JPH01307197A - 荷電粒子装置 - Google Patents
荷電粒子装置Info
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- JPH01307197A JPH01307197A JP63137288A JP13728888A JPH01307197A JP H01307197 A JPH01307197 A JP H01307197A JP 63137288 A JP63137288 A JP 63137288A JP 13728888 A JP13728888 A JP 13728888A JP H01307197 A JPH01307197 A JP H01307197A
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 47
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- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、荷電粒子ビーム例えば電子ビームの加速器
又は蓄積リングなどの荷電粒子装置に関し、特に、超電
導破壊の生じＫくい超電導偏向電磁石を有する荷電粒子
装置に関するものである。
又は蓄積リングなどの荷電粒子装置に関し、特に、超電
導破壊の生じＫくい超電導偏向電磁石を有する荷電粒子
装置に関するものである。
第５図は、例えば、日本化学技術情報センター１９８４
年９月発行つ、ヨシ力ズ ミャハラ（Ｙｏｓｈｉｋａｚ
ｕ Ｍｉｙａｈａｒａ）、：７−ジ タカタ（Ｋｏｊｉ
Ｔａｋａｔａ）およびテッヤ ナヵニシ（Ｔｅｔｓｕｙ
ａ ＮａＫａｎｉｓｈｉ）によるｌ５ＳＰの技術報告（
Ｔｅｃｈｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆＩＳＳＰ）４２
１ 、ｒシンクロトロン放射のための超１１４レースト
ラック醒子畜積リングおよび共存インジェクタ・マイク
ロトロン（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔ ｉｎｇＲａｃｅ
ｔｒａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｔｒａｇｅ Ｒｉｎ
ｇ ａｎｄ ＣｏｅｘｉｓｔｅｎｔＩｎｊｅｃｔｏｒ
Ｍｉｃｒｏｔｒｏｎ ｆｏｒ ５ｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ
Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）Ｊに記載された従来の荷電粒子
装置を示し、図において、荷電粒子を蓄積する荷電粒子
装置としての蓄積リング（１）内に、入射部ビームライ
ン（２）に沿って荷電粒子（例えば醒子）が導入される
。荷電粒子を偏向して平衡軌道（４）を形成するための
超電導の偏向電磁石（３）は、後述する偏向コイルの組
合わせにより構成されている。
年９月発行つ、ヨシ力ズ ミャハラ（Ｙｏｓｈｉｋａｚ
ｕ Ｍｉｙａｈａｒａ）、：７−ジ タカタ（Ｋｏｊｉ
Ｔａｋａｔａ）およびテッヤ ナヵニシ（Ｔｅｔｓｕｙ
ａ ＮａＫａｎｉｓｈｉ）によるｌ５ＳＰの技術報告（
Ｔｅｃｈｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆＩＳＳＰ）４２
１ 、ｒシンクロトロン放射のための超１１４レースト
ラック醒子畜積リングおよび共存インジェクタ・マイク
ロトロン（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔ ｉｎｇＲａｃｅ
ｔｒａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｔｒａｇｅ Ｒｉｎ
ｇ ａｎｄ ＣｏｅｘｉｓｔｅｎｔＩｎｊｅｃｔｏｒ
Ｍｉｃｒｏｔｒｏｎ ｆｏｒ ５ｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ
Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）Ｊに記載された従来の荷電粒子
装置を示し、図において、荷電粒子を蓄積する荷電粒子
装置としての蓄積リング（１）内に、入射部ビームライ
ン（２）に沿って荷電粒子（例えば醒子）が導入される
