JPH04196100A - ビーム集束装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明はビーム集束装置に係り、特に荷電粒子の集束に
好適なビーム集束装置に関する。

［従来の技術］ 従来のビーム集束装置は、実験物理学講座２８゜加速器
、熊谷寛夫編、共立出版社（昭和５０年）。

Ｐ２１４に記載のようにビームダクト周囲に４個の磁石
（４重極磁石）を配置し、磁石より生じる磁界でビーム
ダクト内を流れる荷電粒子を集束させる構造となってい
た。各磁石は第３図に示すように電線をソレノイド状に
巻いた構造の電磁石とし、ビームダクト周囲に各電磁石
を９０度づつずらした位置に配置し、対向する電磁石の
極は同極に、隣りあう電磁石の極が他極によるように電
磁石に電流を流す。ビームダクト内で磁界は第３図に示
すように、隣りあう電磁石間で発生する。ビームダクト
内に荷電粒子を流す場合、−例としてビームダクト内を
第３図で図面手前から図面向こう側へ紙面を突きぬける
方向へ電子が流れる場合を考えると、ビームダクト内を
流れる電子の向きと逆向きに第３図で図面向こう側から
図面手前側へ電流が流れると考え、フレミングの左手の
法則より電子にはＸ軸方向に向かいＹ軸と平向に■？の
力が発生し、ビームダクト内の電子はＸ軸」二に集めら
れる。このように、４重極磁石で荷電粒子をある軸方向
に薄い板状に集めることができる。この４重極磁石２組
を直列に配置し、ただしその２組の４重極磁石は互いに
９０度回転した状態で接続し、荷電粒子を一方の４重極
磁石でＸ軸上に集め、もう一方の４重極磁石でＹ軸に集
めることで、最後的に荷電粒子をビームダクト中央に集
束させていた。なお、４重極磁石を３組以上筒列に配置
し、各４重極磁石を互いに９０度回転した状態で接続し
、荷電粒子のビーム径をより小さくしてい〔発明が解決
しようとする課題〕 上記従来技術は、ビームダクト周囲にソレノイド状のコ
イルを８個以上配置する必要があり、コイルを配置する
ためのスペースが必要となるという点について配慮がさ
れてなかった。またビーム径を極めて小さくする場合に
は４重極磁石を数組直列に配置する必要があり、装置の
構造が複雑化するという点について配慮がなされておら
ず、装置か大型化するという問題があった。また４重極
磁石を数組直列に配置してもビームの集束に限界かある
という問題があった。

本発明の目的は、簡単な構造の装置で、極めて径の小さ
いビームを得られるビーム集束装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 」ユ記目的は、超電導材等の極めて抵抗値が小さい材質
でできた電線を、ビームダクト周囲にビームダクトと平
行でかつビームダクトを間にはさんで２本の電線が対向
するように配置したものを］組とし、数組の電線を少し
づつ回転させた位置で配置することにより、達成される
。

〔作用］ 第１図に示すように中を荷電粒子が流れるビームダクト
において、ビームダクト周囲に電線をビームダクトと平
行にビームタクトを間にはさんで対向させるようにして
２本以上設ける。電線に電流を流すとアンペールの右ネ
ジの法則により電線の周囲に電流の流れる方向に対して
右まわりの磁界が発生する。第２図に示すようにビーム
ダクトを間にはさんで２本の電線を設は電線に電流を流
す場合を考える。電線に流す電流の向きを第２図の図面
手前から図面向こう側とすると、電線の周囲には右まわ
りの磁界が発生ずる。ビームダクト内を荷電粒子の一種
である陰電子が流れるとき、陰電子の流れる向きをビー
ムダクト周囲の電線内を流れる電流の向きと同じ第２図
で図面手前から向こう側とすると、ビームダクト中を流
れる電流の向きとしては陰電子の流れる向きと逆向きの
第２図で図面向こう側から手前側となり、フレミングの
左手の法則によりビームダクト中の電子にはビームダク
Ｉ・周囲の電線から遠ざかる方向に力か発生する。した
がってビームダクト中の電子にはビームダクト周囲の２
本の電線から等距離の線」−の位置に電子が集まる。し
たがって第１図に示すようにビームダクトを間にはさん
で対向させるようにして電線を多数設け、電子をビーム
ダクト中心に集めることができる。

〔実施例］ 以下、本発明の一実施例を第４図により説明する。第４
図は加速器より放射される陰電子の集束に本発明を用い
る実施例である。第４図で中空パイプ形状のビームダク
ト１の周囲に電線２を設ける。電線２はビームダクト１
の周囲にビームダクｌ−１と平行で、電線２どうしが互
いに接触することなくまたビームダクト］を間にはさん
で２本の電線が互いに対向するように配置する。電線２
は絶縁性の固定器具３でビームダクト１に固定する。

