JP2782076B2 - 荷電粒子ビーム冷却方法 - Google Patents
荷電粒子ビーム冷却方法Info
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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- G21K1/003—Manipulation of charged particles by using radiation pressure, e.g. optical levitation
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- H—ELECTRICITY
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシンクロトロン放射光発生装置，電子ビーム
蓄積リング，電子加速器等の電子ビーム装置ならびにイ
オン加速器，イオンビーム蓄積リング，イオンビーム冷
却リング等のイオンビーム装置あるいは電子−電子，電
子−イオン，イオン−イオン衝突器における荷電粒子ビ
ームの冷却方法に関する。
蓄積リング，電子加速器等の電子ビーム装置ならびにイ
オン加速器，イオンビーム蓄積リング，イオンビーム冷
却リング等のイオンビーム装置あるいは電子−電子，電
子−イオン，イオン−イオン衝突器における荷電粒子ビ
ームの冷却方法に関する。
高品質の電子ビームを得るには電子ビームを冷却して
エネルギーの一様化を図ると共に電子ビームのエミッタ
ンスを極めて小さくすることが要求されるがエミッタン
スを向上させる方法は今日まで発明されていない。
エネルギーの一様化を図ると共に電子ビームのエミッタ
ンスを極めて小さくすることが要求されるがエミッタン
スを向上させる方法は今日まで発明されていない。
電子を除く荷電粒子すなわちイオンのビームエネルギ
ーの一様化とエミッタンスの向上には統計的冷却法と呼
ばれる補正加速制御による方法が実用されている。しか
し，この方法ではイオンビームの冷却に長時間を要する
から荷電粒子ビームの加速繰りかえしの多い加速器や内
部標的を装着した荷電粒子ビーム蓄積リングあるいは荷
電粒子衝突器では使用出来ない。例えば陽子ビームのエ
ネルギーを統計的冷却法で数千分の一まで一様化するに
は数分を要する程度である。
ーの一様化とエミッタンスの向上には統計的冷却法と呼
ばれる補正加速制御による方法が実用されている。しか
し，この方法ではイオンビームの冷却に長時間を要する
から荷電粒子ビームの加速繰りかえしの多い加速器や内
部標的を装着した荷電粒子ビーム蓄積リングあるいは荷
電粒子衝突器では使用出来ない。例えば陽子ビームのエ
ネルギーを統計的冷却法で数千分の一まで一様化するに
は数分を要する程度である。
本発明はこれら全ての課題を解決し，すべての荷電粒
子ビームをパルスビームと連続ビームの何れを問わず瞬
時に冷却することを目的とするものである。
子ビームをパルスビームと連続ビームの何れを問わず瞬
時に冷却することを目的とするものである。
上記目的を達接するために本発明はリング型荷電粒子
加速器，荷電粒子ビーム蓄積リング，荷電粒子ビーム冷
却リングあるいは荷電粒子衝突器において荷電粒子ビー
ムのエミッタンスを小さくすると共に荷電粒子ビームと
全エネルギーの一様化をはかる手段としてビーム軸方向
のエネルギーの一部をサイクロトロン旋回運動に転換し
た上で，荷電粒子ビームの垂直面内の運動エネルギーの
非一様部分を荷電粒子サイクロトロン・メーザとして強