。荷電粒子を偏向して平衡軌道（４）を形成するための
超電導の偏向電磁石（３）は、後述する偏向コイルの組
合わせにより構成されている。
荷電粒子を偏向電磁石（３）で偏向する際に発生する放
射光は、放射光ビームライン（５）Ｋ沿って取出される
。この放射光は、シンクロトロン放射光（ＳＯＲ：５ｙ
ｎｃｈｒｏｔｒｏｎ ０ｒｂｉｔａｌ Ｒａｄｉａｔｉ
ｏｎ ）と呼ばれ、外部に取出されてリソグラフィなど
に利用される。一般に、放射光ビームライン（５）は、
装置の利用効率を高めるため、偏向電磁石（３）に沿っ
て多数設けられているが、ここでは各偏向電磁石（３）
にそれぞれ１本のみを示し、他は省略している。
射光は、放射光ビームライン（５）Ｋ沿って取出される
。この放射光は、シンクロトロン放射光（ＳＯＲ：５ｙ
ｎｃｈｒｏｔｒｏｎ ０ｒｂｉｔａｌ Ｒａｄｉａｔｉ
ｏｎ ）と呼ばれ、外部に取出されてリソグラフィなど
に利用される。一般に、放射光ビームライン（５）は、
装置の利用効率を高めるため、偏向電磁石（３）に沿っ
て多数設けられているが、ここでは各偏向電磁石（３）
にそれぞれ１本のみを示し、他は省略している。
その他、蓄積リング（１）内の荷電粒子を集束させるた
めの四極亀碍石（６）、偏向電磁石（３）の非線形磁場
またはクロマティシティを補正するための大極電磁石（
７）、放射光の放出による荷電粒子のエネルギ損失を補
い所定のエネルギに加速するための高周波空洞（８）、
荷電粒子を入射ビームライン（２）から入射させる際に
平衡軌道（４）をずらせて入射を助けるためのキツカ（
９）、荷電粒子の通路となる真空ドーナツ（１０）、荷
電粒子を入射部ビームライン（２）から蓄積リング（１
）内に入射させるためのインフレクタ（１１）、および
真空ドーナツ（１０）内を高真空に保つための真空ポン
プ（１２）等が平衡軌道（４）に沿って配設されている
。
めの四極亀碍石（６）、偏向電磁石（３）の非線形磁場
またはクロマティシティを補正するための大極電磁石（
７）、放射光の放出による荷電粒子のエネルギ損失を補
い所定のエネルギに加速するための高周波空洞（８）、
荷電粒子を入射ビームライン（２）から入射させる際に
平衡軌道（４）をずらせて入射を助けるためのキツカ（
９）、荷電粒子の通路となる真空ドーナツ（１０）、荷
電粒子を入射部ビームライン（２）から蓄積リング（１
）内に入射させるためのインフレクタ（１１）、および
真空ドーナツ（１０）内を高真空に保つための真空ポン
プ（１２）等が平衡軌道（４）に沿って配設されている
。
なお、真空ドーナツ（１０）は機械的強度が高（、かつ
、ベーキングが容易なステンレス材で形成されている。
、ベーキングが容易なステンレス材で形成されている。
また、真空ドーナツ（１０）の円部は真空ポンプ（１２
）により超高真空に保たれており、荷電粒子が気体分子
に衝突してエネルギを失って寿命が短くなることを防止
している。
）により超高真空に保たれており、荷電粒子が気体分子
に衝突してエネルギを失って寿命が短くなることを防止
している。
第６図〜第８図は偏向電磁石（３）を示し、偏向電磁石
（３）は、１対の超電導の偏向コイル（３−１）、（３
２）からなっており、（３１）は上コイル、（３２）は
下コイルである。なお、上、下コイル（３１）、（３２
）（３１）、（３２）に流れる電流の方向、矢印ｎは平
衡軌道（４）上の電子ビームの進行方向を示している。
（３）は、１対の超電導の偏向コイル（３−１）、（３
２）からなっており、（３１）は上コイル、（３２）は
下コイルである。なお、上、下コイル（３１）、（３２
）（３１）、（３２）に流れる電流の方向、矢印ｎは平
衡軌道（４）上の電子ビームの進行方向を示している。
また、第７図および第８図から明らかなように、平衡軌
道（４）は、極座標Ｒθ（ｚ＝ｏ）の平面上に半径凡 イル（３１）、（３２）のそれぞれ内側半径及び外側半
径である。
道（４）は、極座標Ｒθ（ｚ＝ｏ）の平面上に半径凡 イル（３１）、（３２）のそれぞれ内側半径及び外側半
径である。
次に、第５図乃至第８図に示した従来の荷電粒子装誰の
動作について説明する。
動作について説明する。
入射部ビームライン（２）から蓄積リング（１）内に入
射された荷電粒子は、インフレクタ（１１） Ｋよりパ
ルス的に偏向され、かつ、キツカ（９）により軌道がず
らされる。従って、荷電粒子は、最初は平衡軌道（４）
から少しずれた軌道上を周回し、何周回か後に、平衡軌
