JP2600109B2 - 正イオン、負イオン両用入射装置 - Google Patents
正イオン、負イオン両用入射装置Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、陽子加速器、多重イオ
ン加速器等に適用し得る、正イオン、負イオン両用入射
装置に関するものである。
ン加速器等に適用し得る、正イオン、負イオン両用入射
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、正イオンや負イオンを加速するシ
ンクロトロン等の加速器は、加速対象とするイオンが正
イオンであるか負イオンであるかに応じて、構成が大幅
に異なる入射装置を使用している。
ンクロトロン等の加速器は、加速対象とするイオンが正
イオンであるか負イオンであるかに応じて、構成が大幅
に異なる入射装置を使用している。
【０００３】例えば、陽子加速器に用いる入射装置とし
ては、負水素イオンによる荷電変換多重入射方式を採用
するものが一般的であり、その一例を図３に示す。図３
の負イオン入射装置は、バンプ電磁石１１と、バンプ電
磁石１２と、バンプ電磁石１３と、バンプ電磁石１４と
をこの順序で周回軌道中心上に配列して成り、中間のバ
ンプ電磁石１２および１３は、両端のバンプ電磁石１１
および１３に対し所定のオフセットが形成されるように
配列されている。また、バンプ電磁石１２およびバンプ
電磁石１３間には、カーボン膜１５が配置され、固定さ
れている。
ては、負水素イオンによる荷電変換多重入射方式を採用
するものが一般的であり、その一例を図３に示す。図３
の負イオン入射装置は、バンプ電磁石１１と、バンプ電
磁石１２と、バンプ電磁石１３と、バンプ電磁石１４と
をこの順序で周回軌道中心上に配列して成り、中間のバ
ンプ電磁石１２および１３は、両端のバンプ電磁石１１
および１３に対し所定のオフセットが形成されるように
配列されている。また、バンプ電磁石１２およびバンプ
電磁石１３間には、カーボン膜１５が配置され、固定さ
れている。
【０００４】バンプ電磁石１２は、図３のＡ−Ａ断面図
である図４に示すように、逆コの字型断面の磁石１２ａ
の内部にコイルを１ターンだけ巻いた導体（電磁石）１
２ｂ，１２ｃが設けられており、導体１２ｂおよび１２
ｃ間に、周回軌道中心およびビーム入射点が位置するよ
うになっている。
である図４に示すように、逆コの字型断面の磁石１２ａ
の内部にコイルを１ターンだけ巻いた導体（電磁石）１
２ｂ，１２ｃが設けられており、導体１２ｂおよび１２
ｃ間に、周回軌道中心およびビーム入射点が位置するよ
うになっている。
【０００５】この従来例の負イオン入射装置では、負イ
オンビーム入射時（荷電変換多重入射時）には、バンプ
電磁石１２に所定角度で入射された負イオンビーム（例
えばＨ- イオンビーム）の軌道がバンプ電磁石１２に形
成されるバンプ磁場により図示のように周回軌道中心と
ほぼ平行に曲げられ、バンプ電磁石１２を通過したとこ
ろで負イオンビームの電子がカーボン膜１５により分離
されるため、正イオンビームに変換される。その正イオ
ンビームは、バンプ電磁石１３，１４を経て周回軌道に
乗り、次の周回においてバンプ電磁石１１によって軌道
を図示のように曲げられてバンプ電磁石１２に入射され
る。この正イオンビームの軌道は、前記バンプ磁場によ
って前記負イオンビームの場合とは逆方向に曲げられる
ので、前記負イオンビームと合流することになる。な
お、バンプ電磁石１１〜１４の作用により負イオンビー
ム入射時のみ入射ビームがカーボン膜１５を通過するよ
うに軌道をシフトするよう構成している。
オンビーム入射時（荷電変換多重入射時）には、バンプ
電磁石１２に所定角度で入射された負イオンビーム（例
えばＨ- イオンビーム）の軌道がバンプ電磁石１２に形
成されるバンプ磁場により図示のように周回軌道中心と
ほぼ平行に曲げられ、バンプ電磁石１２を通過したとこ
ろで負イオンビームの電子がカーボン膜１５により分離
されるため、正イオンビームに変換される。その正イオ
ンビームは、バンプ電磁石１３，１４を経て周回軌道に
乗り、次の周回においてバンプ電磁石１１によって軌道
を図示のように曲げられてバンプ電磁石１２に入射され
る。この正イオンビームの軌道は、前記バンプ磁場によ
って前記負イオンビームの場合とは逆方向に曲げられる
ので、前記負イオンビームと合流することになる。な
お、バンプ電磁石１１〜１４の作用により負イオンビー
ム入射時のみ入射ビームがカーボン膜１５を通過するよ
うに軌道をシフトするよう構成している。
【０００６】一方、正イオン加速器に用いる入射装置と
しては、周回軌道シフト方式を採用するものが一般的で
あり、その一例を図５に示す。図５の正イオン入射装置
は、セプタム（隔壁）電磁石２１を周回軌道中心に対し
所定のオフセットを付与して配置し、ビーム入射点の周
回軌道方向の上流および下流に図示しないバンプ電磁石
を配列して成る。セプタム電磁石２１は、図５のＢ−Ｂ
断面図である図６に示すように、コの字型断面の磁石２
１ａの内部にコイルを１ターンだけ巻いた導体（電磁
石）２１ｂ，２１ｃを設けられており、導体１２ｂおよ
び１２ｃ間にビーム入射点が位置し、外部に周回軌道中
心が位置するようになっている。
しては、周回軌道シフト方式を採用するものが一般的で
あり、その一例を図５に示す。図５の正イオン入射装置
は、セプタム（隔壁）電磁石２１を周回軌道中心に対し
所定のオフセットを付与して配置し、ビーム入射点の周
回軌道方向の上流および下流に図示しないバンプ電磁石
を配列して成る。セプタム電磁石２１は、図５のＢ−Ｂ