制放射させるために荷電粒子ビームに沿ったソレノイド
磁場発生部を設置し，該ソレノイド磁場発生部中で荷電
粒子ビームの進行方向に逆行または同方向にメーザ誘発
用高周波を投射すると共に誘発効率を飛躍的に高める目
的で荷電粒子に干渉性サイクロトロン旋回運動をさせる
ためにサイクロトロン旋回運動に位相角補正用のソレノ
イド磁場を別にビームに沿って発生させることを特徴と
するものである。
加速器，荷電粒子ビーム蓄積リング，荷電粒子ビーム冷
却リングあるいは荷電粒子衝突器において荷電粒子ビー
ムのエミッタンスを小さくすると共に荷電粒子ビームと
全エネルギーの一様化をはかる手段としてビーム軸方向
のエネルギーの一部をサイクロトロン旋回運動に転換し
た上で，荷電粒子ビームの垂直面内の運動エネルギーの
非一様部分を荷電粒子サイクロトロン・メーザとして強
制放射させるために荷電粒子ビームに沿ったソレノイド
磁場発生部を設置し，該ソレノイド磁場発生部中で荷電
粒子ビームの進行方向に逆行または同方向にメーザ誘発
用高周波を投射すると共に誘発効率を飛躍的に高める目
的で荷電粒子に干渉性サイクロトロン旋回運動をさせる
ためにサイクロトロン旋回運動に位相角補正用のソレノ
イド磁場を別にビームに沿って発生させることを特徴と
するものである。
請求項１および２に関して，一般に電子シンクロトロ
ンの様なリング型加速器や電子蓄積リングあるいは電子
衝突器等の電子ビーム装置においてはシンクロトロン放
射（SR放射と略称）によってビーム進行方向のエネルギ
ーの減少と一様化を生ずるのと同時にビーム方向に垂直
な面内の熱運動を増大する効果がある。垂直面内の熱運
動の増加を厳密な表現で言い換えれば電子ビームの軸方
向に対する傾斜角度と電子ビームの軸方向に垂直な面内
の広がりの積で定義されるエミッタンスが増加するので
ある。エミッタンスの増加に伴いリング中の電子ビーム
の規準軌道からのズレの振幅が大きくなり遂に安定軌道
から脱落する電子が生じてリングの真空槽内壁を衝撃し
て内壁から吸着ガスや内壁構成物質の一部を叩き出し，
これが電子ビームの劣化の原因となっている。電子ビー
ム蓄積リング内のビームの蓄積時間の限界の根本原因は
SR放射に伴う電子ビームのエミッタンスの増加によるビ
ーム品質の劣化にある。
ンの様なリング型加速器や電子蓄積リングあるいは電子
衝突器等の電子ビーム装置においてはシンクロトロン放
射（SR放射と略称）によってビーム進行方向のエネルギ
ーの減少と一様化を生ずるのと同時にビーム方向に垂直
な面内の熱運動を増大する効果がある。垂直面内の熱運
動の増加を厳密な表現で言い換えれば電子ビームの軸方
向に対する傾斜角度と電子ビームの軸方向に垂直な面内
の広がりの積で定義されるエミッタンスが増加するので
ある。エミッタンスの増加に伴いリング中の電子ビーム
の規準軌道からのズレの振幅が大きくなり遂に安定軌道
から脱落する電子が生じてリングの真空槽内壁を衝撃し
て内壁から吸着ガスや内壁構成物質の一部を叩き出し，
これが電子ビームの劣化の原因となっている。電子ビー
ム蓄積リング内のビームの蓄積時間の限界の根本原因は
SR放射に伴う電子ビームのエミッタンスの増加によるビ
ーム品質の劣化にある。
そこで，このような電子ビームのエミッタンスを極め
て小さな値にすれば，蓄積リング中の電子ビームの蓄積
時間向上とSRの高輝度化や電子ビーム加速器からのビー
ム高品質化がはかれるわけである。
て小さな値にすれば，蓄積リング中の電子ビームの蓄積
時間向上とSRの高輝度化や電子ビーム加速器からのビー