道（４）上を矢印ｎ方向に局回し続けるようになる。こ
の平衡軌道（４）は、偏向電磁石（３）お（３１）、（
３２）で発生する主磁場は−ｚ （−、ｙ ）方向とな
り、平衡軌道（４）に流れる電流は、１４子ビーム方向
ｎとは逆方向となる。従って、上、下コイル（３１）、
（３２）間を通過する荷電粒子、すなＰ。
射された荷電粒子は、インフレクタ（１１） Ｋよりパ
ルス的に偏向され、かつ、キツカ（９）により軌道がず
らされる。従って、荷電粒子は、最初は平衡軌道（４）
から少しずれた軌道上を周回し、何周回か後に、平衡軌
道（４）上を矢印ｎ方向に局回し続けるようになる。こ
の平衡軌道（４）は、偏向電磁石（３）お（３１）、（
３２）で発生する主磁場は−ｚ （−、ｙ ）方向とな
り、平衡軌道（４）に流れる電流は、１４子ビーム方向
ｎとは逆方向となる。従って、上、下コイル（３１）、
（３２）間を通過する荷電粒子、すなＰ。
の曲率で曲げられる。この平衡軌道（４）の半径−但し
、Ｐ：電子の運動量 ｅ：電子の電荷 Ｂｙ二上下コイル（３１”）、（３２）のｙ軸方向にお
ける発生磁界 なお、ｙ軸は平衡軌道（４）に関する２軸と平行な軸で
あり、後述するＸ軸は平衡軌道（４）に関する極座標の
半径Ｒと同方向の軸である。
、Ｐ：電子の運動量 ｅ：電子の電荷 Ｂｙ二上下コイル（３１”）、（３２）のｙ軸方向にお
ける発生磁界 なお、ｙ軸は平衡軌道（４）に関する２軸と平行な軸で
あり、後述するＸ軸は平衡軌道（４）に関する極座標の
半径Ｒと同方向の軸である。
一方、高周波空洞（８）は荷電粒子を加速し、大極電磁
石（７）は偏向ｍ磁石（３）の半径方向の磁場の不均一
さを補正したり、クロマティシティの補正を行う。
石（７）は偏向ｍ磁石（３）の半径方向の磁場の不均一
さを補正したり、クロマティシティの補正を行う。
こうして平衡軌道（４） Ｋ沿って周回する荷電粒子は
、偏向電磁石（３）の磁界により偏向を受けると、制動
放射によるＩｒ、磁波を放射光として、放射光ビームラ
イン（５）から平衡軌道（４）の接線方向に放射する。
、偏向電磁石（３）の磁界により偏向を受けると、制動
放射によるＩｒ、磁波を放射光として、放射光ビームラ
イン（５）から平衡軌道（４）の接線方向に放射する。
以上、動作の概略を説明したが、超電導の偏向電磁石（
３）の上、下コイル（３１）、（，３２）はバナナ状の
複雑な形状をしており、コイル（３１）、（３２）それ
ぞれの囲む面は、第７図に示すように、外方に凸な、外
側円弧面（３３）および内側円弧面（３４）がある、こ
のうち、内側円弧面（３４）は巻線時に巻張力を加える
ことがきわめて困難であり、所定位置に巻線を強固に固
定するため３には、コイル（３１）、（３２）の内側を
支持する巻枠（図示せ力のほかに、内側円弧面（３４）
の外側を支持する何らかの構造物が必要となり、構造が
きわめて複雑な巻線装置となる。
３）の上、下コイル（３１）、（，３２）はバナナ状の
複雑な形状をしており、コイル（３１）、（３２）それ
ぞれの囲む面は、第７図に示すように、外方に凸な、外
側円弧面（３３）および内側円弧面（３４）がある、こ
のうち、内側円弧面（３４）は巻線時に巻張力を加える
ことがきわめて困難であり、所定位置に巻線を強固に固
定するため３には、コイル（３１）、（３２）の内側を
支持する巻枠（図示せ力のほかに、内側円弧面（３４）
の外側を支持する何らかの構造物が必要となり、構造が
きわめて複雑な巻線装置となる。
従来の荷電粒子装置は以上のように構成されているので
、バナナ状の偏向コイルの巻線によって囲まれる巻回し
面に内側円弧面があるので、巻線を巻枠にうまく固定す
ることができず、線材の動きＫよりクエンチが生じやす
く、巻線の信頼性が低下する。
、バナナ状の偏向コイルの巻線によって囲まれる巻回し
面に内側円弧面があるので、巻線を巻枠にうまく固定す
ることができず、線材の動きＫよりクエンチが生じやす
く、巻線の信頼性が低下する。
この発明は上記のような問題薇を解消するため罠なされ
たもので巻線を巻枠に固定し易くできるとともに、クエ
ンチが発生しにくい超電導コイルを有する荷電粒子装置
を得ることを目的とする。
たもので巻線を巻枠に固定し易くできるとともに、クエ
ンチが発生しにくい超電導コイルを有する荷電粒子装置
を得ることを目的とする。
この発明に係る荷電粒子装置は、巻線によつ【囲まれる
巻回し面が、外方に凸な外側円弧面と平面部との組合せ