断面図である図６に示すように、コの字型断面の磁石２
１ａの内部にコイルを１ターンだけ巻いた導体（電磁
石）２１ｂ，２１ｃを設けられており、導体１２ｂおよ
び１２ｃ間にビーム入射点が位置し、外部に周回軌道中
心が位置するようになっている。
【０００７】この従来例の正イオン入射装置では、正イ
オンビーム入射時（周回軌道シフト多重入射時）には、
セプタム電磁石２１に所定角度で入射された正イオンビ
ームの軌道は、セプタム電磁石２１に形成されるセプタ
ム磁場内を、上記図示しないバンプ電磁石により軌道を
シフトされた周回軌道が一時的に通過することにより、
図示のように周回軌道中心とほぼ平行に曲げられ、その
後、上記図示しないバンプ電磁石を経て周回軌道に乗る
ことになる。
オンビーム入射時（周回軌道シフト多重入射時）には、
セプタム電磁石２１に所定角度で入射された正イオンビ
ームの軌道は、セプタム電磁石２１に形成されるセプタ
ム磁場内を、上記図示しないバンプ電磁石により軌道を
シフトされた周回軌道が一時的に通過することにより、
図示のように周回軌道中心とほぼ平行に曲げられ、その
後、上記図示しないバンプ電磁石を経て周回軌道に乗る
ことになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した陽子加速器に
用いる図４の従来例の入射装置は、負イオンによる荷電
変換入射方式を採用している。負イオンによる荷電変換
入射方式は、中心軌道に効率よくビームを入射すること
ができるが、Ｈｅイオンよりも重い粒子の場合には、入
射後に負イオンをカーボン膜に衝突させて荷電変換を行
う際に、陽子の場合と異なり電荷と質量との比が一定に
ならないため、入射効率の低下を招くことから、重い粒
子を入射する場合には、適用することができない。陽子
加速器等の円形加速器においてＨｅイオンよりも重い正
イオン粒子を入射し得るようにするためには、入射ビー
ムの軌道を周回軌道に対しほぼ平行に曲げるためのセプ
タム電磁石を設けるとともに、該セプタム電磁石の上流
および下流に、周回軌道を平行移動（シフト）するため
のバンプ電磁石を設けた構成の入射装置（例えば、図６
の正イオン用入射装置）を別に用意し、周回軌道をシフ
トしながら、セプタム電磁石によって周回軌道と平行に
したビームを入射する方式を採用する必要がある。
用いる図４の従来例の入射装置は、負イオンによる荷電
変換入射方式を採用している。負イオンによる荷電変換
入射方式は、中心軌道に効率よくビームを入射すること
ができるが、Ｈｅイオンよりも重い粒子の場合には、入
射後に負イオンをカーボン膜に衝突させて荷電変換を行
う際に、陽子の場合と異なり電荷と質量との比が一定に
ならないため、入射効率の低下を招くことから、重い粒
子を入射する場合には、適用することができない。陽子
加速器等の円形加速器においてＨｅイオンよりも重い正
イオン粒子を入射し得るようにするためには、入射ビー
ムの軌道を周回軌道に対しほぼ平行に曲げるためのセプ
タム電磁石を設けるとともに、該セプタム電磁石の上流
および下流に、周回軌道を平行移動（シフト）するため
のバンプ電磁石を設けた構成の入射装置（例えば、図６
の正イオン用入射装置）を別に用意し、周回軌道をシフ
トしながら、セプタム電磁石によって周回軌道と平行に
したビームを入射する方式を採用する必要がある。
【０００９】上述のように、負イオンビーム入射および
正イオンビーム入射は、夫々別の入射装置によって実現
されていたので、同一の加速器を用いて負イオンまたは
正イオンを入射して加速する場合には、上記２種類の入
射装置を用意して、入射すべきビームの種類を変更する
度に、入射装置を交互に交換する作業を行う必要があっ
た。この交換作業は、一般に加速器とともに真空中に設
置される入射装置を、真空を破って交換することになる
ため、大掛かりな作業になるとともに交換前後に３週間
以上の長い期間を要する作業となり、膨大な作業コスト
を必要するとともに、加速器の運用面での制約を招くこ
とになる。
正イオンビーム入射は、夫々別の入射装置によって実現
されていたので、同一の加速器を用いて負イオンまたは
正イオンを入射して加速する場合には、上記２種類の入
射装置を用意して、入射すべきビームの種類を変更する
度に、入射装置を交互に交換する作業を行う必要があっ
た。この交換作業は、一般に加速器とともに真空中に設
置される入射装置を、真空を破って交換することになる
ため、大掛かりな作業になるとともに交換前後に３週間
以上の長い期間を要する作業となり、膨大な作業コスト
を必要するとともに、加速器の運用面での制約を招くこ
とになる。
【００１０】本発明は、上述した問題に着目してなされ
たものであり、正イオン入射装置および負イオン入射装
置の機能を具備する正イオン、負イオン両用入射装置を
提供することを目的とする。
たものであり、正イオン入射装置および負イオン入射装
置の機能を具備する正イオン、負イオン両用入射装置を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の請求項１の構成は、周回軌道中心上に配置した第１、
第３および第４のバンプ電磁石と、前記周回軌道中心に
対し所定の位置関係になるよう前記第１および第３のバ
ンプ電磁石間に配置した第２のバンプ電磁石と、前記第
２および第３のバンプ電磁石間に配置したカーボン膜と
を具える正イオン、負イオン両用入射装置であって、前
記第２のバンプ電磁石にバンプ電磁石およびセプタム電
磁石の機能を付与し、負イオンビーム入射時には前記第
２のバンプ電磁石をバンプ電磁石として機能させ、正イ
オンビーム入射時には前記第２のバンプ電磁石をセプタ
