JP5590550B2 - Electromagnetic system with variable magnetic field distribution - Google Patents

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Description

本発明は、粒子線加速器などで使用される電磁石システムに関し、特に、磁場分布を変更し得るようにした磁場分布可変型電磁石システムに関する。   The present invention relates to an electromagnet system used in a particle beam accelerator or the like, and more particularly to a variable magnetic field distribution type electromagnet system that can change the magnetic field distribution.

陽子などの粒子を加速するシンクロトロン系の粒子線加速器では、リンクを構成する真空チャンバ(真空空洞パイプ)に沿って複数の加速機器、複数の偏向電磁石、複数の収束電磁石などを配置し、これら各加速機器、各偏向電磁石、各収束電磁石などを動作させて、入射路側からリングの真空チャンバ内に導かれた荷電粒子を加速させている。   In synchrotron-based particle beam accelerators that accelerate particles such as protons, multiple accelerators, multiple deflection electromagnets, multiple converging electromagnets, etc. are arranged along the vacuum chamber (vacuum cavity pipe) that constitutes the link. Each acceleration device, each deflection electromagnet, each focusing electromagnet, and the like are operated to accelerate charged particles introduced into the vacuum chamber of the ring from the incident path side.

図10は、このような従来の粒子線加速器で使用される偏向電磁石の正面側断面図を示すものである。   FIG. 10 is a front sectional view of a deflection electromagnet used in such a conventional particle beam accelerator.

図10に示す偏向電磁石101は、窓枠状に形成された磁性材料などによって構成される磁性体102と、磁性体102に形成されたギャップ(空隙)103内に配置された往路側励磁コイル104、復路側励磁コイル106によって構成される偏向励磁コイル109とを備えている。   A deflection electromagnet 101 shown in FIG. 10 includes a magnetic body 102 made of a magnetic material or the like formed in a window frame shape, and a forward excitation coil 104 disposed in a gap (gap) 103 formed in the magnetic body 102. And a deflection excitation coil 109 constituted by the return path side excitation coil 106.

そして、加速器制御装置(図示は省略する)からの指示に対応して、励磁電源(図示は省略する)から励磁電流が供給されているとき、往路側励磁コイル104によって、磁性体102内に磁力線105を発生させるとともに、復路側励磁コイル106によって、磁性体102内に磁力線107を発生させる。   In response to an instruction from an accelerator control device (not shown), when an excitation current is supplied from an excitation power source (not shown), a magnetic line of force is generated in the magnetic body 102 by the forward excitation coil 104. 105, and a magnetic force line 107 is generated in the magnetic body 102 by the return side exciting coil 106.

これによって、図11に示す如くギャップ103内にフラットな磁場分布特性を持つギャップ内磁力線(偏向磁力線)108が発生し、ギャップ103内に配置された真空チャンバ(図示は省略する)内を通過する荷電粒子が水平方向に偏向させられる。   As a result, a magnetic field line (deflection magnetic field line) 108 having a flat magnetic field distribution characteristic is generated in the gap 103 as shown in FIG. 11 and passes through a vacuum chamber (not shown) disposed in the gap 103. Charged particles are deflected horizontally.

ところで、このような粒子線加速器で使用される従来の偏向電磁石101では、荷電粒子を偏向させるという1つの機能しか持っていないことから、リングを構成する真空チャンバに沿って、多数の偏向電磁石、多数の収束電磁石、多数の加速機器などを配置するのに必要なスペースを確保しなければならない。このため、リング自体が大きくなってしまうという問題があった。   By the way, since the conventional deflection electromagnet 101 used in such a particle beam accelerator has only one function of deflecting charged particles, a large number of deflection electromagnets along the vacuum chamber constituting the ring, A space necessary for arranging a large number of converging electromagnets and a large number of acceleration devices must be secured. Therefore, there is a problem that the ring itself becomes large.

本発明は上記の事情に鑑み、荷電粒子の軌道を調整する磁力線の磁場分布を変化させて、各種偏向機能、各種収束機能、他の機能などを持たせることができ、これによってリングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができ、さらに応答速度を2倍以上、高速化させることができる磁場分布可変型電磁石システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, by changing the magnetic field distribution of the magnetic lines of force for adjusting the trajectory of the load conductive particles, various deflecting function, various convergence function, can have like other features, whereby the ring Providing a variable magnetic field distribution type electromagnet system that can significantly reduce the number of types of electromagnets used, reduce the cost and size of the accelerator, and increase the response speed more than twice. The purpose is to do.

このため、本発明においては、2つのC型励磁ユニットを組み合わせて、これらC型励磁ユニットを各々、独立させて励磁させることにより、各C型励磁ユニットによって画成されるギャップ内の磁場分布を変化させることができ、これによって偏向機能のほか、収束機能、他の機能などを持たせて、リングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができる磁場分布可変型電磁石システムを提供することを目的としている。 For this reason, in the present invention, by combining two C-type excitation units and exciting each of these C-type excitation units independently, the magnetic field distribution in the gap defined by each C-type excitation unit is obtained. This makes it possible to change the number of electromagnets used in the ring by providing a deflection function, a convergence function, and other functions in addition to the deflection function, thereby reducing the cost and size of the accelerator. It is an object of the present invention to provide a variable magnetic field distribution type electromagnet system.

また、本願の請求項2に係る発明では、2つのC型励磁ユニットを各々、独立させて励磁させ、各C型励磁ユニットによって画成されるギャップ内に2極励磁パターン、4極励磁パターン、または機能結合パターンのいずれかに対応する磁力線を生成させることができ、これによってリングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができる磁場分布可変型電磁石システムを提供することを目的としている。 Further, in the invention according to claim 2 of the present application , the two C-type excitation units are excited independently, and a two-pole excitation pattern, a four-pole excitation pattern, Or a magnetic field that can generate magnetic field lines corresponding to any of the functional coupling patterns, thereby significantly reducing the number of types of electromagnets used in the ring and reducing the cost and size of the accelerator. An object is to provide a variable distribution type electromagnet system.

また、本願の請求項3に係る発明では、複数の円弧型励磁ユニットを組み合わせて、これら円弧型励磁ユニットを各々、独立させて励磁させることにより、各円弧型励磁ユニットによって画成される空間内の磁場分布を変化させることができ、これによって収束機能などを調整自在にさせて、リングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができる磁場分布可変型電磁石システムを提供することを目的としている。 Further, in the invention according to claim 3 of the present application , a plurality of arc-shaped excitation units are combined, and each of these arc-shaped excitation units is excited independently of each other, whereby the space defined by each arc-shaped excitation unit is obtained. This makes it possible to change the magnetic field distribution of the magnet, thereby making it possible to adjust the convergence function, etc., greatly reducing the number of types of electromagnets used in the ring, and reducing the cost and size of the accelerator. An object of the present invention is to provide a variable magnetic field distribution type electromagnet system.

