
な電流分布を模擬するだけでは均一磁場空間に所定の多
極磁場を単独に発生できず、これ以外の複数の多極磁場
が無視できない程度に同時に発生するので、補正装置の
制御が難しくなる。
The above is the principle of the present invention. However, in order to accurately determine the arrangement of the wires capable of generating the desired magnetic field and the direction of the current, further optimization using a computer is necessary. That is, the deforming coils in FIGS. 20 and 21 are assumed to be infinitely long coils, but in the deflecting magnet of the small storage ring, the radius of curvature of the electron orbit is about the same as the magnet length, so the deforming coil is deformed. The coil should be considered arcuate. Furthermore, by simply simulating the analytical current distribution in the modified coils of FIGS. 20 and 21, it is not possible to independently generate a predetermined multipole magnetic field in the uniform magnetic field space, and other multipole magnetic fields cannot be ignored. Since they occur at the same time, it is difficult to control the correction device.

第22図は計算機を用いた素線配置の最適化モデルであ
る。磁場補正コイルを円筒座標のZ軸に関して軸対称な
リング状コイルと考え、素線の配置が可能な範囲をk個
の小コイルに分割して均一磁場空間内に所定の磁場が発
生するように小コイルの電流iを最適化し、これを模擬
するように素線を配置する。こうした方法により、十分
な精度で所定の磁場を発生する素線配置を求めることが
できる。なお、鉄心が磁場補正コイルの磁場に及ぼす影
響については考慮する必要はない。これは励磁コイル
(超電導コイル)によつて磁極が強く飽和しているの
で、磁極の比透磁率が空気と同程度になつているからで
ある。また、上述の素線配置の最適化の方法において、
磁場補正コイルが均一磁場空間内に作る磁場としては、
単独の多極磁場のみならず、複数の多極磁場の重ね合せ
によつて得られる磁場、すなわち、かなり複雑な分布形
状をもつ磁場も最適化の対象として許される。
Fig. 22 shows an optimization model of wire placement using a computer. The magnetic field correction coil is considered to be an axially symmetric ring-shaped coil with respect to the Z axis of the cylindrical coordinates, and the range in which the wires can be arranged is divided into k small coils so that a predetermined magnetic field is generated in the uniform magnetic field space. The current i of the small coil is optimized and the strands are arranged so as to simulate this. With such a method, it is possible to obtain the arrangement of the element wires that generate a predetermined magnetic field with sufficient accuracy. It is not necessary to consider the influence of the iron core on the magnetic field of the magnetic field correction coil. This is because the magnetic pole is strongly saturated by the exciting coil (superconducting coil), so that the relative magnetic permeability of the magnetic pole is about the same as that of air. Further, in the above-described method of optimizing the wire arrangement,
As the magnetic field created by the magnetic field correction coil in the uniform magnetic field space,
Not only a single multipole magnetic field but also a magnetic field obtained by superimposing a plurality of multipole magnetic fields, that is, a magnetic field having a fairly complicated distribution shape is allowed as an optimization target.

以上で説明したように、所望の分布形状をもつ磁場を
発生できるように素線の配置を最適化した磁場補正コイ
ルを磁極面間の空隙部に配置し、素線を偏向マグネツト
の両端において所定の素線電流の向きとなるように接続
し、これを励磁することにより均一磁場空間に所望の補
正磁場が得られる。
As described above, a magnetic field correction coil in which the arrangement of the wires is optimized so that a magnetic field having a desired distribution shape can be generated is arranged in the gap between the magnetic pole faces, and the wires are arranged at predetermined positions at both ends of the deflection magnet. A desired correction magnetic field can be obtained in the uniform magnetic field space by connecting the element wires so that they are oriented in the same direction and exciting them.

