JPH0524480B2 - - Google Patents

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JPH0524480B2
JPH0524480B2 JP5428985A JP5428985A JPH0524480B2 JP H0524480 B2 JPH0524480 B2 JP H0524480B2 JP 5428985 A JP5428985 A JP 5428985A JP 5428985 A JP5428985 A JP 5428985A JP H0524480 B2 JPH0524480 B2 JP H0524480B2
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JP
Japan
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coil
magnetic field
steering
uniformity
coils
Prior art date
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JP5428985A
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Japanese (ja)
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JPS61213798A (en
Inventor
Kazuo Kuno
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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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、ステアリングコイルに関するもの
であり、さらに詳しくいうと、高エネルギービー
ムのビーム輸送系に使用される、ビーム偏向用の
ステアリングコルルに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a steering coil, and more specifically, to a steering coil for beam deflection used in a beam transport system for high-energy beams. It is.

[従来の技術] 第13図、第14図は従来のステアリングコイ
ルを示し、レーストラツク形のコイル1a〜1d
が高エネルギービームを通すための真空ダクト2
を囲んで配設されており、コイルは対向する1a
と1c,1bと1dがそれぞれ1組で真空ダクト
2を挟み、真空ダクト2を通るビームを垂直およ
び水平に偏向するための磁場を発生する。
[Prior Art] Figures 13 and 14 show conventional steering coils, including racetrack-shaped coils 1a to 1d.
Vacuum duct 2 for passing high energy beam
The coils are arranged surrounding the opposing 1a
1c, 1b, and 1d sandwich the vacuum duct 2 in pairs, and generate a magnetic field for vertically and horizontally deflecting the beam passing through the vacuum duct 2.

[発明が解決しようとする問題点] 以上のような従来のステアリングコイルでは、
コイルの配置上、磁場の一様性が悪いという問題
点があつた。
[Problems to be solved by the invention] In the conventional steering coil as described above,
Due to the arrangement of the coils, there was a problem that the uniformity of the magnetic field was poor.

この発明は、かような問題点を解消しようとす
るもので、磁場の一様性のよいステアリングコイ
ルを得ることを目的とする。
The present invention aims to solve these problems, and aims to obtain a steering coil with good magnetic field uniformity.

[課題を解決するための手段] この発明に係るステアリングコイルは、高エネ
ルギービームを通す真空ダクトを挟んで配置され
たレーストラツク形の1対のコイルを備えたもの
であり、このコイルのコイル間隔とコイル幅との
比ζが、コイル長さとコイル幅との比をαとし
て、 1≦α<1.5のときに −0.11α+0.74≦ζ≦−0.102α+0.777 1.5≦α<2のときに −0.05α+0.65≦ζ≦−0.048α+0.696 2≦α<3のときに −0.02α+0.59≦ζ≦−0.016α+0.632 3≦α<5のときに −0.002α+0.536≦ζ≦−0.002α+0.59 5≦αのときに 0.526≦ζ≦0.58 の範囲にあるものである。
[Means for Solving the Problems] A steering coil according to the present invention includes a pair of racetrack-shaped coils arranged across a vacuum duct through which a high-energy beam passes. The ratio ζ between the coil length and the coil width is -0.11α+0.74≦ζ≦−0.102α+0.777 when 1≦α<1.5 and when 1.5≦α<2 −0.05α+0.65≦ζ≦−0.048α+0.696 When 2≦α<3, −0.02α+0.59≦ζ≦−0.016α+0.632 When 3≦α<5, −0.002α+0.536≦ζ≦ -0.002α+0.59 When 5≦α, it is in the range of 0.526≦ζ≦0.58.

[作用] この発明においては、コイルの配置、寸法を特
定したことにより、一様性の高い磁場を発生す
る。
[Operation] In the present invention, a highly uniform magnetic field is generated by specifying the arrangement and dimensions of the coil.

[実施例] 第1図、第2図はこの発明の一実施例を示す。
1a〜1dはレーストラツク形のコイルであり、
gはコイル間隔、wはコイル幅、Lはコイル長さ
(直線部分の長さ)である。2は真空ダクトであ
る。
[Embodiment] FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention.
1a to 1d are racetrack-shaped coils;
g is the coil spacing, w is the coil width, and L is the coil length (length of the straight portion). 2 is a vacuum duct.