そして、本願の請求項4に係る発明では、複数の円弧型励磁ユニットを組み合わせて、これら円弧型励磁ユニットを各々、独立させて励磁させ、各円弧型励磁ユニットによって画成される空間内に8極励磁パターン、または4極励磁パターンのいずれかに対応する磁力線を生成させることができ、これによってリングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができる磁場分布可変型電磁石システムを提供することを目的としている。 In the invention according to claim 4 of the present application , a plurality of arc-shaped excitation units are combined, and each of these arc-shaped excitation units is excited independently, and the space is defined within each space defined by each arc-shaped excitation unit. Magnetic field lines corresponding to either the pole excitation pattern or the quadrupole excitation pattern can be generated, which greatly reduces the number of types of electromagnets used in the ring, thereby reducing the cost and size of the accelerator. It is an object of the present invention to provide a variable magnetic field distribution type electromagnet system.

上記の目的を達成するために本発明は、磁場分布可変型電磁石システムでは、磁力線を発生して、荷電粒子の軌道を制御する電磁石システムにおいて、荷電粒子の通路となる真空チャンバを囲むように配置される複数の励磁ユニットと、これら各励磁ユニット毎に、指定された電流方向、電流値の励磁電流を生成して、前記各励磁ユニットを各々励磁させる励磁電源と、を備え、前記励磁ユニットの各々は、C字形状の磁性体、前記励磁電源から励磁電流が供給されたとき、前記磁性体内に磁力線を発生させる励磁コイルを備え、前記真空チャンバを囲むように、一方の前記励磁ユニット端部と、他方の前記励磁ユニット端部と対向配置させ、前記励磁電源から一方の前記励磁ユニットに供給する励磁電流、他方の前記励磁ユニットに供給する励磁電流を各々、制御させて、一方の前記励磁ユニット、他方の前記励磁ユニットによって生成されるギャップ内磁力線の磁場分布を制御させることを特徴としている。 To achieve the above object, the present invention is, in the magnetic field distribution variable electromagnet system, and generate magnetic lines of force in the electromagnet system for controlling the trajectory of charged particles, so as to surround the vacuum chamber for passage of charged particles a plurality of excitation units arranged on, each respective exciter, specified current direction, and generates an excitation current of a current value, and a magnetizing power source for each energized the respective exciter, the excitation Each of the units includes a C-shaped magnetic body, an excitation coil that generates a magnetic line of force in the magnetic body when an excitation current is supplied from the excitation power supply, and one of the excitation units so as to surround the vacuum chamber. An excitation current to be supplied to one of the excitation units from the excitation power source, and to the other excitation unit, arranged opposite to the end of the other excitation unit. Each excitation current that, by controlled, is characterized in that to control the magnetic field distribution of one of the excitation unit, gap magnetic field lines generated by the other of the exciting unit.

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また、請求項では、請求項に記載の磁場分布可変型電磁石システムにおいて、前記励磁電源は、一方の前記励磁ユニット、他方の前記励磁ユニットに供給する励磁電流の電流方向、電流値を各々、調整し、前記各励磁ユニットのギャップ内に、2極磁場分布特性、4極磁場分布特性、または機能結合磁場分布特性のいずれかに対応する磁力線を生成させることを特徴としている。 Also, each in claim 2, in the magnetic field distribution variable electromagnet system according to claim 1, wherein the excitation power supply, one of the exciting unit, the current direction of the other of the excitation unit for supplying exciting current, a current value The magnetic field lines corresponding to any one of the dipole magnetic field distribution characteristic, the quadrupole magnetic field distribution characteristic, and the function-coupled magnetic field distribution characteristic are generated in the gaps of the respective excitation units.

また、請求項では、請求項1に記載の磁場分布可変型電磁石システムにおいて、前記各励磁ユニットは各々、内面側に2つの突起が形成される円弧形状の磁性体、前記各突起に対し、“8”字状に巻き付けられ、前記励磁電源から励磁電流が供給されたとき、前記各突起、前記磁性体内に磁力線を発生させる励磁コイルを備え、前記真空チャンバを囲むように、かつ前記各励磁ユニットの各端部のうち、隣り合う端部同士が密着、または近接するように、前記各励磁ユニットを円形に配置し、前記励磁電源から前記各励磁ユニットに供給する励磁電流を各々、制御させて、前記各励磁ユニットによって画成される円形空間内に生成される磁力線の磁場分布を制御させることを特徴としている。 Further, in claim 3 , in the variable magnetic field distribution type electromagnet system according to claim 1, each of the excitation units has an arc-shaped magnetic body in which two protrusions are formed on the inner surface side. When an excitation current is supplied from the excitation power source, the coil is wound in an “8” shape, and includes an excitation coil that generates a line of magnetic force in each of the protrusions and the magnetic body so as to surround the vacuum chamber and The excitation units are arranged in a circle so that adjacent ends of the ends of the unit are in close contact with each other, or the excitation current supplied from the excitation power source to the excitation units is controlled. The magnetic field distribution of the magnetic field lines generated in the circular space defined by each excitation unit is controlled.

そして、請求項では、請求項に記載の磁場分布可変型電磁石システムにおいて、前記励磁電源は、前記各励磁ユニットに供給する励磁電流の電流方向、電流値を各々、調整し、前記各励磁ユニットによって画成される前記円形空間内に、8極磁場分布特性、または4極磁場分布特性のいずれかに対応する磁力線を生成させることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention , in the variable magnetic field distribution type electromagnet system according to the third aspect , the excitation power source adjusts a current direction and a current value of an excitation current to be supplied to each of the excitation units. Magnetic field lines corresponding to either the octupole magnetic field distribution characteristic or the quadrupole magnetic field distribution characteristic are generated in the circular space defined by the unit.

本発明に係る磁場分布可変型電磁石システムでは、荷電粒子の軌道を調整する磁力線の磁場分布を変化させて、各種偏向機能、各種収束機能、他の機能などを持たせることができ、これによってリングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができ、さらに応答速度を2倍以上、高速化させることができ、2つのC型励磁ユニットを組み合わせて、これらC型励磁ユニットを各々、独立させて励磁させることにより、各C型励磁ユニットによって画成されるギャップ内の磁場分布を変化させることができ、これによって偏向機能のほか、収束機能、他の機能などを持たせて、リングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができるIn the magnetic field distribution variable electromagnet system according to the present invention, by varying the magnetic field distribution of the magnetic lines of force for adjusting the trajectory of charged particles, various deflecting function, various convergence function, can have like other features, whereby the ring in greatly reducing the number of types of electromagnets are used, cost of the accelerator, it is possible to achieve miniaturization, further response speed twice or more, it is possible to speed up, the two C-type exciter By combining these C-type excitation units independently, the magnetic field distribution in the gap defined by each C-type excitation unit can be changed. By providing functions and other functions, the number of types of electromagnets used in the ring can be greatly reduced, and the cost and size of the accelerator can be reduced .