次に第1実施例の動作について説明する。第5図は素
線12の接続方法の一例および各素線12の電流の向きを矢
印で示している。第5図の磁場補正コイル1は4極磁場
の補正用コイルを例として示したもので、電流の流れ方
のパターンは第20図に示した4極磁場の磁場補正コイル
における電流分布の概念図と同じである。半円弧状に巻
かれた素線12は、同じ向きに電流が流れる素線ブロツク
17a〜17dにわかれ、これらを磁場補正コイル1の両端に
設けた素線接続ボツクス2において渡り線18を介して同
じ渡りのパターンで接続する。出口線19の一方は電源と
接続され、他方はもう一つの磁場補正コイル1に接続さ
れる。このとき、上下の磁場補正コイル1において電流
の向きは荷電粒子ビーム6の軌道面に関して対称となる
ように接続しなければならない。以上のように磁場補正
コイル1の素線12を接続することにより1個の電源を用
いて磁場補正コイル1を励磁することができる。なお、
6極磁場用の磁場補正コイルについては省略したが、上
記と同様に結線して1個の電源を用いて励磁できる。
Next, the operation of the first embodiment will be described. FIG. 5 shows an example of a method of connecting the wires 12 and the directions of the currents of the wires 12 by arrows. The magnetic field correction coil 1 shown in FIG. 5 shows a quadrupole magnetic field correction coil as an example, and the pattern of current flow is a conceptual diagram of the current distribution in the quadrupole magnetic field correction coil shown in FIG. Is the same as. The wire 12 wound in a semi-circular shape is a wire block in which current flows in the same direction.
17a to 17d, and these are connected in the same crossover pattern via crossover wires 18 in a wire connecting box 2 provided at both ends of the magnetic field correction coil 1. One of the exit lines 19 is connected to the power supply, and the other is connected to the other magnetic field correction coil 1. At this time, the upper and lower magnetic field correction coils 1 must be connected so that the directions of the currents are symmetrical with respect to the orbital plane of the charged particle beam 6. By connecting the strands 12 of the magnetic field correction coil 1 as described above, the magnetic field correction coil 1 can be excited by using one power source. In addition,
Although the magnetic field correction coil for the 6-pole magnetic field is omitted, it can be connected in the same manner as described above and can be excited by using one power source.

第6図は上述の4極磁場用の磁場補正コイル1が作る
磁場の分布を荷電粒子ビーム6の軌道面上について示し
たものである。第6図において、xおよびyは荷電粒子
ビーム6の軌道面と直交する平面内の水平および垂直方
向の、荷電粒子ビーム6の中心軌道からの変位座標と
し、Byは磁束密度のy方向成分である。素線12の配置を
最適化しておくと第6図に示すようにx方向のwの幅で
直線的な分布を持つ磁場、すなわち4極磁場を発生する
ことができる。このとき、均一磁場空間15(第3図参
照)の内部には磁場を複素表示し、Z=x+iy,C2を4
極磁場の強さとして B=By+iBx=C2Z …(6) の4極磁場が発生する。C2は電流に比例するので、通電
々流を調節することにより所望の強さの4極磁場を均一
磁場空間15において打ち消すことが可能となる。ただ
し、補正可能な磁場の強さの上限はコイル温度上昇との
兼ね合いにより決まる。また、6極磁場の補正に関して
も素線の配置を最適化することにより第7図に示すよう
に荷電粒子ビーム6の軌道面上の幅wにおいてはほぼ理
想的な6極磁場を発生することができ、均一磁場空間15
において B=By+iBx=C3Z2 …(7) の分布を持つ。この場合もC3は通電々流に比例するの
で、電流を適切に選ぶことにより所望の強さの6極磁場
を補正することができる。
FIG. 6 shows the distribution of the magnetic field produced by the magnetic field correction coil 1 for the quadrupole magnetic field on the orbital plane of the charged particle beam 6. In FIG. 6, x and y are horizontal and vertical displacement coordinates from the central orbit of the charged particle beam 6 in a plane orthogonal to the orbital plane of the charged particle beam 6, and B y is the y-direction component of the magnetic flux density. Is. By optimizing the arrangement of the strands 12, it is possible to generate a magnetic field having a linear distribution with a width of w in the x direction, that is, a quadrupole magnetic field, as shown in FIG. At this time, the magnetic field is complexly displayed inside the uniform magnetic field space 15 (see FIG. 3), and Z = x + iy, C 2 is 4
Electrode B = B y + iB x = C 2 Z ... 4 -pole magnetic field (6) is generated as the magnetic field strength. Since C 2 is proportional to the current, it is possible to cancel the quadrupole magnetic field of desired strength in the uniform magnetic field space 15 by adjusting the current flow. However, the upper limit of the magnetic field strength that can be corrected is determined in consideration of the rise in coil temperature. Also, regarding the correction of the sextupole magnetic field, by optimizing the arrangement of the strands, a nearly ideal sextupole magnetic field is generated in the width w of the charged particle beam 6 on the orbital plane as shown in FIG. A uniform magnetic field space 15
In having a distribution of B = B y + iB x = C 3 Z 2 ... (7). In this case as well, C 3 is proportional to the energization current, so that a 6-pole magnetic field having a desired strength can be corrected by appropriately selecting the current.