ム高品質化がはかれるわけである。
電子を除く荷電粒子すなわちイオンビームの装置にお
いてはSR放射は生じないが，イオン源から得られるイオ
ンビームのエミッタンスが電子の場合に比べて極めて大
きく，そのためエミッタンス向上の要望は電子ビーム装
置と同様に強い。本発明では電子，イオン両者を含む全
ての荷電粒子に共通する以下の手段が提供される。即
ち，荷電粒子装置内に設置したソレノイド磁場発生部で
は荷電粒子ビーム軸方向にソレノイド磁場B0（テスラ）
が発生していて荷電粒子は軸に垂直な面内で の角周波数でサイクロトロン旋回運動をする。ここでｅ
およびm0は夫々荷電粒子の電荷および静止質量で，γ⊥
は垂直面内の旋回運動の相対論的エネルギー因子であっ
て以下全ての物理量は実用単位系で与えられているもの
とする。このとき荷電粒子ビームを磁場の軸方向に微小
角度θで入射させ電子サイクロトロン・メーザの発生原
理を拡張した本発明による荷電粒子サイクロトロン・メ
ーザ冷却の発生原理を援用して荷電粒子のビーム垂直面
内における非一様エネルギーを強制放射させてエミッタ
ンスの向上とエネルギーの一様化をはかる。
いてはSR放射は生じないが，イオン源から得られるイオ
ンビームのエミッタンスが電子の場合に比べて極めて大
きく，そのためエミッタンス向上の要望は電子ビーム装
置と同様に強い。本発明では電子，イオン両者を含む全
ての荷電粒子に共通する以下の手段が提供される。即
ち，荷電粒子装置内に設置したソレノイド磁場発生部で
は荷電粒子ビーム軸方向にソレノイド磁場B0（テスラ）
が発生していて荷電粒子は軸に垂直な面内で の角周波数でサイクロトロン旋回運動をする。ここでｅ
およびm0は夫々荷電粒子の電荷および静止質量で，γ⊥
は垂直面内の旋回運動の相対論的エネルギー因子であっ
て以下全ての物理量は実用単位系で与えられているもの
とする。このとき荷電粒子ビームを磁場の軸方向に微小
角度θで入射させ電子サイクロトロン・メーザの発生原
理を拡張した本発明による荷電粒子サイクロトロン・メ
ーザ冷却の発生原理を援用して荷電粒子のビーム垂直面
内における非一様エネルギーを強制放射させてエミッタ
ンスの向上とエネルギーの一様化をはかる。
荷電粒子サイクロトロン・メーザを放射させるために
誘発用高周波を，ソレノイド磁場中に装着した高周波共
振器で発生させるが，それは定常波でもさしつかえな
い，その角周波数ωとその幅Δωは次のサイクロトロン
・メーザ冷却（CMCと略称）条件をみたす必要がある。
誘発用高周波を，ソレノイド磁場中に装着した高周波共
振器で発生させるが，それは定常波でもさしつかえな
い，その角周波数ωとその幅Δωは次のサイクロトロン
・メーザ冷却（CMCと略称）条件をみたす必要がある。
ここで高周波の荷電粒子ビーム方向の進行波成分で共
鳴を取る時はε＝1,逆行波成分についてはε＝−1,また
γ は荷電粒子の磁場軸方向の運動の相対論的エネルギ
ー因子 γ ≡［１−▲β2 ▼］−1/2 でγ⊥とγ は次の関係でむすばれている。
鳴を取る時はε＝1,逆行波成分についてはε＝−1,また
γ は荷電粒子の磁場軸方向の運動の相対論的エネルギ
ー因子 γ ≡［１−▲β2 ▼］−1/2 でγ⊥とγ は次の関係でむすばれている。
▲γ2 ⊥▼＝１＋▲β2 ▼ ▲γ2 ▼θ２＋（▲2T*
⊥▼/m0c2） またβ ＝υ /cでυ は磁場軸方向の荷電粒子速
度，▲Ｔ* ⊥▼はビーム垂直面内の熱運動エネルギー,c
は光速である。γ⊥,min，γ,minはそれぞれγ⊥，γ
の最小値である。Δγ は粒子エネルギーの非一様性