ム電磁石として機能させるよう構成したことを特徴とす
るものである。
の請求項１の構成は、周回軌道中心上に配置した第１、
第３および第４のバンプ電磁石と、前記周回軌道中心に
対し所定の位置関係になるよう前記第１および第３のバ
ンプ電磁石間に配置した第２のバンプ電磁石と、前記第
２および第３のバンプ電磁石間に配置したカーボン膜と
を具える正イオン、負イオン両用入射装置であって、前
記第２のバンプ電磁石にバンプ電磁石およびセプタム電
磁石の機能を付与し、負イオンビーム入射時には前記第
２のバンプ電磁石をバンプ電磁石として機能させ、正イ
オンビーム入射時には前記第２のバンプ電磁石をセプタ
ム電磁石として機能させるよう構成したことを特徴とす
るものである。
【００１２】また、上記目的のため、本発明の請求項２
の構成は、周回軌道中心上に配置した第１、第３および
第４のバンプ電磁石と、前記周回軌道中心に対し所定の
位置関係になるよう前記第１および第３のバンプ電磁石
間に配置した第２のバンプ電磁石と、前記第２および第
３のバンプ電磁石間に配置したカーボン膜とを具える正
イオン、負イオン両用入射装置であって、負イオンビー
ム入射時には、前記第２のバンプ電磁石をバンプ電磁石
として機能させることにより、前記第２のバンプ電磁石
に形成されるバンプ磁場によって所定角度で入射された
負イオンビームの軌道を前記周回軌道と平行に曲げた
後、前記負イオンビームの電子を前記カーボン膜により
分離して正イオンビームに変換し、該正イオンビームを
前記第３および第４のバンプ電磁石を経て前記周回軌道
に乗せるよう構成し、正イオンビーム入射時には、前記
第２のバンプ電磁石をセプタム電磁石として機能させる
ことにより、前記第２のバンプ電磁石に形成されるセプ
タム磁場内を、前記第１のバンプ電磁石により軌道をシ
フトされた前記周回軌道が一時的に通過することによっ
て所定角度で入射された正イオンビームの軌道を前記周
回軌道と平行に曲げた後、前記第３および第４のバンプ
電磁石を経て前記周回軌道に乗せるよう構成したことを
特徴とするものである。
の構成は、周回軌道中心上に配置した第１、第３および
第４のバンプ電磁石と、前記周回軌道中心に対し所定の
位置関係になるよう前記第１および第３のバンプ電磁石
間に配置した第２のバンプ電磁石と、前記第２および第
３のバンプ電磁石間に配置したカーボン膜とを具える正
イオン、負イオン両用入射装置であって、負イオンビー
ム入射時には、前記第２のバンプ電磁石をバンプ電磁石
として機能させることにより、前記第２のバンプ電磁石
に形成されるバンプ磁場によって所定角度で入射された
負イオンビームの軌道を前記周回軌道と平行に曲げた
後、前記負イオンビームの電子を前記カーボン膜により
分離して正イオンビームに変換し、該正イオンビームを
前記第３および第４のバンプ電磁石を経て前記周回軌道
に乗せるよう構成し、正イオンビーム入射時には、前記
第２のバンプ電磁石をセプタム電磁石として機能させる
ことにより、前記第２のバンプ電磁石に形成されるセプ
タム磁場内を、前記第１のバンプ電磁石により軌道をシ
フトされた前記周回軌道が一時的に通過することによっ
て所定角度で入射された正イオンビームの軌道を前記周
回軌道と平行に曲げた後、前記第３および第４のバンプ
電磁石を経て前記周回軌道に乗せるよう構成したことを
特徴とするものである。
【００１３】上記において、前記第２のバンプ電磁石
は、前記周回軌道に関し外周側に配置した第１の導体
と、前記周回軌道に関し内周側に配置した第２および第
３の導体とを有し、前記第１および第２の導体間にバン
プ磁場が形成され、前記第２および第３の導体間にセプ
タム磁場が形成されるよう構成するのが、前記第２のバ
ンプ電磁石にバンプ電磁石およびセプタム電磁石の機能
を付与し、これらの機能を入射ビームの種類に応じて選
択することにより、コンパクト化した正イオン、負イオ
ン両用入射装置を実現する上で好ましい。
は、前記周回軌道に関し外周側に配置した第１の導体
と、前記周回軌道に関し内周側に配置した第２および第
３の導体とを有し、前記第１および第２の導体間にバン
プ磁場が形成され、前記第２および第３の導体間にセプ
タム磁場が形成されるよう構成するのが、前記第２のバ
ンプ電磁石にバンプ電磁石およびセプタム電磁石の機能
を付与し、これらの機能を入射ビームの種類に応じて選
択することにより、コンパクト化した正イオン、負イオ
ン両用入射装置を実現する上で好ましい。
【００１４】
【作用】本発明の請求項１の構成によれば、周回軌道中
心上に配置した第１〜第４のバンプ電磁石の内、第２の
バンプ電磁石は、バンプ電磁石およびセプタム電磁石の
機能を付与されているため、負イオンビーム入射時に
は、前記第２のバンプ電磁石をバンプ電磁石として機能
させることにより、図３の従来例の入射装置とほぼ同様
に負イオンによる荷電変換多重入射方式を実現すること
ができ、また、正イオンビーム入射時には、前記第２の
バンプ電磁石をセプタム電磁石として機能させることに
より、図５の従来例の入射装置とほぼ同様に正イオンに
よる周回軌道シフト多重入射方式を実現することができ
る。
心上に配置した第１〜第４のバンプ電磁石の内、第２の
バンプ電磁石は、バンプ電磁石およびセプタム電磁石の
機能を付与されているため、負イオンビーム入射時に
は、前記第２のバンプ電磁石をバンプ電磁石として機能
させることにより、図３の従来例の入射装置とほぼ同様
に負イオンによる荷電変換多重入射方式を実現すること
ができ、また、正イオンビーム入射時には、前記第２の
バンプ電磁石をセプタム電磁石として機能させることに
より、図５の従来例の入射装置とほぼ同様に正イオンに