そして電線２は、ビームダクト１をはさんで対向して配
置した２本を１組としてビームダクト１の周囲に複数組
設ける。各電線２は電源４に接続する。ビームダクト１
の一方の端には電子線加速器５を接続し、加速器５より
ビームダクト１の内部へ陰電子を放射する。電線２に電
源４よりビームダグ１〜内の電子の流れと同一方向へ電
流を流すと、電線の周囲には右ネジの法則により電流の
流れる向きに対して右まわりの磁界が発生する。ビーム
ダクト内は電子の流れる向きと逆向きに電流が流れると
考え、フレミングの左手の法則より電子に働く力は電線
より遠ざかる方向になる。電線２は対向した２本を１組
とするため、電子は１組の電線である２本から等距離の
直線上に集まる。電線２はビームダクト１の周囲に互い
にある角度をもってずらして数組設けているので、ビー
ムダクト中を流れる電子はビームダクト中央部に集束さ
れる。

別の実施例を第５図により説明する。ビームダクｌ−１
の周囲に超電導線６をビームダクト１と平行で、ビーム
ダクト］を間にはさんで２本の超電導線６が互いに対向
するように設けたものを１組として、ビームダクト１の
周囲に各組を角度をずらして複数組配線する。各超電導
線６はおのおのループを形成しており、各超電導線６に
は電源４を接続する。各超電導線６はパイプ７内に入れ
、パイプ７は液体ヘリウム又は液体窒素等の冷却材タン
ク８に接続され、パイプ７の内部に冷却材を送り出し、
超電導線６を冷却し超電導状態にする。

超電導線６中には超電導スイッチ９が接続され、はじめ
超電導線６のループは切れた状態になっている。そこへ
電源４より超電導線６へ電流を流し超電導スイッチ９を
人の状態にすると、超電導線６はループになり、中を永
久に電流が流れ続ける。

ビームダクト１中を超電導線６に流れる電流の向きと同
一方向に陰電子を流すと、陰電子は超電導線６に流れる
電流より発生する磁界の影響を受け、ビームダクト１内
の中央に集まる。超電導線６内には極めて大きな電流を
流すことが可能なため、ビームダクトｌの中央に集束さ
せる陰電子ビームのビーム径は極めて小さくすることが
できる。

別の実施例を第６図により説明する。先の２つの実施例
で示したように、ビームダクトの周囲に電線を設けただ
けでは、電線とビームダクト中心を結ぶビームダクト１
半径方向の線上では荷電粒子は集束するが、電線と電線
の間の位置とビームダクト中心を結ぶビームダクト半径
方向の線」二では荷電粒子は集束せず、集束後の荷電粒
子ビームの断面形状は真円にならず、真円の円周上に突
起が出るような構造となる。そこで第６図に示すように
ビーム集束装置を２個以上直列にならべ、ただし互いの
ビーム集束装置は少し回転させ、電線が直列にならぶこ
とがないようにし、真円の荷電粒子ビームを得る。また
は第７図に示すように、電線６をビームダクｌ−１と平
行に設けず、ビームダクト１に平行な状態から少し角度
をつけてビームダクト１の周囲に設ける。

本実施例によれば、ビームダクト内の荷電粒子ビームを
ビームダクト中央部に集束させる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ビームダクト内にビームダクトと同心
円に近い形状の磁界を得ることができるため、ビームダ
クト内の荷電粒子をビームダクＩ・中心へ効率よく集束
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のビーム集束装置の構成を表わす正面図
、第２図は本発明のビーム集束装置の原理を表わす側面
図、第３図は従来例を表わす側面図、第４図は本発明の
実施例の正面図、第５図。 第６図、第７図は本発明の別の実施例の正面図である。 ■・・・ビームダクト、２・・・電線、３・・・固定機
器、４・・・電源、５・・・加速器、６・・超電導線、
７・・・パイプ、８・・・冷却材タンク、９・・・超伝
導スイッチ、１０・・電子、１１・・・ソレノイドコイ
ル、１２・・・電子ビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中空パイプ中を荷電粒子が流れるビームダクトにお
   いて、ビームダクト周囲にビームダクトと平行でかつビ
   ームダクトを間にはさんで対向する位置に設けた２本の
   電線を１組とし、ビームダクト周囲に２組以上の電線を
   ビームダクトを中心に回転させた位置に設けたことを特
   徴とする荷電粒子のビーム集束装置。 ２、請求項１記載のビーム集束装置において、ビームダ
   クト周囲上に設ける電線をビームダクトに平行な状態か
   らビームダクト円周上でビームダクトの方向から傾けた
   状態に設けたことを特徴とする荷電粒子のビーム集束装
   置。 ３、請求項１記載のビーム集束装置において、電線の材
   質を超電導材としたことを特徴とする荷電粒子のビーム
   集束装置。 ４、請求項１記載のビーム集束装置において、２個以上
   のビーム集束装置を直列にし、各ビーム集束装置は互い
   のビームダクト周囲の電線が直列にならばないように、
   少しづつ回転つせて接続したことを特徴とする、荷電粒
   子のビーム集束装置。