なお、8極以上の多極磁場についても原理的に上記と
同様にして補正可能であるが、偏向マグネツトの誤差磁
場における高次項であり、その影響も少いので説明を省
略する。また、複数の多極磁場を同時に補正する場合に
ついては、本実施例の磁場補正コイルを組み合せて使用
すればよい。
It is to be noted that a multi-pole magnetic field having eight or more poles can be corrected in principle in the same manner as described above, but it is a high-order term in the error magnetic field of the deflection magnet, and its influence is small, so that its explanation is omitted. Further, in the case of simultaneously correcting a plurality of multipolar magnetic fields, the magnetic field correction coils of this embodiment may be used in combination.

第1実施例によれば、多極磁場を磁場補正コイルと1
個の電源によつて所望の磁場に補正できるので、補正装
置の構成および操作が簡単になるという効果もある。
According to the first embodiment, the multipole magnetic field is applied to the magnetic field correction coil 1
Since it is possible to correct the desired magnetic field using the individual power sources, there is also an effect that the structure and operation of the correction device can be simplified.

第2実施例 第8図において、磁場補正コイル1は断面形状の異な
る2種類の素線12a,12b、素線配置の調整用スペーサ1
3、巻枠14より構成される。磁場補正コイル1は真空チ
エンバ3を挟んで磁極10に固定してあり、断面形状は荷
電粒子ビーム6の軌道面に関して対称になつている。2
種類の素線12a,12bは磁場補正コイル1の両端部に設け
た素線接続ボツクス2においてそれぞれ独立に接続さ
れ、別々の電源に接続されている。素線12の接続方法に
ついては第5図と同様なので省略する。第2実施例で
は、素線12aが4極磁場、素線12bが6極磁場の補正用
で、これらを交互に配置するように位置を最適化してあ
る。なお、第8図における素線12の配置は必ずしも正確
なものではなく模式図である。また素線12a,12bの太さ
についても一例を示したにすぎない。
Second Embodiment In FIG. 8, the magnetic field correction coil 1 is composed of two kinds of wires 12a and 12b having different cross-sectional shapes, and a spacer 1 for adjusting the wire arrangement.
3 and reel 14 The magnetic field correction coil 1 is fixed to the magnetic pole 10 with the vacuum chamber 3 interposed therebetween, and the cross-sectional shape is symmetrical with respect to the orbital plane of the charged particle beam 6. Two
The kinds of wires 12a and 12b are independently connected in the wire connection boxes 2 provided at both ends of the magnetic field correction coil 1, and are connected to different power sources. The method of connecting the wires 12 is the same as that in FIG. In the second embodiment, the wire 12a is for correcting a quadrupole magnetic field, and the wire 12b is for correcting a sextupole magnetic field, and the positions are optimized so that these are alternately arranged. It should be noted that the disposition of the strands 12 in FIG. 8 is not necessarily accurate and is a schematic diagram. Further, the thicknesses of the wires 12a and 12b are merely examples.

次に第9図を用いて第2実施例における磁場補正コイ
ル1の通電装置20の構成を詳しく説明し、合せて第2実
施例の作動について述べる。
Next, the configuration of the energizing device 20 for the magnetic field correction coil 1 in the second embodiment will be described in detail with reference to FIG. 9, and the operation of the second embodiment will also be described.

通電装置20は励磁コイル(超電導コイル)9の電流を
測るための電流検出器23、励磁コイル電流に対する各磁
場補正コイルの励磁パターンを記憶する励磁パターン記
憶装置22、測定した励磁コイル電流値より各磁場補正コ
イルの電流値を決定し、各磁場補正コイルの電源に電流
値を指令する電流指令装置21、4極および6極磁場補正
コイル用電源25,26より構成される。電流検出器23によ
つて測定した励磁コイル電流をiとすると、電流指令装
置21は励磁パターン記憶装置22内にあらかじめ記憶させ
ておいた4極磁場補正コイルの電流iqおよび6極磁場補
正コイルの電流isと励磁コイル電流iとの関係式、 iq=fq(i) …(8) is=fs(i) …(9) を用いてiq,isを求め、iq,isの電流を各磁場補正コイル
の素線12a,12bに通電するよう各電源25,26に指令を送
る。以上の動作により、均一磁場空間15の内部に(6)
および(7)式で表わされる4極および6極磁場を重ね
合せた。
The energizing device 20 includes a current detector 23 for measuring the current of the exciting coil (superconducting coil) 9, an exciting pattern storage device 22 for storing the exciting pattern of each magnetic field correction coil with respect to the exciting coil current, and a measured exciting coil current value for each. A current command device 21 for determining the current value of the magnetic field correction coil and instructing the current value to the power supply of each magnetic field correction coil 21 is constituted by four-pole and six-pole magnetic field correction coil power supplies 25 and 26. Assuming that the exciting coil current measured by the current detector 23 is i, the current command device 21 causes the current i q of the 4-pole magnetic field correction coil and the 6-pole magnetic field correction coil stored in advance in the excitation pattern storage device 22. Of the current i s and the exciting coil current i, i q = f q (i) (8) i s = f s (i) (9) is used to obtain i q and i s. q, i s current strands 12a of the magnetic field correction coil, an instruction to each power supply 25 to energize the 12b send. By the above operation, the inside of the uniform magnetic field space 15 (6)
And the 4-pole and 6-pole magnetic fields represented by the equation (7) were superposed.