よる周回軌道シフト多重入射方式を実現することができ
る。
【００１５】また、本発明の請求項２の構成によれば、
負イオンビーム入射時には、前記第２のバンプ電磁石を
バンプ電磁石として機能させることにより、前記第２の
バンプ電磁石に形成されるバンプ磁場によって所定角度
で入射された負イオンビームの軌道を前記周回軌道と平
行に曲げた後、前記負イオンビームの電子を前記カーボ
ン膜により分離して正イオンビームに変換し、該正イオ
ンビームを前記第３および第４のバンプ電磁石を経て前
記周回軌道に乗せることにより、図３の従来例の入射装
置とほぼ同様に負イオンによる荷電変換多重入射方式を
実現することができ、また、正イオンビーム入射時に
は、前記第２のバンプ電磁石をセプタム電磁石として機
能させることにより、前記第２のバンプ電磁石に形成さ
れるセプタム磁場内を、前記第１のバンプ電磁石により
軌道をシフトされた前記周回軌道が一時的に通過するこ
とによって所定角度で入射された正イオンビームの軌道
を前記周回軌道と平行に曲げた後、前記第３および第４
のバンプ電磁石を経て前記周回軌道に乗せることによ
り、図５の従来例の入射装置とほぼ同様に正イオンによ
る周回軌道シフト多重入射方式を実現することができ
る。
負イオンビーム入射時には、前記第２のバンプ電磁石を
バンプ電磁石として機能させることにより、前記第２の
バンプ電磁石に形成されるバンプ磁場によって所定角度
で入射された負イオンビームの軌道を前記周回軌道と平
行に曲げた後、前記負イオンビームの電子を前記カーボ
ン膜により分離して正イオンビームに変換し、該正イオ
ンビームを前記第３および第４のバンプ電磁石を経て前
記周回軌道に乗せることにより、図３の従来例の入射装
置とほぼ同様に負イオンによる荷電変換多重入射方式を
実現することができ、また、正イオンビーム入射時に
は、前記第２のバンプ電磁石をセプタム電磁石として機
能させることにより、前記第２のバンプ電磁石に形成さ
れるセプタム磁場内を、前記第１のバンプ電磁石により
軌道をシフトされた前記周回軌道が一時的に通過するこ
とによって所定角度で入射された正イオンビームの軌道
を前記周回軌道と平行に曲げた後、前記第３および第４
のバンプ電磁石を経て前記周回軌道に乗せることによ
り、図５の従来例の入射装置とほぼ同様に正イオンによ
る周回軌道シフト多重入射方式を実現することができ
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の正イオン、負イオン両用入射
装置の一実施例の原理的構成を示す図である。図１の正
イオン、負イオン両用入射装置は、バンプ電磁石１と、
バンプ電磁石２と、バンプ電磁石３と、バンプ電磁石４
とをこの順序で周回軌道中心上に配列して成る。バンプ
電磁石２は、その中心が周回軌道中心に対し若干斜めに
なるように、ほぼ菱形になっている。バンプ電磁石２を
このような形状にしたのは、入射ビームを入射し易くす
るためである。また、バンプ電磁石２およびバンプ電磁
石３間には、カーボン膜５が周回軌道中心とほぼ垂直に
なるように配置され、固定されている。
説明する。図１は本発明の正イオン、負イオン両用入射
装置の一実施例の原理的構成を示す図である。図１の正
イオン、負イオン両用入射装置は、バンプ電磁石１と、
バンプ電磁石２と、バンプ電磁石３と、バンプ電磁石４
とをこの順序で周回軌道中心上に配列して成る。バンプ
電磁石２は、その中心が周回軌道中心に対し若干斜めに
なるように、ほぼ菱形になっている。バンプ電磁石２を
このような形状にしたのは、入射ビームを入射し易くす
るためである。また、バンプ電磁石２およびバンプ電磁
石３間には、カーボン膜５が周回軌道中心とほぼ垂直に
なるように配置され、固定されている。
【００１７】バンプ電磁石２は、図１のＣ−Ｃ断面図で
ある図２に示すように、逆コの字型断面の磁石２ａの内
部にコイルを１ターンだけ巻いた３つの導体（電磁石）
２ｂ，２ｃ，２ｄが設けられており、導体２ｂおよび２
ｃ間に周回軌道中心および負イオンビーム入射点が位置
し、導体２ｃおよび２ｄ間に正イオンビーム入射点が位
置するようになっている。導体２ｂ，２ｃ，２ｄは夫
々、図１に示す方向の１組の磁極を構成し、導体２ｃは
導体２ｂ，２ｄに対し共通導体となっている。導体２ｂ
および２ｃ間には、導体２ｂ，２ｃの励磁時に図１の紙
面を導体２ｂから下向きに貫通して導体２ｃで上向きに
貫通するようなバンプ磁場が形成され、導体２ｃおよび
２ｄ間には、導体２ｄ，２ｃの励磁時に図１の紙面を導
体２ｄから下向きに貫通して導体２ｃで上向きに貫通す
るようなセプタム磁場が形成されている。
ある図２に示すように、逆コの字型断面の磁石２ａの内
部にコイルを１ターンだけ巻いた３つの導体（電磁石）
２ｂ，２ｃ，２ｄが設けられており、導体２ｂおよび２
ｃ間に周回軌道中心および負イオンビーム入射点が位置
し、導体２ｃおよび２ｄ間に正イオンビーム入射点が位
置するようになっている。導体２ｂ，２ｃ，２ｄは夫
々、図１に示す方向の１組の磁極を構成し、導体２ｃは
導体２ｂ，２ｄに対し共通導体となっている。導体２ｂ
および２ｃ間には、導体２ｂ，２ｃの励磁時に図１の紙
面を導体２ｂから下向きに貫通して導体２ｃで上向きに
貫通するようなバンプ磁場が形成され、導体２ｃおよび
２ｄ間には、導体２ｄ，２ｃの励磁時に図１の紙面を導
体２ｄから下向きに貫通して導体２ｃで上向きに貫通す
るようなセプタム磁場が形成されている。
【００１８】次に、本実施例の作用を説明する。まず、
負イオンビーム入射時（荷電変換多重入射時）には、バ
ンプ電磁石２の導体２ｂ，２ｃのみに電流を流すことに
より、バンプ電磁石２をバンプ電磁石として機能させ