によって形成されたコイルでなる超電導の偏向電磁石を
備えている。
巻回し面が、外方に凸な外側円弧面と平面部との組合せ
によって形成されたコイルでなる超電導の偏向電磁石を
備えている。
この発明においては、偏向電磁石のコイルの巻回し面に
、内側円弧面、すなわち、へこんだ部分がないので、巻
線にいったん加えた巻テンションが巻回し作業中に抜け
ることがなく、強固な巻線ができる。
、内側円弧面、すなわち、へこんだ部分がないので、巻
線にいったん加えた巻テンションが巻回し作業中に抜け
ることがなく、強固な巻線ができる。
以下、この発明の一実施例を第１図〜第４図について説
明する。第１図は超電導の偏向電磁石（３）を形成する
上、下コイルの１つを示し、外コイル（２１）、内コイ
ル（２２）は、共に外方に凸の円弧面と平面とからなっ
ており、それぞれ外巻枠（２３）、内巻枠（２４）を用
いて巻回されている。矢印（Ｋ）はｔｉの向きを表わす
。符号Ｓで示す範囲は外コイル（２１）と内コイル（２
２）の巻線重複域を表わす。
明する。第１図は超電導の偏向電磁石（３）を形成する
上、下コイルの１つを示し、外コイル（２１）、内コイ
ル（２２）は、共に外方に凸の円弧面と平面とからなっ
ており、それぞれ外巻枠（２３）、内巻枠（２４）を用
いて巻回されている。矢印（Ｋ）はｔｉの向きを表わす
。符号Ｓで示す範囲は外コイル（２１）と内コイル（２
２）の巻線重複域を表わす。
また、外コイル（２１）と内コイル（２２）の７７ペア
ターンは同一である。
ターンは同一である。
次に、第２図〜第４図に従って巻線の手順を説明する。
まず、第２図に示すように、円弧面と平面とで囲まれた
形状の内巻枠（２４）に超電導線を巻回して内コイル（
２２）を巻上げる。超電導線は、通常、巻線が動くこと
によって発生する超電導破壊（クエンチ）を極力避ける
ため、密巻される。
形状の内巻枠（２４）に超電導線を巻回して内コイル（
２２）を巻上げる。超電導線は、通常、巻線が動くこと
によって発生する超電導破壊（クエンチ）を極力避ける
ため、密巻される。
従って内コイル（２２）の表面は巻線の有無による凹凸
がなく、はぼ平面状である。巻線を行う際には、超電導
線にはある張力を加える。例えばＮｂＴｉ超亀導線の場
合、１０〜２ｏゆ／−の巻張力を別枠（２４）にはへこ
んだ部分がない。従って、張力を加えたままで容易に巻
回できる。
がなく、はぼ平面状である。巻線を行う際には、超電導
線にはある張力を加える。例えばＮｂＴｉ超亀導線の場
合、１０〜２ｏゆ／−の巻張力を別枠（２４）にはへこ
んだ部分がない。従って、張力を加えたままで容易に巻
回できる。
内コイル（２２）を巻回した後、第３図のようＫ。
内コイル（２２）を外巻枠（２３）の凹部にはめ込んで
固定する。内コイル（２２）と、内巻枠（２４）と、外
巻枠（２３）とは、一体の構造物となり、続いて行う外
コイル（２１）の巻線固定のための巻枠となる。（２２
）、（２３）、（２４）からなる構造物には、へこんだ
部分がほとんどない。従って、内コイル（２２）の巻線
時と同様に、超電導線材を十分な張力により強固に固定
しながら巻回できる。
固定する。内コイル（２２）と、内巻枠（２４）と、外
巻枠（２３）とは、一体の構造物となり、続いて行う外
コイル（２１）の巻線固定のための巻枠となる。（２２
）、（２３）、（２４）からなる構造物には、へこんだ
部分がほとんどない。従って、内コイル（２２）の巻線
時と同様に、超電導線材を十分な張力により強固に固定
しながら巻回できる。
また・巻線重複領域（Ｓｌでは、アンペアターンが等し
く向きが逆の巻線が存在しているため、この部分の巻線
が発生する磁界はほぼ先金に相殺されている。従って、
等価的には従来のものと全く同一のコイルが形成されて
いることになり、発生磁界分布は従来のものと同一であ
り、磁界分布の性能は低下しない。
く向きが逆の巻線が存在しているため、この部分の巻線
が発生する磁界はほぼ先金に相殺されている。従って、
等価的には従来のものと全く同一のコイルが形成されて
いることになり、発生磁界分布は従来のものと同一であ
り、磁界分布の性能は低下しない。
上記のコイルは、第４図のようＫ、上下に１対が配電さ
れて偏向Ｗｌｌ万石３）を構成し、その間に平衡軌道（
４）が位置する。
れて偏向Ｗｌｌ万石３）を構成し、その間に平衡軌道（
４）が位置する。
この発明は、以上の説明から明らかなように、偏向電磁
石を形成するコイルの巻線構造を、外方に凸な円弧面と
