JPH04322098A - 荷電粒子装置用偏向マグネット - Google Patents

荷電粒子装置用偏向マグネット

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JPH04322098A
JPH04322098A JP9016691A JP9016691A JPH04322098A JP H04322098 A JPH04322098 A JP H04322098A JP 9016691 A JP9016691 A JP 9016691A JP 9016691 A JP9016691 A JP 9016691A JP H04322098 A JPH04322098 A JP H04322098A
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JP
Japan
Prior art keywords
coil
return yoke
electromagnetic force
charged particle
coil winding
Prior art date
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Pending
Application number
JP9016691A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshie Takeuchi
敏恵 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH04322098A publication Critical patent/JPH04322098A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、荷電粒子装置用偏向
マグネットに関し、例えばシンクロトロン放射光発生装
置などにおいて、荷電粒子の進行方向を曲げるために使
用するものに関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、「中田他“ベクトルポテンシャ
ル法による超電導180゜偏向マグネットの三次元磁界
解析”」、コンファレンス  オン  コンピューテー
ションオブ  エレクトロンマグネティック  フィー
ルド、コンピューマグ、1989年9月、321頁〜3
24頁、(J.NAKATA 他,THREE−DIM
ENSIONAL MAGNETIC FIELDAN
ALYSYS OF SUPERCONDUCTING
 180゜ BENDINGMAGNETS BY V
ECTOR POTENTIAL FEM USING
 SUPERCOMPUTERS,CONFERENC
E ON COMPUTATION OF ELECT
OROMAGNETIC FIELDS,COMPUM
AG SEPTEMBER 3−7,1989,TOK
YO,JAPAN)に示された従来の超電導偏向マグネ
ットを分解して一部断面で示す分解斜視図である。図に
おいて、1はコイルで、外径側コイル巻線2、内径側コ
イル巻線3、及びこれらをつなぐ、はね上げ型端部コイ
ル巻線4から構成されている。5はクライオスタット、
6は荷電粒子、11は鉄などの強磁性体で構成されるリ
ターンヨーク、51はビームダクトを通す窓であり、面
12で対称に構成されている。
【0003】次にこの装置の動作を説明する。主として
コイル1が発生する垂直方向の磁界(1対の相対するコ
イル1に鎖交する磁界)によって、荷電粒子6は半径方
向に力を受け、180゜偏向される。この時、荷電粒子
6は半径方向と直行する方向(ビーム軌道の接線方向)
に放射光を発生する。高エネルギービームを小半径で設
計軌道通り曲げるには高均一な高磁界が必要である。コ
イル1の端部をはね上げ型の端部コイル巻線4でつなぐ
ことにより、高均一な高磁界を得ることができる。
【0004】クライオスタット5はコイル1を極低温に
保持するための低温容器である。クライオスタット5は
低温脆性を防ぐためやコイルから発生する磁界を歪ませ
ないために、通常ステンレス鋼などの非磁性金属で作ら
れる。又、高磁界が発生すると、周辺に大きな漏れ磁界
が発生し、周辺機器に影響を及ぼすため、通常、強磁性
体を用いたリターンヨーク11により、コイル1をシー
ルドしている。
【0005】リターンヨーク11は、荷電粒子6の通過
する高真空のビームダクトを通す窓51が設けられた内
径側リターンヨーク11a、外径側リターンヨーク11
b、上下天板11cより構成されている。通常、内径側
リターンヨーク11aのコイル側切片はマグネット外面
と内面が平行に構成されており、外径側コイル巻線2及
び内径側コイル巻線3の開き角2θとはなんら関係なく
構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の荷電粒子装置用
偏向マグネットは以上のように構成されているので、端
部コイル巻線4のはね上げの一部外径側と外径側リター
ンヨーク11bに電磁力が発生する。従って、内径側コ
イル巻線3及び端部コイル巻線4と内径側リターンヨー
ク11a間に生じる電磁力と、外径側コイル巻線2及び
端部コイル巻線4の一部外径側と外径側リターンヨーク
11b間に生じる電磁力をつり合わすことが困難であり
、コイル距離の長い外径側リターンヨーク11bにコイ
ル1全体が引き寄せられてしまう。このため、強大な電