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また、請求項の磁場分布可変型電磁石システムでは、2つのC型励磁ユニットを各々、独立させて励磁させ、各C型励磁ユニットによって画成されるギャップ内に2極励磁パターン、4極励磁パターン、または機能結合パターンのいずれかに対応する磁力線を生成させることができ、これによってリングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができる。 Further, in the magnetic field distribution variable electromagnet system according to claim 2 , two C-type excitation units are excited independently, and a two-pole excitation pattern and a four-pole excitation are formed in a gap defined by each C-type excitation unit. Magnetic field lines corresponding to either the pattern or the functional coupling pattern can be generated, which can greatly reduce the number of types of electromagnets used in the ring and achieve lower cost and smaller size of the accelerator it can.

また、請求項の磁場分布可変型電磁石システムでは、複数の円弧型励磁ユニットを組み合わせて、これら円弧型励磁ユニットを各々、独立させて励磁させることにより、各円弧型励磁ユニットによって画成される空間内の磁場分布を変化させることができ、これによって収束機能などを調整自在にさせて、リングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができる。 In the magnetic field distribution variable electromagnet system according to claim 3 , a plurality of arc-shaped excitation units are combined, and each of the arc-shaped excitation units is excited independently, thereby being defined by each arc-shaped excitation unit. It is possible to change the magnetic field distribution in the space, thereby making it possible to adjust the convergence function, etc., greatly reducing the number of types of electromagnets used in the ring, and reducing the cost and size of the accelerator be able to.

そして、請求項の磁場分布可変型電磁石システムでは、複数の円弧型励磁ユニットを組み合わせて、これら円弧型励磁ユニットを各々、独立させて励磁させ、各円弧型励磁ユニットによって画成される空間内に8極励磁パターン、または4極励磁パターンのいずれかに対応する磁力線を生成させることができ、これによってリングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成する。 In the variable magnetic field distribution type electromagnet system according to claim 4 , a plurality of arc-shaped excitation units are combined, and each of these arc-shaped excitation units is excited independently, and the space defined by each arc-shaped excitation unit Can generate magnetic field lines corresponding to either the 8-pole excitation pattern or the 4-pole excitation pattern, thereby greatly reducing the number of types of electromagnets used in the ring, thereby reducing the cost and size of the accelerator. To achieve.

本発明による磁場分布可変型電磁石システムの第1形態を示す正面側断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front side sectional view showing a first embodiment of a variable magnetic field distribution type electromagnet system according to the present invention. 図1に示す磁場分布可変型電磁石システムの設置例を示す正面側断面図である。FIG. 2 is a front side sectional view showing an installation example of the magnetic field distribution variable electromagnet system shown in FIG. 1. 図1に示す磁場分布可変型電磁石システムを2極偏向電磁石として使用するときの励磁例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of excitation when using the magnetic field distribution variable electromagnet system shown in FIG. 1 as a 2 pole deflection | deviation electromagnet. 図1に示す磁場分布可変型電磁石システムを4極電磁石として使用するときの励磁例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of excitation when using the magnetic field distribution variable electromagnet system shown in FIG. 1 as a quadrupole electromagnet. 図1に示す磁場分布可変型電磁石システムを機能結合型電磁石として使用するときの励磁例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of excitation when using the magnetic field distribution variable electromagnet system shown in FIG. 1 as a function coupling | bonding type electromagnet. 本発明による磁場分布可変型電磁石システムの第2形態を示す正面側断面図である。It is front sectional drawing which shows the 2nd form of the magnetic field distribution variable electromagnet system by this invention. 図6に示す第1電磁石ユニット〜第4電磁石ユニットの詳細な構成例を示す正面側断面図である。It is front sectional drawing which shows the detailed structural example of the 1st electromagnet unit-4th electromagnet unit shown in FIG. 図6に示す磁場分布可変型電磁石システムを8極電磁石として使用するときの励磁例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of excitation when using the magnetic field distribution variable electromagnet system shown in FIG. 6 as an octupole electromagnet. 図6に示す磁場分布可変型電磁石システムを4極電磁石として使用するときの励磁例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of excitation when using the magnetic field distribution variable electromagnet system shown in FIG. 6 as a quadrupole electromagnet. 従来から知られている偏向電磁石の一例を示す正面側断面図である。It is a front side sectional view showing an example of a conventionally known deflection electromagnet. 図10に示す偏向電磁石のギャップ内磁場分布パターン例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a magnetic field distribution pattern in the gap of the deflection electromagnet shown in FIG.

A.本発明の第1の実施形態
図1は、本発明による磁場分布可変型電磁石システムの第1実施形態を示す正面側断面図である。
A. First Embodiment of the Present Invention FIG. 1 is a front side sectional view showing a first embodiment of a variable magnetic field distribution type electromagnet system according to the present invention.

図1に示す磁場分布可変型電磁石システム1は、リングを構成する真空チャンバ15(図2参照)の一側面側に配置されるC型の第1励磁ユニット2と、真空チャンバ15の他側面側に配置されるC型の第2励磁ユニット3と、これら第1励磁ユニット2、第2励磁ユニット3を各々、励磁する励磁電源4とを備えており、励磁電源4によって、第1励磁ユニット2の励磁方向、励磁量、第2励磁ユニット3の励磁方向、励磁量を各々、制御させて、第1励磁ユニット2に、指定された磁場分布特性を持つ第1ギャップ内磁力線16(図3〜図5参照)を生成させるとともに、第2励磁ユニット3に、指定された磁場分布特性を持つ第2ギャップ内磁力線17(図3〜図5参照)を生成させることにより、ギャップ6、12内に、指定された磁場分布特性を持つギャップ内磁力線18(図3〜図5参照)を生成させる。   A magnetic field distribution variable electromagnet system 1 shown in FIG. 1 includes a C-type first excitation unit 2 disposed on one side of a vacuum chamber 15 (see FIG. 2) constituting a ring, and the other side of the vacuum chamber 15. The C-type second excitation unit 3 disposed in the first and second excitation units 4 and the excitation power source 4 for exciting the first excitation unit 2 and the second excitation unit 3, respectively. The first excitation unit 2 is controlled to control the excitation direction, the excitation amount, the excitation direction of the second excitation unit 3, and the excitation amount. 5) and the second excitation unit 3 generates the second in-gap magnetic field lines 17 (see FIGS. 3 to 5) having the specified magnetic field distribution characteristics, so that the gaps 6 and 12 are generated. ,Designated Gap magnetic field lines with the field distribution characteristic 18 (refer to FIG. 3 to FIG. 5) to produce.