によって生じたγ の幅でありＤ′はサイクロトロン・
メーザ部入口における運動量分散の微分値である。
⊥▼/m0c2） またβ ＝υ /cでυ は磁場軸方向の荷電粒子速
度，▲Ｔ* ⊥▼はビーム垂直面内の熱運動エネルギー,c
は光速である。γ⊥,min，γ,minはそれぞれγ⊥，γ
の最小値である。Δγ は粒子エネルギーの非一様性
によって生じたγ の幅でありＤ′はサイクロトロン・
メーザ部入口における運動量分散の微分値である。
これら２つの条件下でのサイクロトロン・メーザによ
る放射冷却で生ずるエミッタンスの減衰時間τ⊥は であり，ビーム・エネルギーの一様化の時間τ は で与えられる。
る放射冷却で生ずるエミッタンスの減衰時間τ⊥は であり，ビーム・エネルギーの一様化の時間τ は で与えられる。
ここで,rPは荷電粒子の古典半径。Ｉ（ω）は誘発用
高周波のポインティングベクトルの大きさ即ちエネルギ
ー流密度である。
高周波のポインティングベクトルの大きさ即ちエネルギ
ー流密度である。
請求項３に関して， 以上説明した装置でエミッタンスの向上とエネルギー
の一様化がはかれるのは極く低エネルギーの荷電粒子ビ
ームに限定される。そこで，請求項３では荷電粒子が蓄
積リング中を循環中のサイクロトロン旋回運動のコヒー
レンシー即ち干渉性を保持するためにサイクロトロン・
メーザ冷却（CMC）部のソレノイド磁場と逆方向で大き
さの等しい補正用ソレノイド磁場をビームリング中に導
入すると共にメーザ誘発用高周波を荷電粒子の加速周波
数と同期させることにする。これによって荷電粒子ビー
ムのサイクロトロン旋回運動は常にメーザ誘発用高周波
との位相が乱されることはなくなり，粒子ビームは蓄積
リング循環中CMC部でくりかえし冷却されることにな
る。
の一様化がはかれるのは極く低エネルギーの荷電粒子ビ
ームに限定される。そこで，請求項３では荷電粒子が蓄
積リング中を循環中のサイクロトロン旋回運動のコヒー
レンシー即ち干渉性を保持するためにサイクロトロン・
メーザ冷却（CMC）部のソレノイド磁場と逆方向で大き
さの等しい補正用ソレノイド磁場をビームリング中に導
入すると共にメーザ誘発用高周波を荷電粒子の加速周波
数と同期させることにする。これによって荷電粒子ビー
ムのサイクロトロン旋回運動は常にメーザ誘発用高周波
との位相が乱されることはなくなり，粒子ビームは蓄積
リング循環中CMC部でくりかえし冷却されることにな
る。
ここでは電子エネルギーEe＝200MeV（メガ電子ボル
ト）すなわちγ ＝400とEe＝1GeV（ギガ電子ボルト）
すなわちγ ＝2000の場合ならびに陽子エネルギーEp＝
1.7GeVすなわちγ ＝2.8の三適用例を表１にまとめて
示す。いずれの場合もθ＝0.01とし，冷却部では磁束密
度Bo＝６テスラで高周波は電力密度Ｉ（ω）が電子ビー
ムでは30KW・m-2,陽子ビームで3000KW・m-2としてい
る。高周波は定常波でビームに対し逆行波成分が,CMC−
冷却条件をみたすように周波数が設定されているものと
する。リング中の有効冷却時間τ⊥ eff,τ effはそれ
ぞれ τ⊥ eff＝η-1τ⊥，τ eff＝η-1τ で与えられるがηは粒子蓄積リング全周長に対し冷却部
の占める割合で，ここでは三適用例ともη＝0.07にえら
んでいる。
ト）すなわちγ ＝400とEe＝1GeV（ギガ電子ボルト）
すなわちγ ＝2000の場合ならびに陽子エネルギーEp＝
1.7GeVすなわちγ ＝2.8の三適用例を表１にまとめて
示す。いずれの場合もθ＝0.01とし，冷却部では磁束密