磁力をサポートする支持材が必要となり、偏向マグネッ
トの構造が複雑になり、又、全重量が重くなる、液体ヘ
リウムなどの寒剤の消費量が増すなどの問題点があった
。又、内径側リターンヨーク11aが薄く高磁界を発生
するため、内径側リターンヨーク11aが磁気飽和を起
こし、ビームダクトを通す窓から磁界が洩れ、荷電粒子
に悪影響を及ぼすなどの問題点があった。
【0007】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたもので、端部コイル巻線と外径側リターンヨ
ークに発生する電磁力を実質的にゼロにし、内径側コイ
ル及び端部コイルと内径側リターンヨーク間に生じる電
磁力と外径側コイル巻線と側辺部リターンヨーク間に生
じる電磁力をつり合わせて、コイル全体にかかる径方向
の電磁力が実質的に働かないように構成でき、さらにビ
−ムダクト窓からの漏れ磁界を減らすことができる荷電
粒子装置用偏向マグネットを得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子
装置用偏向マグネットは、外径側コイル巻線、内径側コ
イル巻線、及びこれらのコイル巻線を接続する端部コイ
ル巻線からなるコイルを1対と、コイルを一定距離をお
いて取り囲むリターンヨークとを備えた荷電粒子装置用
偏向マグネットにおいて、端部コイル巻線と外径側リタ
ーンヨーク間に働く電磁力を実質的にゼロにすることに
より、内径側及び端部コイル巻線と内径側リターンヨー
ク間に働く電磁力と、外径側コイル巻線と外径側リター
ンヨーク間に働く電磁力とをつり合わせて、コイルとリ
ターンヨーク間に働く径方向の電磁力を実質的にゼロに
したものである。
【0009】また、内径側リターンヨークのコイル側切
片を、外径側及び内径側コイル巻線の開き角2θと実質
的に同じ角度でテーパ型に端部コイル巻線と平行になる
ように構成したものである。
【0010】
【作用】この発明における荷電粒子装置用偏向マグネッ
トは、端部コイルと外側リターンヨーク間に生じる電磁
力を実質的にゼロにすることにより、内径側コイル巻線
及び端部コイル巻線と内径側リターンヨーク間に生じる
電磁力と、外径側コイルと外径側リターンヨーク間に生
じる電磁力とをつり合わせることを容易にし、実質的に
コイル全体とリターンヨーク間に電磁力が働かなくなり
、電磁力をサポートする支持材を減少させることができ
る。
【0011】また、テーパ型に構成したことにより強磁
性体のボリュームが増加し、ビームダクト窓からの洩れ
磁界を減少させることができる。
【0012】
【実施例】
実施例1.図1はこの発明の一実施例による荷電粒子装
置用偏向マグネットを示す対称面12での断面図である
。この図ではクライオスタットは省略している。図にお
いて、1はコイルで、外径側コイル巻線2、内径側コイ
ル巻線3、端部コイル巻線4で構成されている。6は荷
電粒子、11はリターンヨークであり、内径側リターン
ヨーク11a、外径側リターンヨーク11b、及び上下
天板11cで構成される。又、ρは荷電粒子6の曲率半
径、oは曲率中心、2θはコイル開き角、矢印Aはこの
装置の径方向を示している。図2はマグネットの外観を
示す斜視図であり、51はビームダクトを通す窓である
【0013】上記のように構成された荷電粒子装置用偏
向マグネットでは、コイル1に通電すると、マグネット
に磁界が発生する。この磁界により、荷電粒子はローレ
ンツ力を受ける。このローレンツ力を利用して、入射ビ
ームラインから入射される荷電粒子6を曲げる。その際
、ビーム軌道の接線方向に放射光が発生する。磁界が発
生すると、各コイル1がリターンヨーク11に引き寄せ
られる電磁力が発生する。外径側コイル巻線2と外径側
リターンヨーク11b間で引き合う電磁力X1と、内径
側コイル巻線3と内径側リターンヨーク11a間で引き
合う電磁力X2と、端部コイル巻線4と外径及び内径側
リターンヨーク11a,11b間で引き合う電磁力X3
a,X3bとが働く。これらの力の合成により、コイル
1全体とリターンヨーク11間に強大な電磁力が働くこ
とになる。
【0014】この実施例では、内径側リターンヨーク1
1aをコイル1の開き角2θと平行になるようにテーパ
型に構成し、端部コイル4と一定距離をおいて設置する
。このようなリターンヨーク11を設置することにより
、端部コイル巻線4の一部と外径側リターンヨーク11
b間に働く電磁力X3bをほとんどゼロにでき、各電磁
力X1〜X3をつり合わせることが容易となり、コイル
全体に働く径方向Aの電磁力を実質的にゼロにすること
ができる。よって、径方向Aの電磁力が、マグネットの
製作誤差や励磁時の位置ズレなどの小さな偏心に対応す
るだけとなるので、サポートする支持材を極めて小さく
できる。このため液体ヘリウムなどの寒剤の消費量が激
減し、マグネットの運転経費が極めて安価となる。
【0015】又、内径側リターンヨーク11aのコイル
側切片をテーパ型に構成したことにより、内径側リター
ンヨーク11aが厚くなるためにビーム軌道方向のシー
ルド効果も上がり、荷電粒子6及び周辺機器への漏れ磁
界の影響を減少させることができる。
【0016】実施例2.また、図3はこの発明の実施例
2による荷電粒子装置用偏向マグネットを示す斜視図で
あり、内径側リターンヨーク11bを半円状にくり抜き
、リターンヨーク11の取り除く量を変化させたもので
ある。図3に示したものはくり抜いた部分に窓を設けて