る。このとき、バンプ電磁石２に所定角度で入射された
電子を含む負イオンビーム（例えばＨ- イオンビーム）
の軌道は、バンプ電磁石２に形成されるバンプ磁場によ
り図１に示すように周回軌道とほぼ平行に曲げられ、バ
ンプ電磁石２を通過したところで負イオンビームの電子
がカーボン膜５により分離されるため、正イオンビーム
に変換される。その正イオンビームは、バンプ電磁石
３，４を経て軌道を図示のように曲げられて周回軌道に
乗る。次の周回においては、周回軌道上の周回ビーム
（正イオンビーム）は、バンプ電磁石１によって軌道を
図示のように曲げられてバンプ電磁石２に入射される。
この周回ビームの軌道は、同一バンプ磁場内で前記負イ
オンビームの場合とは逆方向に曲げられるので、バンプ
電磁石２内で入射ビーム（負イオンビーム）と合流する
ことになる。なお、バンプ電磁石１〜４の作用によって
負イオンビーム入射時のみ入射ビームがカーボン膜５を
通過するように軌道をシフトするよう構成されている。
負イオンビーム入射時（荷電変換多重入射時）には、バ
ンプ電磁石２の導体２ｂ，２ｃのみに電流を流すことに
より、バンプ電磁石２をバンプ電磁石として機能させ
る。このとき、バンプ電磁石２に所定角度で入射された
電子を含む負イオンビーム（例えばＨ- イオンビーム）
の軌道は、バンプ電磁石２に形成されるバンプ磁場によ
り図１に示すように周回軌道とほぼ平行に曲げられ、バ
ンプ電磁石２を通過したところで負イオンビームの電子
がカーボン膜５により分離されるため、正イオンビーム
に変換される。その正イオンビームは、バンプ電磁石
３，４を経て軌道を図示のように曲げられて周回軌道に
乗る。次の周回においては、周回軌道上の周回ビーム
（正イオンビーム）は、バンプ電磁石１によって軌道を
図示のように曲げられてバンプ電磁石２に入射される。
この周回ビームの軌道は、同一バンプ磁場内で前記負イ
オンビームの場合とは逆方向に曲げられるので、バンプ
電磁石２内で入射ビーム（負イオンビーム）と合流する
ことになる。なお、バンプ電磁石１〜４の作用によって
負イオンビーム入射時のみ入射ビームがカーボン膜５を
通過するように軌道をシフトするよう構成されている。
【００１９】一方、正イオンビーム入射時（周回軌道シ
フト多重入射時）には、バンプ電磁石２の導体２ｃを導
体２ｂ，２ｄの共通導体（セプタム導体）として共通導
体２ｃに導体２ｂ−２ｃ間、２ｃ−２ｄ間に流す電流を
加算した電流を流すことによって全導体２ｂ，２ｃ，２
ｄに電流を流し、バンプ電磁石２をセプタム電磁石とし
て機能させる。これと同時に、上流および下流に図示し
ない周回軌道シフト用のバンプ電磁石を励磁して、周回
軌道を図示のようにシフトしておく（これらバンプ電磁
石は、上記負イオンビーム入射時には励磁しない）。こ
のとき、バンプ電磁石２に所定角度で入射された正イオ
ンビームの軌道は、バンプ電磁石２に形成されるセプタ
ム磁場内を、軌道をシフトされた周回軌道が一時的に通
過することにより、図示のように周回軌道とほぼ平行に
曲げられ、その後、バンプ電磁石３，４，１，２を経て
周回軌道に乗ることになる。なお、周回軌道に乗った入
射ビームが１周して入射点に戻って来るまでに上流およ
び下流の図示しないバンプ電磁石の励磁を解除して周回
軌道を元の状態に復帰させておくことにより、入射ビー
ムは周回軌道上を回り続けることになる。
フト多重入射時）には、バンプ電磁石２の導体２ｃを導
体２ｂ，２ｄの共通導体（セプタム導体）として共通導
体２ｃに導体２ｂ−２ｃ間、２ｃ−２ｄ間に流す電流を
加算した電流を流すことによって全導体２ｂ，２ｃ，２
ｄに電流を流し、バンプ電磁石２をセプタム電磁石とし
て機能させる。これと同時に、上流および下流に図示し
ない周回軌道シフト用のバンプ電磁石を励磁して、周回
軌道を図示のようにシフトしておく（これらバンプ電磁
石は、上記負イオンビーム入射時には励磁しない）。こ
のとき、バンプ電磁石２に所定角度で入射された正イオ
ンビームの軌道は、バンプ電磁石２に形成されるセプタ
ム磁場内を、軌道をシフトされた周回軌道が一時的に通
過することにより、図示のように周回軌道とほぼ平行に
曲げられ、その後、バンプ電磁石３，４，１，２を経て
周回軌道に乗ることになる。なお、周回軌道に乗った入
射ビームが１周して入射点に戻って来るまでに上流およ
び下流の図示しないバンプ電磁石の励磁を解除して周回
軌道を元の状態に復帰させておくことにより、入射ビー
ムは周回軌道上を回り続けることになる。
【００２０】このようにして、図１に示す本実施例の正
イオン、負イオン両用入射装置は、１通りの構成を用い
て、通常、陽子を加速する際に用いる荷電変換入射方式
と、正イオンを加速する際に用いる周回軌道シフト入射
との、２つの全く異なる入射方式を実現することができ
る。また、装置が１通りでよいので、装置全体のコンパ
クト化になる。また、加速し得る粒子の種類が多いの
で、将来の加速器の多目的化を考慮した場合、加速器の
用途を拡大することができる。また、陽子加速および正
イオン加速間の切換時は、装置の大掛かりな変更を伴わ
ずに実施することができる。また、原理的には、パルス
毎に加速する粒子の種類を切り換えることも可能であ
る。さらに、本実施例の正イオン、負イオン両用入射装
置は、ＫＥＫＰＳ（高エネルギー物理学研究所陽子シン
クロトロン）に適用した場合、高強度陽子ビームの加速
と、高エネルギーイオンビームの加速とを両立させるこ
とにより、加速器の多目的利用の道を開くことができ
る。
イオン、負イオン両用入射装置は、１通りの構成を用い
て、通常、陽子を加速する際に用いる荷電変換入射方式