度Bo＝６テスラで高周波は電力密度Ｉ（ω）が電子ビー
ムでは30KW・m-2,陽子ビームで3000KW・m-2としてい
る。高周波は定常波でビームに対し逆行波成分が,CMC−
冷却条件をみたすように周波数が設定されているものと
する。リング中の有効冷却時間τ⊥ eff,τ effはそれ
ぞれ τ⊥ eff＝η-1τ⊥，τ eff＝η-1τ で与えられるがηは粒子蓄積リング全周長に対し冷却部
の占める割合で，ここでは三適用例ともη＝0.07にえら
んでいる。
表１から明らかなように三例ともエミッタンス減衰時
間τ⊥は冷却部の通過時間より遥かに短かくて有効冷却
時間τ⊥ effが粒子のリング循環周期t0より短かくなっ
ている。また運動エネルギーの一様化の有効冷却時間τ
effは何れも１ミリ秒より短かく，従来知られている
全ての冷却法にくらべ何桁も上廻わる早さである。
間τ⊥は冷却部の通過時間より遥かに短かくて有効冷却
時間τ⊥ effが粒子のリング循環周期t0より短かくなっ
ている。また運動エネルギーの一様化の有効冷却時間τ
effは何れも１ミリ秒より短かく，従来知られている
全ての冷却法にくらべ何桁も上廻わる早さである。
以上は高周波のビームに対する逆行波成分がCMC条件
の基本周波数と共鳴している場合であるが，整数倍の周
波数と共鳴しても或は又ビームに対する進行波成分につ
いてもCMC効果がある。基本周波数を撰ぶか否か又はビ
ームに対する逆行波と進行波の選択はソレノイド磁場と
高周波共振器の製作技術上の容易さでおこなえば良い。
の基本周波数と共鳴している場合であるが，整数倍の周
波数と共鳴しても或は又ビームに対する進行波成分につ
いてもCMC効果がある。基本周波数を撰ぶか否か又はビ
ームに対する逆行波と進行波の選択はソレノイド磁場と
高周波共振器の製作技術上の容易さでおこなえば良い。
表１ 二つの電子蓄積リングと陽子リングについてサイクロト
ロン・メーザ冷却適用例 〔実 施 例〕 以下本発明による荷電粒子ビーム冷却方法の一実施例
について図面を参照して説明する。
ロン・メーザ冷却適用例 〔実 施 例〕 以下本発明による荷電粒子ビーム冷却方法の一実施例
について図面を参照して説明する。
図面は本発明方法をシンクロトロン放射光発生装置に
実施した際の該装置の概要配置図であって荷電粒子ビー
ム入射系1,ビーム集束磁石2,ビーム偏向磁石3,小型ビー
ム偏向磁石３′，粒子サイクロトロン・メーザ冷却（CM
C）誘発用高周波共振器4,ソレノイド磁石5,補正用ソレ
ノイド磁石6,加速高周波共振器7,放射光発生部８の各要
素で構成されている。
実施した際の該装置の概要配置図であって荷電粒子ビー
ム入射系1,ビーム集束磁石2,ビーム偏向磁石3,小型ビー
ム偏向磁石３′，粒子サイクロトロン・メーザ冷却（CM
C）誘発用高周波共振器4,ソレノイド磁石5,補正用ソレ
ノイド磁石6,加速高周波共振器7,放射光発生部８の各要
素で構成されている。
しかして，入射系１から粒子ビーム装置系内へ入射さ
れた粒子ビームは集束磁石２（一般には４極磁石が使用
される。）通過後偏向磁石３により偏向され，さらに小
型偏向磁石３′によってビームの傾角θを調整され,CMC
誘発用高周波共振器４において粒子ビームのエミッタン
スの向上とビームエネルギーの一様化がはかられること
によりビームが高品質化する。即ちCMC誘発用高周波共
振器４では粒子ビーム軸方向にソレノイド磁石により磁
場B0が発生していて，荷電粒子は軸に垂直な面内でサイ
クロトロン旋回運動をしている。そして，この荷電粒子
ビームに逆行又は同方向にCMC部のメーザ誘発用高周波