ここで、コイル長さLが比較的長い(L/w=
α≧1)レーストラツク形のコイルにおいては、
発生磁場は主にコイルの直線部で決定される。
Here, the coil length L is relatively long (L/w=
α≧1) In a race track coil,
The generated magnetic field is mainly determined by the straight section of the coil.

コイル直線部を第3図、第4図のようにモデル
化し、透磁率をμ0、コイル電流をiとして点Aの
磁場の強さをBYを求めると下記のようになる。
なお、図において、3は計算上の直線電流を示
す。
If the straight part of the coil is modeled as shown in FIGS. 3 and 4, and the magnetic permeability is μ 0 and the coil current is i , the strength of the magnetic field at point A is determined as shown below.
In addition, in the figure, 3 indicates a calculated linear current.

BY=μ0i/π×{w/2−x/(g/22+(w/2−
x)2 L/√L2+g2+(w−2x)2+w/2+x/(g
/22+(w/2+x)2 L/√L2+g2+(w+2x)2
ここで、 g=ζw x=βw/2 L=αw とし、中心磁場BYO=BY(x=0)に対する一様
性を求める。
B Y0 i/π×{w/2−x/(g/2 2 +(w/2−
x) 2 L/√L 2 +g 2 +(w-2x) 2 +w/2+x/(g
/2 2 + (w/2+x) 2 L/√L 2 +g 2 + (w+2x) 2 }
Here, let g=ζw x=βw/2 L=αw and find the uniformity for the central magnetic field B YO =B Y (x=0).

f=BY/BYO−1 =1+ζ2/2√α2ζ2+1 ×{1−β/ζ2+(1−β)21/√α2+ζ2+(1
−β)2 +1+β/ζ2+(1+β)21/√α2+ζ2+(1+
β)2}−1 これをα、βの各パラメータについて計算すれ
ば磁場一様性fが求まる。計算結果を第6図〜第
12図に示す。これらの図は、コイル長さLとコ
イル幅wとの比αおよびA点の位置xとコイル幅
の半分w/2との比βをパラメータとして、コイ
ル間隔gとコイル幅wとの比ζに対する磁場一様
性fをグラフ化したものである。
f=B Y /B YO −1 =1+ζ 2 /2√α 2 ζ 2 +1 ×{1−β/ζ 2 +(1−β) 2 1/√α 22 +(1
−β) 2 +1+β/ζ 2 +(1+β) 2 1/√α 22 +(1+
β) 2 }-1 By calculating this for each parameter α and β, the magnetic field uniformity f can be found. The calculation results are shown in FIGS. 6 to 12. These figures show the ratio ζ between the coil spacing g and the coil width w, with the ratio α between the coil length L and the coil width w and the ratio β between the position x of point A and half the coil width w/2 as parameters. This is a graph of the magnetic field uniformity f with respect to the magnetic field uniformity f.

ここで、磁場一様性fは−0.005〜0.005程度で
あれば、従来のステアリングコイルに比べて十分
な性能であるということができ、また、コイル幅
wとしては、通常β=0.3なる点において磁場一
様性fが十分になるような設計がなされる。
Here, if the magnetic field uniformity f is about -0.005 to 0.005, it can be said that the performance is sufficient compared to the conventional steering coil, and the coil width w is usually β = 0.3. The design is such that the magnetic field uniformity f is sufficient.

これらの条件より、まずα=1のときにはβ=
0.3のグラフがf=−0.005〜0.005の範囲に入るよ
うζ=0.63〜0.675とすればよい。同様に、α=
1.5のときにはζ=0.575〜0.624、α=2のときに
はζ=0.55〜0.6、α=3のときにはζ=0.53〜
0.584、α=5のときにはζ=0.526〜0.58、α=
10のときにはζ=0.526〜0.58、α=10000のとき
にはζ=0.526〜0.58とすればよい。
From these conditions, first of all, when α=1, β=
It is sufficient to set ζ=0.63 to 0.675 so that the graph of 0.3 falls within the range of f=-0.005 to 0.005. Similarly, α=
When 1.5, ζ=0.575~0.624, When α=2, ζ=0.55~0.6, When α=3, ζ=0.53~
0.584, when α=5, ζ=0.526~0.58, α=
When α=10, ζ=0.526 to 0.58, and when α=10000, ζ=0.526 to 0.58.