B=By+iBx=c2Z+c3Z2 …(10) の磁場を発生することができる。ここにZ=x+iy、c2
およびc3は4極および6極磁場の強さで、それぞれiq
よびisに比例する量である。kqおよびksを比例定数とす
ると(10)式は次のように変形できる。
B = the magnetic field B y + iB x = c 2 Z + c 3 Z 2 ... (10) can be generated. Where Z = x + iy, c 2
And c 3 are the quadrupole and sextupole magnetic field strengths, which are proportional to i q and i s , respectively. If k q and k s are proportionality constants, equation (10) can be transformed as follows.

B=By+iBx=kqfq(i)Z+ksfs(i)Z2 …(11) (11)式は、第2実施例の動作を表わす基本式である。
すなわち、励磁コイル電流iに対して(11)式で表わさ
れる磁場を均一磁場空間15内に発生できる。
B = B y + iB x = k q f q (i) Z + k s f s (i) Z 2 (11) Expression (11) is a basic expression representing the operation of the second embodiment.
That is, the magnetic field represented by the equation (11) can be generated in the uniform magnetic field space 15 with respect to the exciting coil current i.

次に、第2実施例の効果を説明するために、鉄磁極付
きの超電導偏向マグネツトの誤差磁場の特性について簡
単に述べる。
Next, in order to explain the effect of the second embodiment, the characteristics of the error magnetic field of the superconducting deflection magnet with iron magnetic poles will be briefly described.

上記偏向マグネツトにおいては、荷電粒子ビーム6の
蓄積時に励磁電流が最大となり、偏向磁場も最大にな
る。このとき、磁極10が作る磁場と励磁コイル(超電導
コイル)9が作る磁場がうまく加算されて、均一な偏向
磁場を作るように磁極10および励磁コイル9の配置を設
計している。ところが、励磁コイル電流が蓄積時の値よ
り小さい状態においては、磁極10の飽和の仕方が局所的
に変化するので、偏向磁場の均一度が低下して誤差磁場
が増加する。こうした誤差磁場の発生量は、励磁率が40
〜50%において最大となることが数値計算上、あるいは
実験的に分つている。第2実施例は、上述の励磁コイル
の励磁量によつて変化する誤差磁場の補正を対象とする
ものである。
In the deflection magnet, the exciting current is maximized when the charged particle beam 6 is accumulated, and the deflection magnetic field is also maximized. At this time, the magnetic field created by the magnetic pole 10 and the magnetic field created by the exciting coil (superconducting coil) 9 are added well, and the arrangement of the magnetic pole 10 and the exciting coil 9 is designed so as to create a uniform deflection magnetic field. However, in a state in which the exciting coil current is smaller than the value at the time of accumulation, the way of saturation of the magnetic pole 10 locally changes, so that the homogeneity of the deflection magnetic field decreases and the error magnetic field increases. The amount of such error magnetic field generated is such that the excitation rate is 40
It has been found numerically or experimentally that it becomes the maximum at ~ 50%. The second embodiment is directed to the correction of the error magnetic field that changes depending on the amount of excitation of the exciting coil.