共振器４内で高周波を投射することにより荷電粒子サイ
クロトロン・メーザが発生し，荷電粒子ビームのエミッ
タンスを飛躍的に向上させる。又，これと同時に軸方向
のビームエネルギーの冷却即ちエネルギーの一様化も達
成される。
れた粒子ビームは集束磁石２（一般には４極磁石が使用
される。）通過後偏向磁石３により偏向され，さらに小
型偏向磁石３′によってビームの傾角θを調整され,CMC
誘発用高周波共振器４において粒子ビームのエミッタン
スの向上とビームエネルギーの一様化がはかられること
によりビームが高品質化する。即ちCMC誘発用高周波共
振器４では粒子ビーム軸方向にソレノイド磁石により磁
場B0が発生していて，荷電粒子は軸に垂直な面内でサイ
クロトロン旋回運動をしている。そして，この荷電粒子
ビームに逆行又は同方向にCMC部のメーザ誘発用高周波
共振器４内で高周波を投射することにより荷電粒子サイ
クロトロン・メーザが発生し，荷電粒子ビームのエミッ
タンスを飛躍的に向上させる。又，これと同時に軸方向
のビームエネルギーの冷却即ちエネルギーの一様化も達
成される。
CMC誘発用高周波共振器４を出た荷電粒子ビームは補
正用ソレノイド磁石６の軸方向磁場によってサイクロト
ロン旋回の位相角がCMC誘発用高周波共振器４に入る前
と同じになり集束磁石2,ビーム偏向磁石３と小型ビーム
偏向磁石３′により再び集束性と運動量分散又は分散微
分を調整され放射光発生部８で超高輝度で単色性に秀れ
た放射光を発生させることが出来る。荷電粒子ビームは
更にビーム集束磁石２とビーム偏向磁石３を経て加速高
周波共振器７で補助加速され再びCMC誘発用高周波共振
器４に導かれてサイクロトロン・メーザによる放射冷却
でビームの高品質化がはかられる。
正用ソレノイド磁石６の軸方向磁場によってサイクロト
ロン旋回の位相角がCMC誘発用高周波共振器４に入る前
と同じになり集束磁石2,ビーム偏向磁石３と小型ビーム
偏向磁石３′により再び集束性と運動量分散又は分散微
分を調整され放射光発生部８で超高輝度で単色性に秀れ
た放射光を発生させることが出来る。荷電粒子ビームは
更にビーム集束磁石２とビーム偏向磁石３を経て加速高
周波共振器７で補助加速され再びCMC誘発用高周波共振
器４に導かれてサイクロトロン・メーザによる放射冷却
でビームの高品質化がはかられる。
以上は，本発明のビーム冷却法をシンクロトロン放射
光発生装置に適用した場合について説明したが電子以外
の荷電粒子蓄積リングや加速器に適用するときは放射光
発生部８は不要で，かわりに他の種類の実験装置を装着
させることも可能である。また，以上の説明における の整数倍に置き換えた値に対応する周波数 の誘発用高周波を用いても差し支えない。
光発生装置に適用した場合について説明したが電子以外
の荷電粒子蓄積リングや加速器に適用するときは放射光
発生部８は不要で，かわりに他の種類の実験装置を装着
させることも可能である。また，以上の説明における の整数倍に置き換えた値に対応する周波数 の誘発用高周波を用いても差し支えない。
以上説明したように，本発明によれば荷電粒子ビーム
に沿ったソレノイド磁場発生部を設置し，該ソレノイド
磁場発生部中で荷電粒子ビームに逆行又は同方向にサイ
クロトロン・メーザ誘発用高周波を投射することにより
荷電粒子ビームのエミッタンスとエネルギー分解能を極
めて高品質化することが可能で単色性と明るさが極めて
秀れた荷電粒子ビームを得ることが出来，さらに,CMC誘
発用高周波共振器４を出た荷電粒子ビームに補正用ソレ