と、正イオンを加速する際に用いる周回軌道シフト入射
との、２つの全く異なる入射方式を実現することができ
る。また、装置が１通りでよいので、装置全体のコンパ
クト化になる。また、加速し得る粒子の種類が多いの
で、将来の加速器の多目的化を考慮した場合、加速器の
用途を拡大することができる。また、陽子加速および正
イオン加速間の切換時は、装置の大掛かりな変更を伴わ
ずに実施することができる。また、原理的には、パルス
毎に加速する粒子の種類を切り換えることも可能であ
る。さらに、本実施例の正イオン、負イオン両用入射装
置は、ＫＥＫＰＳ（高エネルギー物理学研究所陽子シン
クロトロン）に適用した場合、高強度陽子ビームの加速
と、高エネルギーイオンビームの加速とを両立させるこ
とにより、加速器の多目的利用の道を開くことができ
る。
【００２１】なお、上記負イオンビーム入射および正イ
オンビーム入射は、双方の入射のタイミングを適宜調整
することにより、同一周回時に重畳させて行うことも可
能である。
オンビーム入射は、双方の入射のタイミングを適宜調整
することにより、同一周回時に重畳させて行うことも可
能である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
構成によれば、周回軌道中心上に配置した第１〜第４の
バンプ電磁石の内、第２のバンプ電磁石は、バンプ電磁
石およびセプタム電磁石の機能を付与されているため、
負イオンビーム入射時には、前記第２のバンプ電磁石を
バンプ電磁石として機能させることにより、図３の従来
例の入射装置とほぼ同様に負イオンによる荷電変換多重
入射方式を実現することができ、また、正イオンビーム
入射時には、前記第２のバンプ電磁石をセプタム電磁石
として機能させることにより、図５の従来例の入射装置
とほぼ同様に正イオンによる周回軌道シフト多重入射方
式を実現することができる。よって、従来２種類の入射
装置を必要としていた正イオン入射および負イオン入射
のための装置を統一してコンパクト化するとともに、入
射すべきビームの種類を変更する度に入射装置を交互に
交換する大掛かりかつ長期間の作業を廃止し、加速器の
運用面での自由度を高めることができる。
構成によれば、周回軌道中心上に配置した第１〜第４の
バンプ電磁石の内、第２のバンプ電磁石は、バンプ電磁
石およびセプタム電磁石の機能を付与されているため、
負イオンビーム入射時には、前記第２のバンプ電磁石を
バンプ電磁石として機能させることにより、図３の従来
例の入射装置とほぼ同様に負イオンによる荷電変換多重
入射方式を実現することができ、また、正イオンビーム
入射時には、前記第２のバンプ電磁石をセプタム電磁石
として機能させることにより、図５の従来例の入射装置
とほぼ同様に正イオンによる周回軌道シフト多重入射方
式を実現することができる。よって、従来２種類の入射
装置を必要としていた正イオン入射および負イオン入射
のための装置を統一してコンパクト化するとともに、入
射すべきビームの種類を変更する度に入射装置を交互に
交換する大掛かりかつ長期間の作業を廃止し、加速器の
運用面での自由度を高めることができる。
【００２３】また、本発明の請求項２の構成によれば、
負イオンビーム入射時には、前記第２のバンプ電磁石を
バンプ電磁石として機能させることにより、前記第２の
バンプ電磁石に形成されるバンプ磁場によって所定角度
で入射された負イオンビームの軌道を前記周回軌道と平
行に曲げた後、前記負イオンビームの電子を前記カーボ
ン膜により分離して正イオンビームに変換し、該正イオ
ンビームを前記第３および第４のバンプ電磁石を経て前
記周回軌道に乗せることにより、図３の従来例の入射装
置とほぼ同様に負イオンによる荷電変換多重入射方式を
実現することができ、また、正イオンビーム入射時に
は、前記第２のバンプ電磁石をセプタム電磁石として機
能させることにより、前記第２のバンプ電磁石に形成さ
れるセプタム磁場内を、前記第１のバンプ電磁石により
軌道をシフトされた前記周回軌道が一時的に通過するこ
とによって所定角度で入射された正イオンビームの軌道
を前記周回軌道と平行に曲げた後、前記第３および第４
のバンプ電磁石を経て前記周回軌道に乗せることによ
り、図５の従来例の入射装置とほぼ同様に正イオンによ
る周回軌道シフト多重入射方式を実現することができ
る。よって、従来２種類の入射装置を必要としていた正
イオン入射および負イオン入射のための装置を統一して
コンパクト化するとともに、入射すべきビームの種類を
変更する度に入射装置を交互に交換する大掛かりかつ長
期間の作業を廃止し、加速器の運用面での自由度を高め
ることができる。
負イオンビーム入射時には、前記第２のバンプ電磁石を
バンプ電磁石として機能させることにより、前記第２の
バンプ電磁石に形成されるバンプ磁場によって所定角度
で入射された負イオンビームの軌道を前記周回軌道と平
行に曲げた後、前記負イオンビームの電子を前記カーボ
ン膜により分離して正イオンビームに変換し、該正イオ
ンビームを前記第３および第４のバンプ電磁石を経て前
記周回軌道に乗せることにより、図３の従来例の入射装
置とほぼ同様に負イオンによる荷電変換多重入射方式を
実現することができ、また、正イオンビーム入射時に
は、前記第２のバンプ電磁石をセプタム電磁石として機
能させることにより、前記第２のバンプ電磁石に形成さ
れるセプタム磁場内を、前記第１のバンプ電磁石により
軌道をシフトされた前記周回軌道が一時的に通過するこ
とによって所定角度で入射された正イオンビームの軌道
を前記周回軌道と平行に曲げた後、前記第３および第４
のバンプ電磁石を経て前記周回軌道に乗せることによ
