JP2565993B2 - Charged particle beam injector - Google Patents
Charged particle beam injectorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば円形加速器への荷電粒子ビームの
入射用として用いられる荷電粒子ビーム入射装置に関す
るものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a charged particle beam injection apparatus used for injection of a charged particle beam into a circular accelerator, for example.
第３図は例えば、昭和57年12月、分子科学研究所発行
“UVストレージリングの設計”（UVSOR−９）67ページ
に示された従来の荷電ビームの入射装置であり、図にお
いて（１）は電磁石の真空容器、（２）はコイル、
（３）はコイルのヨーク、（４）は蓄積ビーム軌道、
（５）は入射軌道を示している。第４図は、このときの
様子を位相平面上に書いたものである。図中（５）〜
（11）の丸は入射ビームの位置を示している。横軸は、
中心軌道からのずれであり、縦軸はビームの持つ中心軸
に対する傾きを示している。第５図において（12）は入
射マグネツト、（13）は真空容器の壁を示している。
（14）は入射ビームの軌道、（15）は蓄積ビームの軌道
を示している。Fig. 3 shows the conventional charged beam injector shown in page 67 of "Design of UV storage ring" (UVSOR-9), published by Institute of Molecular Science, December 1982. Is an electromagnet vacuum container, (2) is a coil,
(3) is the yoke of the coil, (4) is the accumulated beam trajectory,
(5) shows the incident orbit. FIG. 4 shows the situation at this time on the phase plane. (5) ~ in the figure
The circle in (11) shows the position of the incident beam. The horizontal axis is
It is the deviation from the central orbit, and the vertical axis shows the inclination of the beam with respect to the central axis. In FIG. 5, (12) shows the incident magnet and (13) shows the wall of the vacuum vessel.
(14) shows the trajectory of the incident beam, and (15) shows the trajectory of the accumulated beam.
従来の荷電粒子ビーム入射装置は上記のように構成さ
れ、パルス電源によつて発生した電流は電磁石に流れ込
む。電磁石は図面上、上下方向の磁界のみを発生してビ
ーム軌道を一定の値だけ偏向することになる。なぜパル
ス電磁石が必要かというと、物理の教えるところによ
り、ビームに時間的に一定の磁界力のみが働く場合、例
えば第４図において、ビームは中心軸を中心とする円弧
上を運動することとなる。つまり、ビーム（５）は
（５）の位置を通る円弧上を移動することになり、やが
て元の（５）の位置に戻つてきてします。第５図から分
かるとおり、このビームは入射マグネツト（12）の真空
壁（13）に衝突してしまい入射できなくなつてしまう。
入射ビームを内部にとどめるためには、パルス電磁石に
よつてある一定時間のみ軌道偏向をビームに与えること
が必要となるためである。この様子を示したのが第４図
である。まず入射ビームについて考える。電磁石が駆動
する以前にはビームは（５）のように中心軸からずれた
位置にある。ビームが一回転後に次に電磁石の所にやつ
てきたときには、ビームの位置は（６）の位置に変化し
ている。その位置でパルス電磁石の磁界のために（７）
の位置に変化する。その後、電磁石の発生する磁界の効
果によつて、一回転毎に（８），（９），（10），（1
1）の位置を通過することになる。次このときにパルス
電磁石の電流を切つたとすると、その後のビームは、加
速器物理の教えるところにより、第４図上で中心軸を中
心とする円弧上を運動することとなる。このため、入射
ビーム第４図において当初の位置よりも内側の軌道を描
くこととなり、２度と外部に出て行くことはない。The conventional charged particle beam injector is configured as described above, and the current generated by the pulse power supply flows into the electromagnet. In the drawing, the electromagnet generates only a vertical magnetic field to deflect the beam trajectory by a constant value. The reason why a pulse electromagnet is required is that, according to the teaching of physics, when only a temporally constant magnetic field force acts on the beam, for example, in FIG. 4, the beam moves on an arc centered on the central axis. Become. In other words, the beam (5) moves on the arc passing through the position of (5), and eventually returns to the original position of (5). As can be seen from FIG. 5, this beam collides with the vacuum wall (13) of the incident magnet (12) and cannot be incident.
This is because in order to keep the incident beam inside, it is necessary to give the beam an orbital deflection by the pulse electromagnet for a certain period of time. FIG. 4 shows this state. First consider the incident beam. Before the electromagnet is driven, the beam is displaced from the central axis as shown in (5). The position of the beam changes to the position (6) the next time the beam reaches the electromagnet after one rotation. Because of the magnetic field of the pulse electromagnet at that position (7)
Change to the position of. After that, due to the effect of the magnetic field generated by the electromagnet, (8), (9), (10), (1
It will pass the position of 1). Next, assuming that the current of the pulse electromagnet is cut off at this time, the subsequent beam will move on an arc centered on the central axis in FIG. 4, as taught by accelerator physics. For this reason, the trajectory of the incident beam in FIG. 4 is drawn inward from the original position, and never goes out again.
以上のような従来の荷電粒子ビーム入射装置では、た
とえば電磁石の発生する磁界は蓄積ビームにも影響を及
ぼすことになる。このことは、ビームに余計な振動を与
えてビームを不安定な状態に陥れるかも知れない。ま
た、電磁石の電源から考えると、上記電磁石は余計な磁
界を発生していることとなり、必要以上の電源容量が求
められることとなつてしまう。In the conventional charged particle beam injector as described above, for example, the magnetic field generated by the electromagnet also affects the accumulated beam. This may add extra vibration to the beam and cause it to become unstable. Further, considering the power source of the electromagnet, the electromagnet generates an extra magnetic field, which requires more power source capacity than necessary.