ノイド磁石６による軸方向磁場をかけることによって，
サイクロトロン旋回の位相角がCMC誘発用高周波共振器
４に入る前と同じになり再びCMC誘発用高周波共振器４
内の繰りかえしのサイクロトロン・メーザによる放射冷
却でビームの高品質化が図れるという顕著な効果を奏す
る。
に沿ったソレノイド磁場発生部を設置し，該ソレノイド
磁場発生部中で荷電粒子ビームに逆行又は同方向にサイ
クロトロン・メーザ誘発用高周波を投射することにより
荷電粒子ビームのエミッタンスとエネルギー分解能を極
めて高品質化することが可能で単色性と明るさが極めて
秀れた荷電粒子ビームを得ることが出来，さらに,CMC誘
発用高周波共振器４を出た荷電粒子ビームに補正用ソレ
ノイド磁石６による軸方向磁場をかけることによって，
サイクロトロン旋回の位相角がCMC誘発用高周波共振器
４に入る前と同じになり再びCMC誘発用高周波共振器４
内の繰りかえしのサイクロトロン・メーザによる放射冷
却でビームの高品質化が図れるという顕著な効果を奏す
る。
図面は本発明方法を実施するための一例としてのシンク
ロトロン放射光発生装置の概要配置図である。 １……荷電粒子ビーム入射系 ２……ビーム集束磁石 ３……ビーム偏向磁石 ３′……小型ビーム偏向磁石 ４……CMC誘発用高周波共振器 ５……ソレノイド磁石 ６……補正用ソレノイド磁石 ７……加速高周波共振器 ８……放射光発生部
ロトロン放射光発生装置の概要配置図である。 １……荷電粒子ビーム入射系 ２……ビーム集束磁石 ３……ビーム偏向磁石 ３′……小型ビーム偏向磁石 ４……CMC誘発用高周波共振器 ５……ソレノイド磁石 ６……補正用ソレノイド磁石 ７……加速高周波共振器 ８……放射光発生部
Claims (3)
- 【請求項１】電子ならびにイオンを総称する荷電粒子の
加速器，蓄積リング等の荷電粒子ビーム装置において，
荷電粒子ビームに沿って設置されたソレノイド磁場発生
部内にサイクロトロン・メーザ誘発用高周波共振器を設
置し，荷電粒子ビームの進行方向に逆行または同方向
に，サイクロトロン・メーザ誘発用高周波を投射するこ
とによって，荷電粒子ビームのビーム軸垂直面内での熱
運動エネルギーを積極的にサイクロトロン・メーザの形
で放射させて，粒子ビームのエミッタンスの向上と同時
にビームの全エネルギーの一様化をはかることを特徴と
する荷電粒子ビーム冷却方法。 - 【請求項２】請求項１の方法において，ビーム偏向磁石
を用いてビーム軸方向のエネルギーの一部をサイクロト
ロン旋回運動に転換した上でサイクロトロン・メーザ誘
発用高周波を投射することにより荷電粒子ビームのエミ
ッタンスの向上と同時にビーム全エネルギーの一様化を
はかることを特徴とする荷電粒子ビーム冷却方法。 - 【請求項３】請求項１または２の方法において，サイク
ロトロン・メーザ誘発用高周波共振器を出た荷電粒子ビ
ームに粒子ビームのサイクロトロン旋回運動の前記高周
波に対する位相角補正用のソレノイド磁場をかけて，荷
電粒子に干渉性サイクロトロン旋回運動の機能を保持さ
せることによりサイクロトロン・メーザ誘発効率を高め
ることを特長とする荷電粒子ビーム冷却方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1041706A JP2782076B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 荷電粒子ビーム冷却方法 |
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