以上のようにして得たζの各値をαに対してプ
ロツトし、折れ線グラフにすると、第5図のよう
になる。αの値に応じて、ζの値を実線より上で
破線より下になるようにする。
When each value of ζ obtained in the above manner is plotted against α and made into a line graph, the result is as shown in FIG. Depending on the value of α, the value of ζ is set above the solid line and below the broken line.

また、ζは1以下(コイル間隔gがコイル幅w
よりも小さい)であるため、互いに直交する2組
のコイルを同じ場所に配設するためには、コイル
1a〜1dを井桁にして組み合わせすることにな
る。
Also, ζ is less than 1 (coil spacing g is coil width w
Therefore, in order to arrange two sets of coils that are perpendicular to each other at the same location, the coils 1a to 1d must be combined in a parallel grid.

以上のようにして、磁場の一様性が向上され、
特に、磁場一様性をよくするための鉄心の磁極を
配置できないパルスステアリングコイツの場合
は、さらに有利である。
As described above, the uniformity of the magnetic field is improved,
This is especially advantageous in the case of a pulse steering device in which it is not possible to arrange the magnetic poles of the iron core to improve the uniformity of the magnetic field.

[発明の効果] この発明は、以上の説明から明らかなように、
高エネルギービームの通す真空ダクトを挟んで配
置されたレーストラツク形の1対のコイルを備え
たものであり、このコイルは、コイル長さとコイ
ル幅との比αに対するコイル間隔とコイル幅との
比ζが第5図の範囲にくるようにされているの
で、磁場一様性の高いステアリングコイルを得る
ことができる。
[Effect of the invention] As is clear from the above description, the invention has the following effects:
It is equipped with a pair of racetrack-shaped coils placed across a vacuum duct through which a high-energy beam passes, and this coil has a ratio of the coil spacing to the coil width to the ratio α of the coil length to the coil width. Since ζ is set within the range shown in FIG. 5, a steering coil with high magnetic field uniformity can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第12図はこの発明の一実施例を示
し、第1図および第2図は正断面図および側面
図、第3図および第4図は磁場計算モデルの正面
図および側面図、第5図は磁場一様性の計算結果
をまとめたグラフ、第6図〜第12図は磁場一様
性の計算結果を示すグラフである。第13図およ
び第14図は従来のステアリングコイルの正断面
図および側面図である。 1a〜1d……コイル、2……真空ダクト。な
お、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。
1 to 12 show an embodiment of the present invention, FIGS. 1 and 2 are a front sectional view and a side view, FIGS. 3 and 4 are a front view and a side view of a magnetic field calculation model, FIG. 5 is a graph summarizing the calculation results of magnetic field uniformity, and FIGS. 6 to 12 are graphs showing the calculation results of magnetic field uniformity. FIGS. 13 and 14 are a front sectional view and a side view of a conventional steering coil. 1a to 1d...Coil, 2...Vacuum duct. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 高エネルギービームを通す真空ダクトを挟ん
で配置されたレーストラツク形の1対のコイルを
備えたものであり、このコイルのコイル間隔とコ
イル幅との比ζが、コイル長さとコイル幅との比
をαとして、 1≦α<1.5のときに −0.11α+0.74≦ζ≦−0.102α+0.777 1.5≦α<2のときに −0.05α+0.65≦ζ≦−0.048α+0.696 2≦α<3のときに −0.02α+0.59≦ζ≦−0.016α+0.632 3≦α<5のときに −0.002α+0.536≦ζ≦−0.002α+0.59 5≦αのときに 0.526≦ζ≦0.58 の範囲にあるステアリングコイル。 2 互いに直交する2対のコイルを井桁に組み合
わせたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のステアリングコイル。
[Claims] 1. A pair of racetrack-shaped coils placed across a vacuum duct through which a high-energy beam passes, and the ratio ζ of the coil spacing to the coil width is Letting α be the ratio of length to coil width, when 1≦α<1.5 -0.11α+0.74≦ζ≦-0.102α+0.777 When 1.5≦α<2, -0.05α+0.65≦ζ≦-0.048 α+0.696 When 2≦α<3 -0.02α+0.59≦ζ≦−0.016α+0.632 When 3≦α<5 –0.002α+0.536≦ζ≦−0.002α+0.59 When 5≦α Steering coil in the range 0.526≦ζ≦0.58. 2. The steering coil according to claim 1, characterized in that two pairs of coils that are orthogonal to each other are combined in a cross-shaped structure.
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