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、蓄積ビームに擾乱を与えることなく、しかも電
源容量を減らすことができる荷電粒子ビーム入射装置を
得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object thereof is to obtain a charged particle beam injection device capable of reducing the power source capacity without causing disturbance to the accumulated beam.
この発明に係る荷電粒子ビーム入射装置は、発生磁界
に四極磁界成分を伴う電磁石を備えている。The charged particle beam injector according to the present invention includes an electromagnet that accompanies a quadrupole magnetic field component in the generated magnetic field.
この発明においては、電磁石で発生する磁界の向き
が、中心軸上を対称軸として、反対となつている。この
ため入射ビームを中心軸から離れるにしたがつてより強
い磁界の力を受けて中心軸上に押し戻される。In the present invention, the directions of the magnetic fields generated by the electromagnets are opposite with respect to the central axis as the axis of symmetry. Therefore, as the incident beam moves away from the central axis, it is pushed back toward the central axis by receiving a stronger magnetic field force.
第１図はこの発明の一実施例を示し、符号（１）〜
（15）は上記従来装置と全く同一のものである。（16）
は例えば４極電磁石である。第２図は位相平面を示して
いる図であるが符号は従来装置と全く同一のものであ
る。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and reference numerals (1) to (1) ...
(15) is exactly the same as the above conventional device. (16)
Is, for example, a quadrupole electromagnet. FIG. 2 shows the phase plane, but the reference numerals are exactly the same as those of the conventional device.
上記のように構成された荷電粒子ビーム入射装置にお
いては、発生磁界はｘに比例した値を取ることになる。
このために、中心軸上でのビームは殆ど影響を受けない
ことになり、蓄積電子ビームの軌道は電磁石を動作させ
たとしても変化することはない。入射ビームについて考
えてみるに、第２図のように、ビームが一回転当たり回
転する角度を適当に選ぶことによつて、中心軸から離れ
るにしたがつて強い力を受けることで収束して行くこと
が分かる。In the charged particle beam injector configured as described above, the generated magnetic field has a value proportional to x.
Therefore, the beam on the central axis is hardly affected, and the trajectory of the stored electron beam does not change even if the electromagnet is operated. Considering the incident beam, as shown in FIG. 2, by appropriately selecting the angle of rotation of the beam per rotation, the beam is converged by receiving a strong force as it moves away from the central axis. I understand.
この発明は、以上説明したとおり、従来の垂直磁界発
生用の入射パルス電磁石を四極磁界成分を持つ磁界を発
生する電磁石としたことによつて、蓄積ビームに殆ど影
響を与えることなく入射ビームを取り込むことができ
る。As described above, according to the present invention, the conventional incident pulse electromagnet for generating a vertical magnetic field is an electromagnet that generates a magnetic field having a quadrupole magnetic field component, so that the incident beam is captured with almost no effect on the accumulated beam. be able to.
第１図はこの発明の一実施例の横断面図、第２図はこの
実施例における位相空間上のビームの振舞いを示す線
図、第３図は従来の荷電粒子ビーム入射装置の横断面
図、第４図は同じく位相平面上のビームの振舞いを示す
線図、第５図は同じくパルス電磁石と同時に使用する立
ち上がりの遅い入射マグネツト及び真空容器の要部側断
面図である。 （１）……真空容器、（２）……マグネツトのコイル、
（３）……マグネツトのヨーク、（４）……蓄積ビーム
軌道、（５）……入射軌道、（16）……４極電磁石。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a cross sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the behavior of a beam in a phase space in this embodiment, and FIG. 3 is a cross sectional view of a conventional charged particle beam injector. FIG. 4 is a diagram showing the behavior of the beam on the phase plane, and FIG. 5 is a side sectional view of the main part of an incident magnet with a slow rising edge and a vacuum container which are also used with the pulse electromagnet. (1) ... vacuum container, (2) ... magnet coil,
(3) ... Magnet yoke, (4) ... Accumulated beam orbit, (5) ... Incident orbit, (16) ... Quadrupole electromagnet. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
によって荷電粒子の軌道を偏向するとともに中心軸が蓄
積ビームの軌道に一致している電磁石と、この電磁石に
パルス電流を流すための電源とを備えてなる荷電粒子ビ
ーム入射装置。1. An electromagnet that generates a magnetic field having a quadrupole magnetic field component, deflects the trajectory of charged particles by the magnetic field, and has a central axis aligned with the trajectory of a storage beam, and a power supply for supplying a pulse current to the electromagnet. A charged particle beam injection apparatus comprising:
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63294663A JP2565993B2 (en) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | Charged particle beam injector |
| DE3943786A DE3943786C2 (en) | 1988-11-24 | 1989-11-21 | Charged particle storage device |
| DE19893938628 DE3938628C2 (en) | 1988-11-24 | 1989-11-21 | Device for storing charged particles |
| US07/440,250 US5138270A (en) | 1988-11-24 | 1989-11-22 | High voltage pulse generator |
| US07/861,437 US5216377A (en) | 1988-11-24 | 1992-04-01 | Apparatus for accumulating charged particles with high speed pulse electromagnet |
| US08/035,259 US5355106A (en) | 1988-11-24 | 1993-03-22 | Pulse electromagnet for apparatus for accumulating charged particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63294663A JP2565993B2 (en) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | Charged particle beam injector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02142099A JPH02142099A (en) | 1990-05-31 |
| JP2565993B2 true JP2565993B2 (en) | 1996-12-18 |
Family
ID=17810689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63294663A Expired - Fee Related JP2565993B2 (en) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | Charged particle beam injector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2565993B2 (en) |
-
1988
- 1988-11-24 JP JP63294663A patent/JP2565993B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02142099A (en) | 1990-05-31 |
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