第1励磁ユニット2は、所定の磁気特性を持ち、断面がC型形状になるように加工された長手磁性材料などによって構成される第1磁性体5と、第1磁性体5の上部、下部間に形成されたギャップ6内に配置された厚板状の往路側励磁コイル7、第1磁性体5の内面以外の面に密着するように配置された薄板状の復路側励磁コイル8によって構成される第1励磁コイル9とを備えており、励磁電源4から第1励磁電流が供給されているとき、第1励磁コイル9を励磁させて、第1磁性体5内に、第1励磁電流の電流方向、電流値に応じた方向、強さの磁力線を生成させて、ギャップ6内に、第1ギャップ内磁力線16を生成させる。   The first excitation unit 2 has a first magnetic body 5 having a predetermined magnetic characteristic and made of a longitudinal magnetic material processed so as to have a C-shaped cross section, and an upper portion and a lower portion of the first magnetic body 5. A thick plate-shaped forward path excitation coil 7 disposed in the gap 6 formed therebetween, and a thin plate-shaped return path excitation coil 8 disposed in close contact with the surface other than the inner surface of the first magnetic body 5. The first excitation coil 9 is provided, and when the first excitation current is supplied from the excitation power supply 4, the first excitation coil 9 is excited to cause the first excitation current in the first magnetic body 5. The first magnetic field lines 16 in the gap 6 are generated in the gap 6 by generating magnetic field lines having the current direction, the direction corresponding to the current value, and the strength.

また、第2励磁ユニット3は、所定の磁気特性を持ち、第1磁性体5と同一形状、同一サイズとなるように、かつ断面がC型形状になるように加工された長手磁性材料などによって構成される第2磁性体10と、第2磁性体10の内面以外の面に密着するように配置された薄板状の往路側励磁コイル11、第2磁性体10の上部、下部間に形成されたギャップ12内に配置された厚板状の復路側励磁コイル13によって構成される第2励磁コイル14とを備えており、励磁電源4から第2励磁電流が供給されているとき、第2励磁コイル14を励磁させて、第2磁性体10内に、第2励磁電流の電流方向、電流値に応じた方向、強さの磁力線を生成させて、ギャップ12内に、第2ギャップ内磁力線17を生成させる。   The second excitation unit 3 is made of a longitudinal magnetic material having a predetermined magnetic characteristic, processed to have the same shape and size as the first magnetic body 5 and a C-shaped cross section. It is formed between the configured second magnetic body 10, a thin plate-like forward excitation coil 11 disposed so as to be in close contact with a surface other than the inner surface of the second magnetic body 10, and the upper and lower portions of the second magnetic body 10. And a second excitation coil 14 constituted by a thick plate-like return path side excitation coil 13 disposed in the gap 12, and when the second excitation current is supplied from the excitation power source 4, the second excitation coil 14 is provided. The coil 14 is excited to generate a magnetic field line having a direction and strength corresponding to the current direction of the second excitation current and the current value in the second magnetic body 10, and the magnetic field lines 17 in the second gap 17 in the gap 12. Is generated.

また、励磁電源4は、リング制御装置(図示は省略する)からの指示に対応した電流方向、電流値の第1励磁電流を発生して、第1励磁コイル9を励磁させ、ギャップ6内に指定された磁束密度、磁場分布を持つ第1ギャップ内磁力線16を生成させるとともに、リング制御装置からの指示に対応した第2励磁電流を発生して、第2励磁コイル14を励磁させ、ギャップ12内に指定された磁束密度、磁場分布を持つ第2ギャップ内磁力線17を生成させる。   Further, the excitation power source 4 generates a first excitation current having a current direction and a current value corresponding to an instruction from a ring control device (not shown) to excite the first excitation coil 9 to enter the gap 6. A first magnetic field line 16 having a specified magnetic flux density and magnetic field distribution is generated, and a second excitation current corresponding to an instruction from the ring control device is generated to excite the second excitation coil 14, thereby generating a gap 12. The magnetic field lines 17 in the second gap having the magnetic flux density and the magnetic field distribution specified in the inside are generated.

次に、図2に示す正面側断面図、図3乃至5を参照しながら、磁場分布可変型電磁石システム1の動作を説明する。   Next, the operation of the magnetic field distribution variable electromagnet system 1 will be described with reference to the front sectional view shown in FIG. 2 and FIGS.

まず、図2に示す如く第1励磁ユニット2の各端面と、第2励磁ユニット3の各端面とが密に接合させられ、これら第1励磁ユニット2、第2励磁ユニット3が機械的に一体化させられるとともに、第1励磁ユニット2のギャップ6内、第2励磁ユニット3のギャップ12内に真空チャンバ15が挿通される。   First, as shown in FIG. 2, each end face of the first excitation unit 2 and each end face of the second excitation unit 3 are closely joined, and the first excitation unit 2 and the second excitation unit 3 are mechanically integrated. The vacuum chamber 15 is inserted into the gap 6 of the first excitation unit 2 and the gap 12 of the second excitation unit 3.

この後、2極偏向電磁石として使用するときには、励磁電源4によって、励磁方向をプラス側にし、励磁量を100%にするのに必要な電流方向、電流値を持つ第1励磁電流が生成されて、第1励磁ユニット2の第1励磁コイル9が励磁される。これにより、図3に示す如くギャップ6内に第1ギャップ内磁場分布特性を持つ第1ギャップ内磁力線16が生成される。   Thereafter, when used as a two-pole deflection electromagnet, the excitation power source 4 generates a first excitation current having a current direction and a current value necessary for setting the excitation direction to the plus side and setting the excitation amount to 100%. The first excitation coil 9 of the first excitation unit 2 is excited. As a result, first in-gap magnetic field lines 16 having a first in-gap magnetic field distribution characteristic are generated in the gap 6 as shown in FIG.

また、この動作と並行し、励磁電源4によって、励磁方向をプラス側にし、励磁量を100%にするのに必要な電流方向、電流値を持つ第2励磁電流が生成されて、第2励磁ユニット3の第2励磁コイル14が励磁される。これにより、ギャップ12内に第2ギャップ内磁場分布特性を持つ第2ギャップ内磁力線17が生成される。   In parallel with this operation, the excitation power source 4 generates a second excitation current having a current direction and a current value necessary for setting the excitation direction to the plus side and setting the excitation amount to 100%. The second excitation coil 14 of the unit 3 is excited. As a result, magnetic field lines 17 in the second gap having the second magnetic field distribution characteristic in the gap 12 are generated.