なお、(8),(9)式における関数fq,fsの求め方
としては、あらかじめ励磁コイル電流を変化させながら
各励磁コイル電流における磁場分布を測定し、これをも
とに各励磁コイル電流における誤差磁場を多極磁場の和
で表わすことにより各多極磁場の強さC2,C3を求める。
次に、下記の式を用いて磁場補正コイルの電流iq,is
求めればよい。
In addition, as a method of obtaining the functions f q and f s in the equations (8) and (9), the magnetic field distribution at each exciting coil current is measured while changing the exciting coil current in advance, and each exciting coil is based on this. The strength C 2 and C 3 of each multipole magnetic field is obtained by expressing the error magnetic field at the current as the sum of the multipole magnetic fields.
Next, the currents i q and i s of the magnetic field correction coil may be obtained using the following formula.

ここにkq,ksは磁場補正コイル1の形状、寸法によつて
決まる定数である。
Here, k q and k s are constants determined by the shape and size of the magnetic field correction coil 1.

第10図,第11図は上記の方法により求めた関数fq,fs
の模式図を示す。励磁パターン記憶装置22はこれらの関
数を記憶しておく。更に、励磁パターンを変更すること
も考えられるので、励磁パターン記憶装置22にはデータ
の修正機能を持たせる。
Figures 10 and 11 show the functions f q and f s obtained by the above method.
The schematic diagram of is shown. The excitation pattern storage device 22 stores these functions. Further, since it is possible to change the excitation pattern, the excitation pattern storage device 22 is provided with a data correction function.

8極以上の多極磁場についても同様の補正装置を構成
することは原理的に可能であるが、高次項でその影響が
少いため説明を省略する。
It is possible in principle to construct a similar correction device for a multi-pole magnetic field having eight or more poles, but the explanation is omitted because the influence is small in the higher order terms.

第2実施例によれば、磁場補正コイル1によつて励磁
コイルの励磁電流によつて変化する誤差磁場を補正でき
るので、励磁コイルの励磁電流が変化してもほぼ均一な
偏向磁場を発生することのできる超電導偏向マグネツト
を提供できるという効果がある。
According to the second embodiment, since the magnetic field correction coil 1 can correct the error magnetic field that changes due to the exciting current of the exciting coil, a substantially uniform deflection magnetic field is generated even if the exciting current of the exciting coil changes. There is an effect that it is possible to provide a superconducting deflection magnet that can be manufactured.

第3実施例 第2実施例において、磁場補正コイル1を第12図のよ
うに構成することもできる。4極磁場用素線12aと6極
磁場用素線12bを荷電粒子ビーム6の軌道面に対して垂
直方向に分離し、2層構造とする。当然のことながら4
極および6極磁場用素線12a,12bの配置を逆にしてもよ
い。
Third Embodiment In the second embodiment, the magnetic field correction coil 1 can be constructed as shown in FIG. The quadrupole magnetic field wire 12a and the sextupole magnetic field wire 12b are separated in the direction perpendicular to the orbital plane of the charged particle beam 6 to form a two-layer structure. Naturally 4
The arrangement of the pole and sextupole magnetic field wires 12a and 12b may be reversed.

第3実施例によれば、素線12が2層構造となつてお
り、素線位置を最適化する際、第1および第2実施例と
比較して素線12の可動範囲が増すので、より正確な多極
磁場を発生する素線12の配置が得られる効果がある。
According to the third embodiment, the wire 12 has a two-layer structure, and when optimizing the wire position, the movable range of the wire 12 is increased as compared with the first and second embodiments. This has the effect of obtaining a more accurate arrangement of the wires 12 that generate a multipolar magnetic field.

第4実施例 前記第1〜第3実施例では、磁場補正コイル1を磁極
10と真空チエンバ3の間に配置したが、第13図に示すよ
うに磁場補正コイル1を真空チエンバ3の内壁に設置し
てもよい。磁場補正コイル1は巻枠14を真空チエンバ3
に溶接して固定する。
Fourth Embodiment In the first to third embodiments, the magnetic field correction coil 1 has a magnetic pole.
Although it is arranged between the vacuum chamber 3 and the vacuum chamber 3, the magnetic field correction coil 1 may be installed on the inner wall of the vacuum chamber 3 as shown in FIG. The magnetic field correction coil 1 includes a winding frame 14 and a vacuum chamber 3
Weld to and fix.

第4実施例によれば、真空チエンバ3の厚さ分だけ電
子ビーム6に磁場補正コイル1を近づけることができる
ので、補正に必要な磁場補正コイル1の電流を小さくで
きる効果がある。
According to the fourth embodiment, since the magnetic field correction coil 1 can be brought closer to the electron beam 6 by the thickness of the vacuum chamber 3, there is an effect that the current of the magnetic field correction coil 1 required for correction can be reduced.