平面とで囲まれた形状としたので、巻線力を容易に超電
導線材に加えて巻線を行ことかできるので、クエンチが
生じＫくく、高磁界を容易に発生することができる高性
能なものが得られる。
石を形成するコイルの巻線構造を、外方に凸な円弧面と
平面とで囲まれた形状としたので、巻線力を容易に超電
導線材に加えて巻線を行ことかできるので、クエンチが
生じＫくく、高磁界を容易に発生することができる高性
能なものが得られる。
第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
要部概略平面図、第２図〜第４図は第１図のものの製作
手順を順に示す斜視図である。第５図は従来の荷電粒子
装置の平面図、第６図、第７図、第８図は第５図におけ
る偏向１ｍ磁石のコイルのそれぞれ斜視図、平面図、側
面図である。 （３）・会偏向電磁石、（４）・働平衡軌道、（２１）
・・外コイル、（２２）・・内コイル、（３１）、 （
３２’）・・上・下コイル。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
要部概略平面図、第２図〜第４図は第１図のものの製作
手順を順に示す斜視図である。第５図は従来の荷電粒子
装置の平面図、第６図、第７図、第８図は第５図におけ
る偏向１ｍ磁石のコイルのそれぞれ斜視図、平面図、側
面図である。 （３）・会偏向電磁石、（４）・働平衡軌道、（２１）
・・外コイル、（２２）・・内コイル、（３１）、 （
３２’）・・上・下コイル。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 荷電粒子が周回する平衡軌道をはさんで配置された上
・下コイルからなる超電導偏向電磁石を備えた荷電粒子
装置において、外コイルと内コイルからなり巻線によつ
て囲まれる巻回し面が外方に凸の円弧面と平面との組合
せでなる前記上・下コイルを備えてなることを特徴とす
る荷電粒子装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137288A JPH01307197A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 荷電粒子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137288A JPH01307197A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 荷電粒子装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01307197A true JPH01307197A (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=15195181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63137288A Pending JPH01307197A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 荷電粒子装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01307197A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03220500A (ja) * | 1990-01-24 | 1991-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 荷電粒子偏向電磁石用コイル |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP63137288A patent/JPH01307197A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03220500A (ja) * | 1990-01-24 | 1991-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 荷電粒子偏向電磁石用コイル |
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