この結果、機械的に一体化された第1励磁ユニット2のギャップ6内に生成された第1ギャップ内磁力線16と、第2励磁ユニット3のギャップ12内に生成された第2ギャップ内磁力線17とが合成されて、図3に示す如く通常の2極偏向電磁石と同様に、均一な磁場分布特性を持つギャップ内磁力線18が生成され、第1励磁ユニット2のギャップ6内、第2励磁ユニット3のギャップ12内に配置された、真空チャンバ15内を通過する荷電粒子が右方向(または、左方向)に偏向される。   As a result, the first in-gap magnetic field lines 16 generated in the gap 6 of the first excitation unit 2 and the second in-gap magnetic field lines 17 generated in the gap 12 of the second excitation unit 3 are integrated. As shown in FIG. 3, the magnetic field lines 18 in the gap having uniform magnetic field distribution characteristics are generated as shown in FIG. 3, and the second excitation unit is formed in the gap 6 of the first excitation unit 2. The charged particles passing through the vacuum chamber 15 arranged in the gap 12 of the third are deflected in the right direction (or left direction).

また、4極励磁電磁石として使用するときには、励磁電源4によって、励磁方向をプラス側にし、励磁量を100%にするのに必要な電流方向、電流値を持つ第1励磁電流が生成されて、第1励磁ユニット2の第1励磁コイル9が励磁される。これにより、図4に示す如くギャップ6内に第1ギャップ内磁場分布特性を持つ第1ギャップ内磁力線16が生成される。   When used as a four-pole excitation electromagnet, the excitation power source 4 generates a first excitation current having a current direction and a current value necessary to make the excitation direction positive and the excitation amount to be 100%. The first excitation coil 9 of the first excitation unit 2 is excited. As a result, first in-gap magnetic field lines 16 having a first in-gap magnetic field distribution characteristic are generated in the gap 6 as shown in FIG.

また、この動作と並行し、励磁電源4によって、励磁方向をマイナス側にし、励磁量を100%にするのに必要な電流方向、電流値を持つ第2励磁電流が生成されて、第2励磁ユニット3の第2励磁コイル14が励磁される。これにより、ギャップ12内に第2ギャップ内磁場分布特性を持つ第2ギャップ内磁力線17が生成される。   In parallel with this operation, the excitation power source 4 generates a second excitation current having a current direction and a current value necessary to set the excitation direction to the negative side and the amount of excitation to 100%, and the second excitation current is generated. The second excitation coil 14 of the unit 3 is excited. As a result, magnetic field lines 17 in the second gap having the second magnetic field distribution characteristic in the gap 12 are generated.

この結果、機械的に一体化された第1励磁ユニット2のギャップ6内に生成された第1ギャップ内磁力線16と、第2励磁ユニット3のギャップ12内に生成された第2ギャップ内磁力線17とが合成されて、図4に示す如く通常の4極電磁石と同様に、4極成分となる斜め勾配磁場分布特性を持つギャップ内磁力線18が生成され、第1励磁ユニット2のギャップ6内、第2励磁ユニット3のギャップ12内に配置された、真空チャンバ15内を通過する荷電粒子が中心方向に収束する。   As a result, the first in-gap magnetic field lines 16 generated in the gap 6 of the first excitation unit 2 and the second in-gap magnetic field lines 17 generated in the gap 12 of the second excitation unit 3 are integrated. As shown in FIG. 4, magnetic field lines 18 in the gap having an oblique gradient magnetic field distribution characteristic that is a quadrupole component are generated as shown in FIG. 4, and in the gap 6 of the first excitation unit 2, The charged particles that are disposed in the gap 12 of the second excitation unit 3 and pass through the vacuum chamber 15 converge in the central direction.

また、機能結合型電磁石として使用するときには、励磁電源4によって、励磁方向をプラス側にし、励磁量を100%にするのに必要な電流方向、電流値を持つ第1励磁電流が生成されて、第1励磁ユニット2の第1励磁コイル9が励磁される。これにより、図5に示す如くギャップ6内に第1ギャップ内磁場分布特性を持つ第1ギャップ内磁力線16を生成させる。   When used as a function-coupled electromagnet, the excitation power source 4 generates a first excitation current having a current direction and a current value necessary for setting the excitation direction to the plus side and setting the excitation amount to 100%. The first excitation coil 9 of the first excitation unit 2 is excited. As a result, the first in-gap magnetic field lines 16 having the first in-gap magnetic field distribution characteristics are generated in the gap 6 as shown in FIG.

また、この動作と並行し、励磁電源4によって、励磁方向をプラス側にし、励磁量を50%にするのに必要な電流方向、電流値を持つ第2励磁電流が生成されて、第2励磁ユニット3の第2励磁コイル14が励磁される。これにより、ギャップ12内に第2ギャップ内磁場分布特性を持つ第2ギャップ内磁力線17を生成させる。   In parallel with this operation, the excitation power source 4 generates a second excitation current having a current direction and a current value necessary for setting the excitation direction to the positive side and the excitation amount to be 50%. The second excitation coil 14 of the unit 3 is excited. Thereby, the magnetic field lines 17 in the second gap having the second magnetic field distribution characteristic in the gap 12 are generated.

この結果、機械的に一体化された第1励磁ユニット2のギャップ6内に生成された第1ギャップ内磁力線16と、第2励磁ユニット3のギャップ12内に生成された第2ギャップ内磁力線17とが合成されて、図5に示すような通常の2極偏向電磁石と、4極電磁石とを合わせた機能結合型電磁石と同様に、斜め勾配磁場分布特性を持つギャップ内磁力線18が生成され、第1励磁ユニット2のギャップ6内、第2励磁ユニット3のギャップ12内に配置された、真空チャンバ15内を通過する荷電粒子が右方向に偏向させられながら、収束させられる。   As a result, the first in-gap magnetic field lines 16 generated in the gap 6 of the first excitation unit 2 and the second in-gap magnetic field lines 17 generated in the gap 12 of the second excitation unit 3 are integrated. And a magnetic field line 18 in the gap having an oblique gradient magnetic field distribution characteristic is generated in the same manner as a function-coupled electromagnet in which a normal two-pole bending magnet and a four-pole magnet are combined as shown in FIG. The charged particles passing through the vacuum chamber 15 disposed in the gap 6 of the first excitation unit 2 and in the gap 12 of the second excitation unit 3 are converged while being deflected in the right direction.