第5実施例 更に、第14図に示すように磁場補正コイル1を磁極10
に設けた溝に配置することもできる。この配置方法は、
磁極10と真空チエンバ3の間に磁場補正コイル1を配置
するスペースがない場合に有効である。
Fifth Embodiment Further, as shown in FIG.
It can also be arranged in a groove provided in the. This placement method is
This is effective when there is no space for disposing the magnetic field correction coil 1 between the magnetic pole 10 and the vacuum chamber 3.

第6実施例,第7実施例 これまで述べた実施例では、磁場補正コイル1はすべ
て自然冷却方式によるものである。磁場補正コイル1の
通電々流によつてはコイルの温度上昇が問題となること
がある。こうした場合に、第15図で示す第6実施例,第
16図に示す第7実施例に記載した水冷方式の磁場補正コ
イル1を採用すればよい。
Sixth Embodiment, Seventh Embodiment In the embodiments described so far, the magnetic field correction coil 1 is based on the natural cooling system. Depending on the current flowing through the magnetic field correction coil 1, the temperature rise of the coil may become a problem. In such a case, the sixth embodiment shown in FIG.
The water-cooled magnetic field correction coil 1 described in the seventh embodiment shown in FIG. 16 may be adopted.

第15図で示す第6実施例では、磁場補正コイル1は素
線の間に配置した冷却パイプ28により間接的に冷却され
る。第16図で示す第7実施例では、磁場補正コイル1の
素線にホローコンダクタ30を用いている。ホローコンダ
クタ30の内部には冷却水用ダクト29が設けられており、
導体を直接冷却するので、第15図で示す第6実施例の間
接冷却方式の磁場補正コイル1より強い補正磁場を発生
できる。
In the sixth embodiment shown in FIG. 15, the magnetic field correction coil 1 is indirectly cooled by the cooling pipe 28 arranged between the wires. In the seventh embodiment shown in FIG. 16, the hollow conductor 30 is used for the wire of the magnetic field correction coil 1. Inside the hollow conductor 30, a cooling water duct 29 is provided,
Since the conductor is directly cooled, a stronger correction magnetic field can be generated than the indirect cooling type magnetic field correction coil 1 of the sixth embodiment shown in FIG.

これら第6,第7実施例によれば、自然冷却方式による
磁場補正コイル1より大きな誤差磁場を補正できる効果
がある。
According to the sixth and seventh embodiments, the error magnetic field larger than that of the magnetic field correction coil 1 of the natural cooling system can be corrected.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、対向する磁極面のそれぞれに平行に
設けた磁場補正コイルによつて、粒子加速用偏向マグネ
ツトによる偏向磁場の不均一な磁場を打消す磁場を発生
させて偏向磁場を所定値以下の均一度に保つという作用
があり、この作用によつて、荷電粒子ビーム蓄積時にお
いて、荷電粒子ビームの不安定性が減少するため荷電粒
子ビームの蓄積寿命が増大するという効果があり、低磁
場から荷電粒子ビーム蓄積時における最大磁場までほぼ
均一な偏向磁場を発生できるので、低エネルギ電子を蓄
積リングに射ち込み、リング内で蓄積時のエネルギまで
電子を加速する運転方式を可能とするという効果があ
り、この運転方式により電子入射装置の規模を小さくで
きるのでシステム全体の簡素化、低コストが可能になる
という効果もある。
According to the present invention, the magnetic field correction coils provided in parallel to the opposing magnetic pole faces generate a magnetic field that cancels out the non-uniform magnetic field of the deflection magnetic field by the particle acceleration deflection magnet to set the deflection magnetic field to a predetermined value. There is the effect of maintaining the following uniformity, and this effect has the effect of reducing the instability of the charged particle beam during accumulation of the charged particle beam and increasing the accumulation life of the charged particle beam, thus reducing the low magnetic field. Since it is possible to generate a nearly uniform deflection magnetic field up to the maximum magnetic field at the time of charged particle beam storage, it is possible to shoot low energy electrons into the storage ring and accelerate the electrons to the energy at the time of storage in the ring. There is also an effect that the system can be simplified and the cost can be reduced because the electron injection device can be downsized by this operation method.

