JP2758686B2 - 荷電粒子装置用常電導電磁石 - Google Patents
荷電粒子装置用常電導電磁石Info
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- JP2758686B2 JP2758686B2 JP2039785A JP3978590A JP2758686B2 JP 2758686 B2 JP2758686 B2 JP 2758686B2 JP 2039785 A JP2039785 A JP 2039785A JP 3978590 A JP3978590 A JP 3978590A JP 2758686 B2 JP2758686 B2 JP 2758686B2
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- charged particle
- pole
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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、荷電粒子装置用常電導電磁石に関し、さ
らに詳しくいうと、コイル、磁極およびリターンヨーク
からなる荷電粒子装置用常電導電磁石に関するものであ
る。
らに詳しくいうと、コイル、磁極およびリターンヨーク
からなる荷電粒子装置用常電導電磁石に関するものであ
る。
［従来の技術］ 第８図〜第10図は、例えば分子科学研究所発行、UVSO
R−９「UVSORストレージリングの設計」（1982年12月）
に示された従来の荷電粒子装置用常電導電磁石のうち、
スキュー４極電磁石であり、図において、（１）は鉄製
のポール（磁極）、（２）は起磁力を与えるコイル、
（３）は磁界のリターンを形成するリターンヨークであ
る。ポール（１）は磁界の分布を決定する。
R−９「UVSORストレージリングの設計」（1982年12月）
に示された従来の荷電粒子装置用常電導電磁石のうち、
スキュー４極電磁石であり、図において、（１）は鉄製
のポール（磁極）、（２）は起磁力を与えるコイル、
（３）は磁界のリターンを形成するリターンヨークであ
る。ポール（１）は磁界の分布を決定する。
次に動作について説明する。荷電粒子装置用常電導電
磁石には多くの種類があるが、スキュー４極電磁石はビ
ームのｘ方向とｙ方向の振動（ベータトロン振動）のｘ
−ｙ結合の強さを調整するものである。スキュー４極電
磁石の磁界分布の例を第11図に示す。図に示すように、
理想的なスキュー４極電磁石は、ｘ方向に１次に比例し
て増加するｘ方向磁界Bxを発生する。さらに、第11図に
示す磁界のｘ方向微分Bx′を求め、この値をｘ＝０での
微分値Bx′（ｘ＝０）で規格化したものを第12図に示
す。スキュー４極電磁石が理想的な場合、第12図に示す
ようにBx′／Bx′（ｘ＝０）の値は広い範囲で1.0の
値を示す。ところで、理想的なスキュー４極電磁石と
は、第８図に示すように、４つのポール（１）が対称に
配置されており、かつ、第10図に示すように、ポール
（１）がx2−y2＝R0 2（R0はボア半径）の寸法関係にな
っている。ところが、実際の電磁石は、製作誤差がある
ため、磁界は１次の勾配をもつだけでなく、他の不均一
磁界成分を有する。この例を第13図に示す。このように
不均一な高次の誤差磁界成分が発生すると共鳴等が生
じ、ビームは失われてしまう。他に不均一な誤差磁界成
分が発生する要因として、スキュー４極電磁石の極く近
傍に他の電磁石が配置されている場合や、電磁石がｚ方
向に極端に短く２次元では近似できない（ポール形状が
x2−y2＝R0 2である必要があると述べたが、これは電磁
石が無限に長い場合を仮定している）場合等が挙げられ
る。
磁石には多くの種類があるが、スキュー４極電磁石はビ
ームのｘ方向とｙ方向の振動（ベータトロン振動）のｘ
−ｙ結合の強さを調整するものである。スキュー４極電
磁石の磁界分布の例を第11図に示す。図に示すように、
理想的なスキュー４極電磁石は、ｘ方向に１次に比例し
て増加するｘ方向磁界Bxを発生する。さらに、第11図に
示す磁界のｘ方向微分Bx′を求め、この値をｘ＝０での
微分値Bx′（ｘ＝０）で規格化したものを第12図に示
す。スキュー４極電磁石が理想的な場合、第12図に示す
ようにBx′／Bx′（ｘ＝０）の値は広い範囲で1.0の
値を示す。ところで、理想的なスキュー４極電磁石と
は、第８図に示すように、４つのポール（１）が対称に