このように、この第1形態では、励磁電源4によって、第1励磁ユニット2の励磁方向、励磁量、第2励磁ユニット3の励磁方向、励磁量を各々、制御させて、第1励磁ユニット2に、指定された磁場分布特性を持つ第1ギャップ内磁力線16を生成させるとともに、第2励磁ユニット3に、指定された磁場分布特性を持つ第2ギャップ内磁力線17を生成させ、ギャップ6、12内に、指定された磁場分布特性を持つギャップ内磁力線18を生成させるようにしているので、荷電粒子の軌道を調整する磁力線の磁場分布を変化させて、各種偏向機能、各種収束機能、他の機能などを持たせることができ、これによってリングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができる(請求項1、2及び3に記載の発明の効果)。   Thus, in the first embodiment, the excitation power source 4 controls the excitation direction and the excitation amount of the first excitation unit 2, the excitation direction and the excitation amount of the second excitation unit 3, and the first excitation unit 2 is controlled. In addition, the first magnetic field lines 16 having the designated magnetic field distribution characteristics are generated, and the second excitation magnetic field lines 17 having the designated magnetic field distribution characteristics are generated in the second excitation unit 3. Since the magnetic field lines 18 in the gap having the specified magnetic field distribution characteristics are generated, the magnetic field distribution of the magnetic field lines that adjust the trajectory of the charged particles is changed, and various deflection functions, various convergence functions, The number of types of electromagnets used in the ring can be greatly reduced, and the cost and size of the accelerator can be reduced. And advantages of the invention described in 3).

また、この第1形態では、第1励磁ユニット2の第1励磁コイル9と、第2励磁ユニット3の第2励磁コイル14とによって、1つのギャップ内磁力線18を生成させるようにしているので、従来の偏向電磁石に設けられている励磁コイルに比べ、第1励磁コイル9、第2励磁コイル14のインダクタンスを半減させることができ、これによって応答速度を1マイクロ秒以下にさせることができる。   Moreover, in this 1st form, since the 1st exciting coil 9 of the 1st exciting unit 2 and the 2nd exciting coil 14 of the 2nd exciting unit 3 are made to generate | occur | produce one magnetic field line 18 in a gap, Compared to the excitation coil provided in the conventional deflection electromagnet, the inductances of the first excitation coil 9 and the second excitation coil 14 can be halved, thereby reducing the response speed to 1 microsecond or less.

さらに、この第1形態では、第1磁性体5、第2磁性体10などの鉄心の制約に起因する最大加速エネルギーLの制約を無くすことができ、これによってシンクロトロン等の高エネルギー粒子線加速器の機能を維持しつつ、加速器本体をコンパクト化させることができるとともに、運転中においても、磁場分布を変更させることができる。   Furthermore, in the first embodiment, the restriction of the maximum acceleration energy L caused by the restriction of the iron core such as the first magnetic body 5 and the second magnetic body 10 can be eliminated, and thereby a high energy particle beam accelerator such as a synchrotron While maintaining this function, the accelerator body can be made compact and the magnetic field distribution can be changed even during operation.

2.本発明の第2の実施形態
図6は、本発明による磁場分布可変型電磁石システムの第2形態を示す正面側断面図である。
2. Second Embodiment of the Present Invention FIG. 6 is a front side sectional view showing a second embodiment of the variable magnetic field distribution type electromagnet system according to the present invention.

図6に示す磁場分布可変型電磁石システム21は、1/4円弧状に形成される第1電磁石ユニット22、第2電磁石ユニット23、第3電磁石ユニット24、第4電磁石ユニット25と、第1〜第4電磁石ユニット22〜25を個別に励磁する励磁電源26とを備えており、加速器制御装置からの指示信号に応じて、励磁電源26から第1〜第4電磁石ユニット22〜25に励磁電流を供給させて、通常の8極電磁石と同じ磁場分布特性の磁力線35(図8参照)、または4極電磁石と同じ磁場分布特性の磁力線35(図9参照)を生成させ、内部に配置された真空チャンバ27内を通る荷電粒子を収束させる。   The variable magnetic field distribution type electromagnet system 21 shown in FIG. 6 includes a first electromagnet unit 22, a second electromagnet unit 23, a third electromagnet unit 24, a fourth electromagnet unit 25, which are formed in a ¼ arc shape. And an excitation power source 26 for exciting the fourth electromagnet units 22 to 25 individually. Excitation current is supplied from the excitation power source 26 to the first to fourth electromagnet units 22 to 25 in response to an instruction signal from the accelerator controller. The magnetic field lines 35 (see FIG. 8) having the same magnetic field distribution characteristics as those of a normal octupole electromagnet or the magnetic field lines 35 (see FIG. 9) having the same magnetic field distribution characteristics as those of the quadrupole electromagnet are generated. The charged particles passing through the chamber 27 are converged.

第1乃至第4電磁石ユニット22−25は各々、図7に示すように内面側に2つの平面部28、29が形成され、外面側が1/4円弧形状にされた長手磁性材料などによって構成されるベース磁性体30と、所定の磁気特性を持つ長板形状の磁性材料などによって構成され、外面側がベース磁性体30の平面部28と密着させられる第1磁性体31と、所定の磁気特性を持つ長板形状の磁性材料などによって構成され、外面側がベース磁性体30の平面部29と密着させられる第2磁性体32と、第1磁性体31の各側面、第2磁性体32の各3側面を順次、経由するように、第1磁性体31、第2磁性体32に巻き付けられて形成される“8”字状の励磁コイル33と、を備えている。   As shown in FIG. 7, each of the first to fourth electromagnet units 22-25 is made of a longitudinal magnetic material having two flat portions 28 and 29 formed on the inner surface side and a quarter arc shape on the outer surface side. A base magnetic body 30 having a predetermined magnetic characteristic, a first magnetic body 31 having an outer surface in close contact with the flat portion 28 of the base magnetic body 30, and a predetermined magnetic characteristic. The second magnetic body 32 is composed of a long plate-shaped magnetic material and the like, and the outer surface side is in close contact with the flat portion 29 of the base magnetic body 30, each side surface of the first magnetic body 31, and each of the second magnetic body 32. An “8” -shaped exciting coil 33 formed by being wound around a first magnetic body 31 and a second magnetic body 32 is provided so as to sequentially pass through the side surfaces.