り、図５の従来例の入射装置とほぼ同様に正イオンによ
る周回軌道シフト多重入射方式を実現することができ
る。よって、従来２種類の入射装置を必要としていた正
イオン入射および負イオン入射のための装置を統一して
コンパクト化するとともに、入射すべきビームの種類を
変更する度に入射装置を交互に交換する大掛かりかつ長
期間の作業を廃止し、加速器の運用面での自由度を高め
ることができる。
【図１】本発明の正イオン、負イオン両用入射装置の一
実施例の原理的構成を示す図である。
実施例の原理的構成を示す図である。
【図２】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図３】従来例の負イオン入射装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】従来例の正イオン入射装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
１，バンプ電磁石 ２ バンプ電磁石 ２ａ 電磁石 ２ｂ 導体 ２ｃ 導体 ２ｄ 導体 ３ バンプ電磁石 ４ バンプ電磁石 ５ カーボン膜
Claims (3)
- 【請求項１】 周回軌道中心上に配置した第１、第３お
よび第４のバンプ電磁石と、前記周回軌道中心に対し所
定の位置関係になるよう前記第１および第３のバンプ電
磁石間に配置した第２のバンプ電磁石と、前記第２およ
び第３のバンプ電磁石間に配置したカーボン膜とを具え
る正イオン、負イオン両用入射装置であって、 前記第２のバンプ電磁石にバンプ電磁石およびセプタム
電磁石の機能を付与し、負イオンビーム入射時には前記
第２のバンプ電磁石をバンプ電磁石として機能させ、正
イオンビーム入射時には前記第２のバンプ電磁石をセプ
タム電磁石として機能させるよう構成したことを特徴と
する正イオン、負イオン両用入射装置。 - 【請求項２】 周回軌道中心上に配置した第１、第３お
よび第４のバンプ電磁石と、前記周回軌道中心に対し所
定の位置関係になるよう前記第１および第３のバンプ電
磁石間に配置した第２のバンプ電磁石と、前記第２およ
び第３のバンプ電磁石間に配置したカーボン膜とを具え
る正イオン、負イオン両用入射装置であって、 負イオンビーム入射時には、前記第２のバンプ電磁石を
バンプ電磁石として機能させることにより、前記第２の
バンプ電磁石に形成されるバンプ磁場によって所定角度
で入射された負イオンビームの軌道を前記周回軌道と平
行に曲げた後、前記負イオンビームの電子を前記カーボ
ン膜により分離して正イオンビームに変換し、該正イオ
ンビームを前記第３および第４のバンプ電磁石を経て前
記周回軌道に乗せるよう構成し、 正イオンビーム入射時には、前記第２のバンプ電磁石を
セプタム電磁石として機能させることにより、前記第２
のバンプ電磁石に形成されるセプタム磁場内を、前記第
１のバンプ電磁石により軌道をシフトされた前記周回軌
道が一時的に通過することによって所定角度で入射され
た正イオンビームの軌道を前記周回軌道と平行に曲げた
後、前記第３および第４のバンプ電磁石を経て前記周回
軌道に乗せるよう構成したことを特徴とする正イオン、
負イオン両用入射装置。 - 【請求項３】 前記第２のバンプ電磁石は、前記周回軌
道に関し外周側に配置した第１の導体と、前記周回軌道
に関し内周側に配置した第２および第３の導体とを有
し、前記第１および第２の導体間にバンプ磁場が形成さ
れ、前記第２および第３の導体間にセプタム磁場が形成
されるよう構成したことを特徴とする、請求項１または
２記載の正イオン、負イオン両用入射装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6211261A JP2600109B2 (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 正イオン、負イオン両用入射装置 |
| DE69506201T DE69506201T2 (de) | 1994-09-05 | 1995-09-04 | Injektionsvorrichtung für beides positive und negative Ionen |
| EP95306171A EP0700236B1 (en) | 1994-09-05 | 1995-09-04 | Injection apparatus both for positive and negative ions |
| US08/523,216 US5587632A (en) | 1994-09-05 | 1995-09-05 | Injection apparatus both for positive and negative ions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6211261A JP2600109B2 (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 正イオン、負イオン両用入射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878199A JPH0878199A (ja) | 1996-03-22 |
| JP2600109B2 true JP2600109B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=16602988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6211261A Expired - Lifetime JP2600109B2 (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 正イオン、負イオン両用入射装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5587632A (ja) |