配置されており、かつ、第10図に示すように、ポール
（１）がx2−y2＝R0 2（R0はボア半径）の寸法関係にな
っている。ところが、実際の電磁石は、製作誤差がある
ため、磁界は１次の勾配をもつだけでなく、他の不均一
磁界成分を有する。この例を第13図に示す。このように
不均一な高次の誤差磁界成分が発生すると共鳴等が生
じ、ビームは失われてしまう。他に不均一な誤差磁界成
分が発生する要因として、スキュー４極電磁石の極く近
傍に他の電磁石が配置されている場合や、電磁石がｚ方
向に極端に短く２次元では近似できない（ポール形状が
x2−y2＝R0 2である必要があると述べたが、これは電磁
石が無限に長い場合を仮定している）場合等が挙げられ
る。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の荷電粒子装置用常電導電磁石は以上のように構
成されているので、理想的に設計したとしても、製作誤
差等により不均一誤差磁界成分が発生するという問題点
があった。
成されているので、理想的に設計したとしても、製作誤
差等により不均一誤差磁界成分が発生するという問題点
があった。
この発明は上記の問題点を解消するためになされもの
で、製作誤差等により発生する不均一誤差磁界成分を補
正することができる荷電粒子装置用常電導電磁石を得る
ことを目的とする。
で、製作誤差等により発生する不均一誤差磁界成分を補
正することができる荷電粒子装置用常電導電磁石を得る
ことを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る荷電粒子装置用常電導電磁石は、磁極
の端部に形成した切欠部に鉄片を接合したものである。
の端部に形成した切欠部に鉄片を接合したものである。
［作用］ この発明においては、磁極の端部に接合された鉄片の
作る磁界により、常電導電磁石の不均一磁界を補正す
る。
作る磁界により、常電導電磁石の不均一磁界を補正す
る。
［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図〜第３図はこの発明の参考例を示し、第１図
（ａ）に示す参考例において、（４）はポール（１）に
接着またはネジ止めにより接合された鉄片である。
（ａ）に示す参考例において、（４）はポール（１）に
接着またはネジ止めにより接合された鉄片である。
次に動作について説明する。スキュー４極電磁石の磁
界分布（By′（ｘ）／By（０）分布が、製作誤差等によ
り、第１図（ｂ）に示すように、ｘの正の領域で1.0以
下になったとする。この場合、ｘ軸上、かつ、ｘが正の
位置にあるポール（１）に鉄片（４）を接合すれば、ｘ
の正の位置に、より磁束が集まり、By′（ｘ）／B
y（０）の値も鉄片（４）がない場合に比べてより大き
くなる。鉄片はりつけ後、磁界測定をくり返し、鉄片
（４）の量を最適化すれば、ｘの正の領域の広い範囲に
わたってBy′（ｘ）／By（０）１とすることが可能に
なる。
界分布（By′（ｘ）／By（０）分布が、製作誤差等によ
り、第１図（ｂ）に示すように、ｘの正の領域で1.0以
下になったとする。この場合、ｘ軸上、かつ、ｘが正の
位置にあるポール（１）に鉄片（４）を接合すれば、ｘ
の正の位置に、より磁束が集まり、By′（ｘ）／B
y（０）の値も鉄片（４）がない場合に比べてより大き
くなる。鉄片はりつけ後、磁界測定をくり返し、鉄片
（４）の量を最適化すれば、ｘの正の領域の広い範囲に
わたってBy′（ｘ）／By（０）１とすることが可能に
なる。
一方、スキュー４極電磁石の磁界分布（By′（ｘ）／
By（０）分布）が、第２図（ｂ）に示すように、上向き
に凸の分布を示す場合（ｘの正およびｘの負の領域で
By′（ｘ）／By（０）の値がｘ＝０での値よりも小さな
値を示す場合）、第二の参考例として第２図（ａ）に示
すように、ｘ軸上、かつｘが正および負の位置に存在す
るポール（１）に鉄片（４）を設ければ、ｘの正および
負の領域の端の磁界分布が持ち上がる。さらに、鉄片の
量・大きさを、磁界測定をくり返すことにより最適化す
れば、By′（ｘ）／By（０）の値をｘが正負の広い範囲
で1.0にすることが可能である。
By（０）分布）が、第２図（ｂ）に示すように、上向き
に凸の分布を示す場合（ｘの正およびｘの負の領域で
By′（ｘ）／By（０）の値がｘ＝０での値よりも小さな
値を示す場合）、第二の参考例として第２図（ａ）に示
すように、ｘ軸上、かつｘが正および負の位置に存在す