そして、8極電磁石として使用するときには、励磁電源26によって、励磁方向をマイナス側にし、励磁量を100%にするのに必要な電流方向、電流値を持つ4つの励磁電流が生成されて、第1電磁石ユニット22〜第4電磁石ユニット25が各々、励磁される。これにより、図8に示す如く第1電磁石ユニット22〜第4電磁石ユニット25間で、隣り合う磁力線が分岐させられて、空洞34内に、通常の8極電磁石と同じ磁場分布特性を持つ磁力線35が生成され、真空チャンバ27内を通る荷電粒子を収束させる。   When using as an octupole electromagnet, the excitation power source 26 generates four excitation currents having current directions and current values necessary for setting the excitation direction to the negative side and the excitation amount to 100%. Each of the first electromagnet unit 22 to the fourth electromagnet unit 25 is excited. Thus, as shown in FIG. 8, adjacent magnetic field lines are branched between the first electromagnet unit 22 to the fourth electromagnet unit 25, and the magnetic field lines 35 having the same magnetic field distribution characteristics as a normal octupole electromagnet are formed in the cavity 34. Is generated to focus charged particles passing through the vacuum chamber 27.

また、4極電磁石として使用するときには、励磁電源26によって、励磁方向をマイナス側にし、励磁量を100%にするのに必要な電流方向、電流値を持つ2つの励磁電流が生成されて、第1電磁石ユニット22、第3電磁石ユニット24が励磁させられるとともに、励磁方向をプラス側にし、励磁量を100%にするのに必要な電流方向、電流値を持つ2つの励磁電流が生成されて、第2電磁石ユニット23、第4電磁石ユニット25が励磁される。これにより、図9に示す如く第1電磁石ユニット22〜第4電磁石ユニット25毎に磁力線が独立させられて、空洞34内に、通常の4極電磁石と同じ磁場分布特性の磁力線35が生成され、真空チャンバ27内を通る荷電粒子を収束させる。   When used as a quadrupole electromagnet, the excitation power source 26 generates two excitation currents having a current direction and a current value necessary to set the excitation direction to the negative side and the excitation amount to 100%. While the 1 electromagnet unit 22 and the 3rd electromagnet unit 24 are excited, two excitation currents having a current direction and a current value necessary to make the excitation direction positive and the excitation amount to be 100% are generated. The second electromagnet unit 23 and the fourth electromagnet unit 25 are excited. As a result, as shown in FIG. 9, the magnetic field lines are made independent for each of the first electromagnet unit 22 to the fourth electromagnet unit 25, and the magnetic field lines 35 having the same magnetic field distribution characteristics as the normal quadrupole electromagnet are generated in the cavity 34. The charged particles passing through the vacuum chamber 27 are converged.

このように、この第2形態では、加速器制御装置からの指示信号に応じて、励磁電源26から第1〜第4電磁石ユニット22〜25に励磁電流を各々、供給させて、通常の8極電磁石と同じ磁場分布特性の磁力線35、または4極電磁石と同じ磁場分布特性の磁力線35を生成させるようにしているので、加速対象となっている荷電粒子の種類、目標速度などに応じて、最適な磁場分布特性の磁力線35を生成させることができ、これによってリングで使用される電磁石の種類数を大幅に低減させ、加速器の低価格化、小型化を達成させることができる(請求項1、4及び5に記載の発明の効果)。   As described above, in the second embodiment, in accordance with an instruction signal from the accelerator control device, an excitation current is supplied from the excitation power source 26 to the first to fourth electromagnet units 22 to 25, respectively, so that a normal octupole electromagnet is provided. The magnetic field lines 35 having the same magnetic field distribution characteristics or the magnetic field lines 35 having the same magnetic field distribution characteristics as the quadrupole electromagnet are generated. Magnetic field lines 35 having a magnetic field distribution characteristic can be generated, which can greatly reduce the number of types of electromagnets used in the ring, thereby achieving reduction in cost and size of the accelerator. And effects of the invention described in 5).

また、この第2形態では、第1電磁石ユニット22の励磁コイル33〜第4電磁石ユニット22の励磁コイル33を個別に励磁させて、空洞34内に4極、または8極の磁力線35を生成させるようにしているので、従来の収束電磁石に設けられている励磁コイルに比べ、各励磁コイル33のインダクタンスを1/4以下にさせることができ、これによって応答速度を4倍以上、高速化させることができる。   Moreover, in this 2nd form, the exciting coil 33 of the 1st electromagnet unit 22-the exciting coil 33 of the 4th electromagnet unit 22 is excited individually, and the magnetic field line 35 of 4 poles or 8 poles is produced | generated in the cavity 34. As a result, the inductance of each excitation coil 33 can be reduced to ¼ or less compared to the excitation coil provided in the conventional converging electromagnet, thereby increasing the response speed by four times or more. Can do.

さらに、この第2形態では、第1〜第4電磁石ユニット22〜25の各ベース磁性体30、各第1磁性体31、各第2磁性体32などの鉄心の制約に起因する最大加速エネルギーLの制約を無くすことができ、これによってシンクロトロン等の高エネルギー粒子線加速器の機能を維持しつつ加速器本体をコンパクト化させることができるとともに、運転中においても、磁場分布を変更させることができる。   Furthermore, in this 2nd form, the maximum acceleration energy L resulting from restrictions of iron cores, such as each base magnetic body 30, each 1st magnetic body 31, and each 2nd magnetic body 32 of the 1st-4th electromagnet units 22-25. Thus, the accelerator body can be made compact while maintaining the function of a high-energy particle beam accelerator such as a synchrotron, and the magnetic field distribution can be changed even during operation.

本発明は、粒子線加速器などで使用される電磁石システムに関するものであり、特に、素粒子実験、原子核実験、医学利用(放射線治療)等を目的とした高エネルギー粒子線加速器の多機能化を可能とし、バルク加工を対象にしたナノ材料の量産化への一歩である重イオン加速器に貢献するものであって、産業上の利用可能性を有する。   The present invention relates to an electromagnet system used in a particle beam accelerator and the like, and in particular, it enables multi-functionalization of a high energy particle beam accelerator for the purpose of elementary particle experiment, nuclear experiment, medical use (radiotherapy), etc. It contributes to the heavy ion accelerator, which is a step toward mass production of nanomaterials for bulk processing, and has industrial applicability.