また、本発明による磁場補正コイルによつて、偏向マ
グネツトにおける誤差磁場の量を大幅に低減できるの
で、補正用多極マグネツトの台数を減らすことができる
という効果もある。
Further, the magnetic field correction coil according to the present invention can significantly reduce the amount of the error magnetic field in the deflection magnet, so that the number of correction multipole magnets can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は偏向マグネツトの断面図で第2図のA−A断面
図、第2図は本発明の第1実施例を示す平面図、第3図
は磁場補正コイルを示す第1図の部分拡大図、第4図は
磁場補正コイルの取付図、第5図は素線の結線図、第6
図,第7図は磁場分布図、第8図は本発明の第2実施例
を示す断面図、第9図は通電装置のブロツク図、第10
図,第11図は第8図の動作説明図、第12図〜第16図は本
発明の第3〜第7実施例を示す断面図、第17図〜第22図
は本発明の原理を示す説明図である。 1……磁場補正コイル、3……真空チエンバ、6……荷
電粒子ビーム、8……鉄心、9……励磁コイル、10……
磁極、12……素線、20……通電装置。
1 is a sectional view of a deflection magnet, which is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2, FIG. 2 is a plan view showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a portion of FIG. 1 showing a magnetic field correction coil. Enlarged view, Fig. 4 is a mounting view of the magnetic field correction coil, Fig. 5 is a wire connection diagram, and Fig. 6
Fig. 7 and Fig. 7 are magnetic field distribution diagrams, Fig. 8 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, and Fig. 9 is a block diagram of an energizing device, and Fig. 10
FIG. 11, FIG. 11 is an operation explanatory view of FIG. 8, FIGS. 12 to 16 are sectional views showing third to seventh embodiments of the present invention, and FIGS. 17 to 22 show the principle of the present invention. It is an explanatory view shown. 1 ... Magnetic field correction coil, 3 ... Vacuum chamber, 6 ... Charged particle beam, 8 ... Iron core, 9 ... Excitation coil, 10 ...
Magnetic pole, 12 ... strand, 20 ... energizing device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 垣内 俊二 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 牧 直樹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小林 孝司 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山口 潔 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 留奥 寛 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 中島 雅之 神奈川県厚木市森の里若宮3番1号 日 本電信電話株式会社厚木電気通信研究所 内 (72)発明者 細川 照夫 神奈川県厚木市森の里若宮3番1号 日 本電信電話株式会社厚木電気通信研究所 内 (72)発明者 宇野 泰道 神奈川県厚木市森の里若宮3番1号 日 本電信電話株式会社厚木電気通信研究所 内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shunji Kakiuchi 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Factory (72) Inventor Naoki Maki 4026 Kuji-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor, Koji Kobayashi, 4026 Kujimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor, Kiyoshi Yamaguchi, 4026, Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Hitachi, Ltd., Hitachi Research Institute ( 72) Inventor Hiroshi Tomooku 4026 Kuji-machi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Masayuki Nakajima 3-1, Morinosato Wakamiya, Atsugi City, Kanagawa Nisshin Telegraph & Telephone Corporation (72) Inventor Teruo Hosokawa 3-1, Morinosato Wakamiya Morinosato Wakamiya, Atsugi City, Kanagawa Japan Telegraph and Telephone Stock Association In Atsugi Research Institute of Electrical Communication (72) inventor Uno Atsugi City, Kanagawa Prefecture Yasumichi Morinosatowakamiya third No. 1 Date this Telegraph and Telephone Corporation Atsugi Research Institute of Electrical Communication within