| EP (1) | EP0700236B1 (ja) |
| JP (1) | JP2600109B2 (ja) |
| DE (1) | DE69506201T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110169208A (zh) * | 2017-01-25 | 2019-08-23 | 住友重机械工业株式会社 | 粒子加速系统及粒子加速系统的调整方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3488915B2 (ja) | 2001-03-08 | 2004-01-19 | 高エネルギー加速器研究機構長 | 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 |
| ATE535637T1 (de) | 2009-03-27 | 2011-12-15 | Groz Beckert Kg | Einführhilfe zur bestückung von nadelbrettern |
| WO2013121503A1 (ja) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | 三菱電機株式会社 | セプタム電磁石および粒子線治療装置 |
| JP6121748B2 (ja) | 2013-02-22 | 2017-04-26 | 株式会社東芝 | イオン加速装置及び医療用装置 |
| CN109874345B (zh) * | 2015-04-15 | 2023-10-31 | 株式会社钟化 | 离子束电荷转换装置的电荷转换膜 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2979635A (en) * | 1959-07-15 | 1961-04-11 | Richard J Burleigh | Clashing beam particle accelerator |
| DE3681841D1 (de) * | 1985-07-19 | 1991-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | Vorrichtung fuer geladene teilchen. |
| US5073913A (en) * | 1988-04-26 | 1991-12-17 | Acctek Associates, Inc. | Apparatus for acceleration and application of negative ions and electrons |
| JP3125805B2 (ja) * | 1991-10-16 | 2001-01-22 | 株式会社日立製作所 | 円形加速器 |
| JPH0661000A (ja) * | 1992-08-07 | 1994-03-04 | Hitachi Ltd | 円形加速器及び円形加速器の運転方法並びに半導体露光装置 |
| US5315118A (en) * | 1993-04-15 | 1994-05-24 | High Voltage Engineering Europa B.V. | Dual ion injector for tandem accelerators |
-
1994
- 1994-09-05 JP JP6211261A patent/JP2600109B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-09-04 DE DE69506201T patent/DE69506201T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-04 EP EP95306171A patent/EP0700236B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-05 US US08/523,216 patent/US5587632A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110169208A (zh) * | 2017-01-25 | 2019-08-23 | 住友重机械工业株式会社 | 粒子加速系统及粒子加速系统的调整方法 |
| CN110169208B (zh) * | 2017-01-25 | 2022-09-06 | 住友重机械工业株式会社 | 粒子加速系统及粒子加速系统的调整方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69506201T2 (de) | 1999-04-22 |
| DE69506201D1 (de) | 1999-01-07 |
| US5587632A (en) | 1996-12-24 |
| JPH0878199A (ja) | 1996-03-22 |
| EP0700236A1 (en) | 1996-03-06 |
| EP0700236B1 (en) | 1998-11-25 |
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