あり、ここから支持材を挿入できる。又、この実施例の
ものは、くり抜いた部分に構造物を入れることができ、
このことは荷電粒子装置として用いた場合、有用なこと
である。もちろん実施例1と同様の効果を奏する事は言
うまでもない。
【0017】実施例3.また、図4はこの発明の実施例
3による荷電粒子装置用偏向マグネットを示す斜視図で
あり、内径側リターンヨーク11bを半円状にくり抜き
、リターンヨーク11の取り除く量を変化させたもので
ある。この実施例のものは、実施例2と同様、くり抜い
た部分に構造物を入れることができ、このことは荷電粒
子装置として用いた場合、有用なことである。実施例1
と同様の効果を奏する事は言うまでもない。
【0018】また、実施例1ではリターンヨーク11を
クライオスタット5の外部に設置したが、リターンヨー
ク11を極低温部に設置してクライオスタット5中にい
れたものにも適用できる。
【0019】さらに、コイル1は超電導及び常電導のい
ずれも使用することができる。常電導の場合にはクライ
オスタット5はなくてもよい。
【0020】又、上記実施例では偏向角度が180゜の
ものを示したが、他の角度にも適用できる。
【0021】又、上記実施例では端部コイルのはね上げ
部は直線形状のものを示したが、円弧など他の形状にも
適応できる。
【0022】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、外径
側コイル巻線、内径側コイル巻線、及びこれらのコイル
巻線を接続する端部コイル巻線からなるコイルを1対と
、コイルを一定距離をおいて取り囲むリターンヨークと
を備えた荷電粒子装置用偏向マグネットにおいて、端部
コイル巻線と外径側リターンヨーク間に働く電磁力を実
質的にゼロにすることにより、内径側及び端部コイル巻
線と内径側リターンヨーク間に働く電磁力と、外径側コ
イル巻線と外径側リターンヨーク間に働く電磁力とをつ
り合わせて、コイルとリターンヨーク間に働く径方向の
電磁力を実質的にゼロにしたので、支持材を減少させる
ことができ、装置の構成が容易にでき、運転経費が安価
である荷電粒子装置用偏向マグネットが得られる効果が
ある。
【0023】また、内径側リターンヨークのコイル側切
片を、外径側及び内径側コイル巻線の開き角2θと実質
的に同じ角度でテーパ型にし、端部コイル巻線と平行に
なるように構成してコイルとリターンヨーク間に働く径
方向の電磁力を実質的にゼロにしたので、ビームダクト
窓からの洩れ磁界を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による荷電粒子装置用偏向
マグネットを示す対称面での断面図である。
【図2】実施例1に係るマグネットの外観を示す斜視図
である。
【図3】この発明の実施例2に係るマグネットの外観を
示す斜視図である。
【図4】この発明の実施例3に係るマグネットの外観を
示す斜視図である。
【図5】従来の荷電粒子装置用偏向マグネットを一部断
面で示す分解斜視図である。
【符号の説明】
1  コイル 2  外側コイル巻線 3  内側コイル巻線 4  端部コイル巻線 6  荷電粒子 11  リターンヨーク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  外径側コイル巻線、内径側コイル巻線
    、及びこれらのコイル巻線を接続する端部コイル巻線か
    らなるコイルを1対と、上記コイルを一定距離をおいて
    取り囲むリターンヨークとを備えた荷電粒子装置用偏向
    マグネットにおいて、上記端部コイル巻線と上記外径側
    リターンヨーク間に働く電磁力を実質的にゼロにするこ
    とにより、上記内径側及び端部コイル巻線と上記内径側
    リターンヨーク間に働く電磁力と、上記外径側コイル巻
    線と上記外径側リターンヨーク間に働く電磁力とをつり
    合わせて、上記コイルと上記リターンヨーク間に働く径
    方向の電磁力を実質的にゼロにしたことを特徴とする荷
    電粒子装置用偏向マグネット。
  2. 【請求項2】  内径側リターンヨークのコイル側切片
    を、外径側及び内径側コイル巻線の開き角2θと実質的
    に同じ角度でテーパ型に端部コイル巻線と平行になるよ
    うに構成したことを特徴とする請求項第1項記載の荷電
    粒子装置用偏向マグネット。
JP9016691A 1991-04-22 1991-04-22 荷電粒子装置用偏向マグネット Pending JPH04322098A (ja)

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JP (1) JPH04322098A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110116059A (zh) * 2019-05-13 2019-08-13 燕山大学 一种适用于dos油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110116059A (zh) * 2019-05-13 2019-08-13 燕山大学 一种适用于dos油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法

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