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内部に対向する磁極を有すると共に、該対
向する磁極間に荷電粒子ビームを蓄積するための真空チ
エンバが設置されるギヤツプを形成する水平断面がほぼ
扇形、若しくは半円形状の鉄心と、該鉄心の磁極間のギ
ヤツプに偏向磁場を発生させる上下一対の励磁コイルと
を備えた偏向マグネツトにおいて、前記鉄心の対向する
磁極面のそれぞれに、前記真空チエンバをはさむよう磁
場補正コイルを配置したことを特徴とする偏向マグネツ
ト。
1. An iron core having a substantially fan-shaped or semi-circular horizontal cross section which has a magnetic pole facing each other and a vacuum cup for accumulating a charged particle beam is installed between the magnetic poles facing each other. And a pair of upper and lower exciting coils for generating a deflection magnetic field in the gear between the magnetic poles of the iron core, a magnetic field correction coil is arranged so as to sandwich the vacuum chamber on each of the magnetic pole surfaces facing each other of the iron core. Deflection magnet characterized by having done.
【請求項2】前記磁場補正コイルは、所定の多極磁場を
それぞれ別個に発生する素線より構成されることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の偏向マグネツト。
2. The deflection magnet according to claim 1, wherein the magnetic field correction coil is composed of wires that individually generate predetermined multipole magnetic fields.
【請求項3】前記所定の多極磁場をそれぞれ別個に発生
する素線は同一平面上に配置されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第2項記載の偏向マグネツト。
3. The deflection magnet according to claim 2, wherein the wires for individually generating the predetermined multipole magnetic fields are arranged on the same plane.
【請求項4】前記所定の多極磁場をそれぞれ別個に発生
する素線は、その磁場に応じて独立して配列された素線
を積層して形成されることを特徴とする特許請求の範囲
第2項記載の偏向マグネツト。
4. The wires for individually generating the predetermined multipolar magnetic fields are formed by stacking wires that are independently arranged according to the magnetic field. The deflection magnet according to the second item.
【請求項5】前記磁場補正コイルは、巻枠に巻き付けら
れた複数の素線と、該素線の配置を調整するためのスペ
ーサとから構成されることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の偏向マグネツト。
5. The magnetic field correction coil comprises a plurality of strands wound around a winding frame and a spacer for adjusting the arrangement of the strands. Deflection magnet according to item.
【請求項6】前記素線は冷却ダクトを内蔵していること
を特徴とする特許請求の範囲第2項、又は第5項記載の
偏向マグネツト。
6. The deflection magnet according to claim 2 or 5, characterized in that the wire has a built-in cooling duct.
【請求項7】前記素線を冷却する冷却配管を備えている
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項、又は第5項記
載の偏向マグネツト。
7. The deflection magnet according to claim 2, further comprising a cooling pipe for cooling the wire.
【請求項8】前記磁場補正コイルを前記対向する磁極面
のそれぞれに密着して取付けたことを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の偏向マグネツト。
8. A deflection magnet according to claim 1, wherein said magnetic field correction coil is attached in close contact with each of said opposing magnetic pole surfaces.
【請求項9】前記磁場補正コイルを前記対向する磁極面
のそれぞれに設けた構内に設置したことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の偏向マグネツト。
9. The deflection magnet according to claim 1, wherein the magnetic field correction coil is installed in a premises provided on each of the facing magnetic pole surfaces.
【請求項10】前記磁場補正コイルを前記真空チエンバ
内に配設したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の偏向マグネツト。
10. The deflection magnet according to claim 1, wherein the magnetic field correction coil is arranged in the vacuum chamber.
【請求項11】内部に対向する磁極を有すると共に、該
対向する磁極間に荷電粒子ビームを蓄積するための真空
チエンバが設置されるギヤツプを形成する水平断面がほ
ぼ扇形、若しくは半円形状の鉄心と、該鉄心の磁極間の
ギヤツプに偏向磁場を発生させる上下一対の励磁コイル
と、該励磁コイルに電流を供給する励磁コイル用電源
と、前記鉄心の対向する磁極面のそれぞれに前記真空チ
エンバをはさむよう設置された磁場補正コイルと、該磁
場補正コイルに電流を供給する磁場補正コイル用電源
と、前記励磁コイルの電流を検出する電流検出器と、該
電流検出器で検出した電流値、及びこの電流値に対する
前記磁場補正コイルの励磁パターンを記憶する記憶装置
と、検出した前記励磁コイルの電流値と記憶装置の記憶
データに基づき前記磁場補正コイルの電流値を決定し、
前記磁場補正コイル電源に前記磁場補正コイルに供給す
る電流値を指令する電流指令装置とを備えていることを
特徴とする偏向マグネツトの励磁装置。
11. An iron core having a substantially fan-shaped or semi-circular horizontal cross section which has a magnetic pole facing each other inside and which forms a gear in which a vacuum chamber for accumulating a charged particle beam is installed between the magnetic poles facing each other. And a pair of upper and lower exciting coils for generating a deflection magnetic field in the gap between the magnetic poles of the iron core, an exciting coil power source for supplying a current to the exciting coil, and the vacuum chimbars on the facing magnetic pole faces of the iron core. A magnetic field correction coil installed so as to sandwich it, a magnetic field correction coil power supply for supplying a current to the magnetic field correction coil, a current detector for detecting the current of the exciting coil, a current value detected by the current detector, and A storage device that stores the excitation pattern of the magnetic field correction coil for this current value, and the magnetic field based on the detected current value of the excitation coil and the storage data of the storage device. Determining the current value of the correction coils,
An exciter for a deflection magnet, comprising: a current command device that commands the magnetic field correction coil power supply to supply a current value to the magnetic field correction coil.
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