るポール（１）に鉄片（４）を設ければ、ｘの正および
負の領域の端の磁界分布が持ち上がる。さらに、鉄片の
量・大きさを、磁界測定をくり返すことにより最適化す
れば、By′（ｘ）／By（０）の値をｘが正負の広い範囲
で1.0にすることが可能である。
逆に、第３図（ｂ）のように、磁界分布が下向きに凸
である場合は、ｘ＝０付近の磁界が他の領域の磁界に比
べ弱いことを意味する。これを補正するには、第三の参
考例として第３図（ａ）に示すように、ｘ＝０付近に鉄
片（４）を増やす。即ち、ｘ＝０（ｙ軸上）のポール
（１）に鉄片（４）を接合する。また、下向きに凸の分
布を補正する別の手段として、ｘ軸上、かつｘが正およ
び負にあるポール（１）の鉄片（４）を削り取ることが
考えられる。ただし、組立て後の電磁石にこの手段を適
用することは困難である。そこで、この発明の実施例と
して第４図、第５図に示すように、あらかじめポール
（１）に大きな切欠き部（５）を設けておき、均一磁界
が得られるまで鉄片（４）の量を増やすようにする。
である場合は、ｘ＝０付近の磁界が他の領域の磁界に比
べ弱いことを意味する。これを補正するには、第三の参
考例として第３図（ａ）に示すように、ｘ＝０付近に鉄
片（４）を増やす。即ち、ｘ＝０（ｙ軸上）のポール
（１）に鉄片（４）を接合する。また、下向きに凸の分
布を補正する別の手段として、ｘ軸上、かつｘが正およ
び負にあるポール（１）の鉄片（４）を削り取ることが
考えられる。ただし、組立て後の電磁石にこの手段を適
用することは困難である。そこで、この発明の実施例と
して第４図、第５図に示すように、あらかじめポール
（１）に大きな切欠き部（５）を設けておき、均一磁界
が得られるまで鉄片（４）の量を増やすようにする。
さらに、鉄片（４）を0.1〜1mm程度の薄い鉄板とし、
この鉄板を積み重ねる構成にすれば、鉄片（４）の量を
容易に自由に制御できる。また、鉄片の接合位置をこの
発明の他の実施例として第６図、第７図に示すように、
有効長均一化用磁極端カット部（６）とすれば、切欠部
（５）の数を減少できる。この場合、有効長均一化用磁
極端カット部（６）をあらかじめ大きくとることが必要
になろう。
この鉄板を積み重ねる構成にすれば、鉄片（４）の量を
容易に自由に制御できる。また、鉄片の接合位置をこの
発明の他の実施例として第６図、第７図に示すように、
有効長均一化用磁極端カット部（６）とすれば、切欠部
（５）の数を減少できる。この場合、有効長均一化用磁
極端カット部（６）をあらかじめ大きくとることが必要
になろう。
なお、上記実施例では、スキュー４極電磁石の例につ
いて述べたが、他の常電導電磁石、例えば２極電磁石、
４極電磁石、６極電磁石あるいは８極電磁石であっても
よく、同様の効果を奏する。
いて述べたが、他の常電導電磁石、例えば２極電磁石、
４極電磁石、６極電磁石あるいは８極電磁石であっても
よく、同様の効果を奏する。
また、上記実施例では、電磁石完成後に鉄片を接合す
る場合について説明したが、正確な磁界計算が可能な場
合には、あらかじめ非対称に製作しておくことも可能で
ある。
る場合について説明したが、正確な磁界計算が可能な場
合には、あらかじめ非対称に製作しておくことも可能で
ある。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、磁極の端部に形成
された切欠部に鉄片を接合したので、予め端部に切欠部
を形成しておき、均一磁界が得られるまで鉄片の量を増
やすことにより、不均一磁界が簡単に補正され、均一度
の良い、即ち高精度の電磁石が得られる効果がある。
された切欠部に鉄片を接合したので、予め端部に切欠部
を形成しておき、均一磁界が得られるまで鉄片の量を増
やすことにより、不均一磁界が簡単に補正され、均一度
の良い、即ち高精度の電磁石が得られる効果がある。
第１図〜第３図はこの発明の第一〜第三の参考例を示
し、各図において図（ａ）は横断面図、図（ｂ）は補正
されるべき磁界分布線図である。第４図はこの発明の一
実施例の横断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う平
面での断面図、第６図はこの発明の他の実施例の横断面
図、第７図は第６図のVII−VII線に沿う平面での断面図
である。 第８図〜第13図は従来の荷電粒子装置用常電導電磁石を
示し、第８図は横断面図、第９図は側面図、第10図は一
部横断面図、第11図は磁界特性線図、第12図、第13図は