1:磁場分布可変型電磁石システム
2:第1励磁ユニット(励磁ユニット)
3:第2励磁ユニット(励磁ユニット)
4:励磁電源
5:第1磁性体(C字形状の磁性体)
6:ギャップ
7:往路側励磁コイル
8:復路側励磁コイル
9:第1励磁コイル(励磁コイル)
10:第2磁性体(C字形状の磁性体)
11:往路側励磁コイル
12:ギャップ
13:復路側励磁コイル
14:第2励磁コイル(励磁コイル)
15:真空チャンバ
16:第1ギャップ内磁力線
17:第2ギャップ内磁力線
18:ギャップ内磁力線
21:磁場分布可変型電磁石システム
22:第1電磁石ユニット(励磁ユニット)
23:第2電磁石ユニット(励磁ユニット)
24:第3電磁石ユニット(励磁ユニット)
25:第4電磁石ユニット(励磁ユニット)
26:励磁電源
27:真空チャンバ
28:平面部
29:平面部
30:ベース磁性体(円弧形状の磁性体)
31:第1磁性体(円弧形状の磁性体)
32:第2磁性体(円弧形状の磁性体)
33:励磁コイル
34:空洞(円形空間)
35:磁力線
1: Electromagnetic system with variable magnetic field distribution 2: First excitation unit (excitation unit)
3: Second excitation unit (excitation unit)
4: Excitation power supply 5: First magnetic body (C-shaped magnetic body)
6: Gap 7: Outward side exciting coil 8: Inward side exciting coil 9: First exciting coil (exciting coil)
10: Second magnetic body (C-shaped magnetic body)
11: Outward side exciting coil 12: Gap 13: Return side exciting coil 14: Second exciting coil (exciting coil)
15: Vacuum chamber 16: Magnetic field lines in the first gap 17: Magnetic field lines in the second gap 18: Magnetic field lines in the gap 21: Electromagnetic system with variable magnetic field distribution 22: First electromagnetic unit (excitation unit)
23: Second electromagnet unit (excitation unit)
24: Third electromagnet unit (excitation unit)
25: Fourth electromagnet unit (excitation unit)
26: Excitation power supply 27: Vacuum chamber 28: Plane portion 29: Plane portion 30: Base magnetic body (arc-shaped magnetic body)
31: 1st magnetic body (arc-shaped magnetic body)
32: Second magnetic body (arc-shaped magnetic body)
33: Excitation coil 34: Cavity (circular space)
35: Magnetic field lines

Claims (4)

磁力線を発生して、荷電粒子の軌道を制御する電磁石システムにおいて、
荷電粒子の通路となる真空チャンバを囲むように配置される複数の励磁ユニットと、
前記励磁ユニット毎に、指定された電流方向、電流値の励磁電流を生成して、前記各励磁ユニットを各々、励磁させる励磁電源と、を備え、
前記励磁ユニットの各々は、C字形状の磁性体と、前記励磁電源から励磁電流が供給されたとき前記磁性体内に磁力線を発生させる励磁コイルと、を有し、
前記真空チャンバを囲むように、一方の前記励磁ユニット端部と、他方の前記励磁ユニット端部と対向配置させ、
前記励磁電源から一方の前記励磁ユニットに供給する励磁電流、他方の前記励磁ユニットに供給する励磁電流を各々制御して、一方の前記励磁ユニット及び他方の前記励磁ユニットによって生成されるギャップ内磁力線の磁場分布を制御させる、ことを特徴とする磁場分布可変型電磁石システム。
In an electromagnet system that generates magnetic field lines and controls the trajectory of charged particles,
A plurality of excitation units arranged to surround a vacuum chamber serving as a passage for charged particles;
For each of the excitation unit, designated current direction, and generates an excitation current of a current value, each said respective excitation unit, and a excitation power source to be excited,
Each of the excitation units has a C-shaped magnetic body, and an excitation coil that generates lines of magnetic force in the magnetic body when an excitation current is supplied from the excitation power source,
In order to surround the vacuum chamber, one end of the excitation unit and the other end of the excitation unit are arranged opposite to each other,
By controlling the excitation current supplied from the excitation power source to one of the excitation units and the excitation current supplied to the other excitation unit, the magnetic field lines in the gap generated by the one excitation unit and the other excitation unit are controlled. A magnetic field distribution variable electromagnet system characterized by controlling a magnetic field distribution.
請求項に記載の磁場分布可変型電磁石システムにおいて、
前記励磁電源は、一方の前記励磁ユニット、他方の前記励磁ユニットに供給する励磁電流の電流方向、電流値を各々、調整し、前記各励磁ユニットのギャップ内に、2極磁場分布特性、4極磁場分布特性、または機能結合磁場分布特性のいずれかに対応する磁力線を生成させる、ことを特徴とする磁場分布可変型電磁石システム。
The variable magnetic field distribution type electromagnet system according to claim 1 ,
The excitation power supply adjusts the current direction and current value of the excitation current supplied to one of the excitation units and the other of the excitation units, and has a dipole magnetic field distribution characteristic, quadrupole within the gap of each excitation unit. A magnetic field distribution variable electromagnet system characterized by generating magnetic field lines corresponding to either a magnetic field distribution characteristic or a function-coupled magnetic field distribution characteristic.
請求項1に記載の磁場分布可変型電磁石システムにおいて、
前記各励磁ユニットは各々、内面側に2つの突起が形成される円弧形状の磁性体、前記各突起に対し、“8”字状に巻き付けられ、前記励磁電源から励磁電流が供給されたとき、前記各突起、前記磁性体内に磁力線を発生させる励磁コイルを備え、
前記真空チャンバを囲むように、かつ前記各励磁ユニットの各端部のうち、隣り合う端部同士が密着、または近接するように、前記各励磁ユニットを円形に配置し、
前記励磁電源から前記各励磁ユニットに供給する励磁電流を各々、制御させて、前記各励磁ユニットによって画成される円形空間内に生成される磁力線の磁場分布を制御させる、ことを特徴とする磁場分布可変型電磁石システム。
The variable magnetic field distribution type electromagnet system according to claim 1,
Each of the excitation units is an arc-shaped magnetic body in which two protrusions are formed on the inner surface side, each of the protrusions is wound in an “8” shape, and when an excitation current is supplied from the excitation power source, Each of the protrusions includes an exciting coil that generates a line of magnetic force in the magnetic body,
Each of the excitation units is arranged in a circle so as to surround the vacuum chamber and so that adjacent ends of the ends of the excitation units are in close contact with each other or close to each other.
A magnetic field characterized in that an excitation current supplied to each excitation unit from the excitation power source is controlled to control a magnetic field distribution of magnetic lines generated in a circular space defined by each excitation unit. Variable distribution type electromagnet system.
請求項に記載の磁場分布可変型電磁石システムにおいて、
前記励磁電源は、前記各励磁ユニットに供給する励磁電流の電流方向、電流値を各々、調整し、前記各励磁ユニットによって画成される前記円形空間内に、8極磁場分布特性、または4極磁場分布特性のいずれかに対応する磁力線を生成させる、ことを特徴とする磁場分布可変型電磁石システム。
The magnetic field distribution variable electromagnet system according to claim 3 ,
The excitation power source adjusts the current direction and the current value of the excitation current supplied to each excitation unit, and the octupole magnetic field distribution characteristic or quadrupole is set in the circular space defined by each excitation unit. A magnetic field distribution variable electromagnet system characterized by generating magnetic field lines corresponding to any of the magnetic field distribution characteristics.
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