それぞれ磁界分布特性線図である。 （１）……ポール（磁極）、（２）……コイル、（３）
……リターンヨーク、（４）……鉄片。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
し、各図において図（ａ）は横断面図、図（ｂ）は補正
されるべき磁界分布線図である。第４図はこの発明の一
実施例の横断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う平
面での断面図、第６図はこの発明の他の実施例の横断面
図、第７図は第６図のVII−VII線に沿う平面での断面図
である。 第８図〜第13図は従来の荷電粒子装置用常電導電磁石を
示し、第８図は横断面図、第９図は側面図、第10図は一
部横断面図、第11図は磁界特性線図、第12図、第13図は
それぞれ磁界分布特性線図である。 （１）……ポール（磁極）、（２）……コイル、（３）
……リターンヨーク、（４）……鉄片。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21K 1/093 H05H 7/04
Claims (1)
- 【請求項１】起磁力を与えるコイルと、磁界分布を決定
する鉄製の磁極と、磁界のリターンを形成するリターン
ヨークからなる常電導電磁石において、上記磁極の端部
に形成された切欠部に鉄片を接合したことを特徴とする
荷電粒子用常電導電磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039785A JP2758686B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 荷電粒子装置用常電導電磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039785A JP2758686B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 荷電粒子装置用常電導電磁石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03243899A JPH03243899A (ja) | 1991-10-30 |
| JP2758686B2 true JP2758686B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=12562593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2039785A Expired - Lifetime JP2758686B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 荷電粒子装置用常電導電磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2758686B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102686006B (zh) * | 2011-03-16 | 2015-01-07 | 中国科学院高能物理研究所 | 简化高阶场磁铁 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62222608A (ja) * | 1986-03-25 | 1987-09-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 四重極磁石 |
| JPS62269100A (ja) * | 1986-05-19 | 1987-11-21 | 住友重機械工業株式会社 | Ｑマグネツト |
| JPH03163800A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-15 | Fujitsu Ltd | シンクロトロン放射光発生装置の偏向電磁石及び四極電磁石 |
-
1990
- 1990-02-22 JP JP2039785A patent/JP2758686B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03243899A (ja) | 1991-10-30 |
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