JPH05335100A

JPH05335100A - 荷電粒子蓄積装置およびそのリニアカップリング補正方法

Info

Publication number: JPH05335100A
Application number: JP14151692A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Tanaka; 博文田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、偏向電磁石のＢｓ成分が原因で
生じるリニアカップリングを補正できる荷電粒子蓄積装
置およびそのリニアカップリング補正方法を得ることを
目的とする。【構成】レーストラック形状の真空チェンバ１の曲線
部には、偏向電磁石２が設けられている。真空チェンバ
１の直線部には、４極電磁石３、ＲＦキャビティ５およ
びスキュー電磁石６が設けられている。さらに、偏向電
磁石２のＢｓ成分が原因で生じるリニアカップリングを
抑えるために、真空チェンバ１の直線部にヘルムホルツ
コイル７が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、荷電粒子を蓄積する
荷電粒子蓄積装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば「Design of a compact st
orage ring for industrial research」（Rev.Sci.Inst
rum.63(1),January 1992.p.770〜773）に記載された従
来の荷電粒子蓄積装置の一例を示す概略構成図であり、
図において１はレーストラック状の真空チェンバ、２は
真空チェンバ１の曲線部に配設された偏向電磁石、３は
真空チェンバ１の直線部に配設された４極電磁石、４は
真空チェンバ１に設けられた荷電粒子の入射用のインフ
レクタ、５は真空チェンバ１中を回転する荷電粒子の加
速用のＲＦキャビティ、６はスキュー電磁石である。

【０００３】つぎに、上記従来の荷電粒子蓄積装置の動
作について説明する。まず、インフレクタ４から真空チ
ェンバ１内に入射した荷電粒子は、偏向電磁石２により
曲げられ、４極電磁石３により集束されながら、真空チ
ェンバ１中を回転する。ついで、ＲＦキャビティ５に高
周波をかけることで、荷電粒子を加速し、その後荷電粒
子を蓄積する構成となっている。ここで、図５は超電導
電磁石の軌道平面に垂直な磁場成分Ｂｙの軌道軸方向の
磁場分布を表し、縦軸が磁場成分Ｂｙを示し、横軸が超
電導電磁石の軌道軸方向の中心からの距離Ｓを示してい
る。図５に示すように、偏向電磁石２が超電導電磁石の
場合には、軌道平面に垂直な超電導電磁石の磁場成分Ｂ
ｙの軌道軸方向の磁場分布が不均一であるため、超電導
電磁石の軌道軸方向の磁場成分Ｂｓが大きくなる。Ｂｙ
が４．５Ｔ程度の磁石では、Ｂｓはチャンバ内では最大
０．２Ｔ程度となる。

【０００４】ところで、荷電粒子蓄積装置内では、荷電
粒子はある軌道回りを軌道平面に対して垂直方向と水平
方向とに振動しながら、荷電粒子蓄積装置の真空チェン
バ１中を回転している。しかしながら、４極電磁石３や
偏向電磁石２はそれらの設置誤差のため若干傾いてお
り、それが原因で垂直方向の振動と水平方向の振動との
振幅にカップリングがおこる。例えば、水平方向の振動
の振幅が垂直方向の振動に移るといったことが生じる。
これが原因で垂直方向の振動の振幅が大きくなり真空チ
ェンバ１に衝突してビームが失われるといった現象が起
こることになる。そこで、スキュー電磁石６は傾いた４
極成分の磁場を発生させ、４極電磁石３や偏向電磁石２
の設置誤差による傾きにより生じるリニアカップリング
を抑えている。

【０００５】リニアカップリングは磁石の傾きだけでな
く、Ｂｓ成分によっても生じる。しなしながら、通常の
常電導の偏向電磁石２の場合、その強度が小さいのでビ
ームにはほとんど影響を与えない。しかしながら、超電
導偏向電磁石の場合には、Ｂｓ成分が大きいので無視で
きず、Ｂｓが原因で生じるリニアカップリングは、スキ
ュー電磁石６では補正できない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の荷電粒子蓄積装
置は以上のように構成しているので、磁石等の傾きが原
因で生じるリニアカップリングを補正できるが、偏向電
磁石２のＢｓ成分が原因で生じるリニアカップリングを
補正できないという課題があった。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、偏向電磁石のＢｓ成分が原因で
生じるリニアカップリングを補正できる荷電粒子蓄積装
置およびその補正方法を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る荷電粒子蓄積装置は、レーストラック形状の真空チ
ェンバと、真空チェンバの曲線部に設けられた偏向電磁
石と、真空チェンバの直線部に設けられた４極電磁石
と、真空チェンバの直線部に設けられたヘルムホルツコ
イルとを備えたものである。

【０００９】また、この発明の第２の発明に係る荷電粒
子蓄積装置のリニアカップリング補正方法は、軌道平面
に垂直な偏向電磁石の磁場成分の軌道軸方向の磁場分布
を測定し、測定された軌道平面に垂直な偏向電磁石の磁
場成分の軌道軸方向の磁場分布に基づいて偏向電磁石の
軌道軸方向の磁場成分を算出し、算出された偏向電磁石
の軌道軸方向の磁場成分からカップリング係数を算出
し、カップリング係数からヘルムホルツコイルの励磁電
流を算出し、励磁電流を前記ヘルムホルツコイルに通電
するものである。

【００１０】

【作用】この発明の第１の発明においては、真空チェン
バの直線部に設けられたヘルムホルツコイルを励磁する
ことにより発生する磁場が、偏向電磁石の軌道軸方向の
磁場成分が原因で生じるリニアカップリングを抑えるよ
うに働く。

【００１１】また、この発明の第２の発明によれば、ヘ
ルムホルツコイルに通電する励磁電流を算出するカップ
リング係数が、測定された軌道平面に垂直な偏向電磁石
の磁場成分Ｂｙの軌道軸方向の磁場分布に基づいて算出
された偏向電磁石の軌道軸方向の磁場成分Ｂｓから算出
されるので、偏向電磁石の軌道軸方向の磁場成分Ｂｓが
簡便に正確に得られ、偏向電磁石の軌道軸方向の磁場成
分が原因で生じるリニアカップリングを抑えることがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．この実施例１は、この発明の第１の発明に係
る一実施例である。図１はこの発明の実施例１を示す荷
電粒子蓄積装置の概略構成図であり、図において図４に
示した従来の荷電粒子蓄積装置と同一または相当部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。

【００１３】図において、７は真空チェンバ１の直線部
にそれぞれ設けられたヘルムホルツコイルである。

【００１４】つぎに、上記実施例１の動作について説明
する。上記実施例１では、従来の荷電粒子蓄積装置と同
様に、インフレクタ４から真空チェンバ１内に入射した
荷電粒子は、偏向電磁石２により曲げられ、４極電磁石
３により集束されながら、真空チェンバ１中を回転す
る。ＲＦキャビティ５に高周波をかけることで、荷電粒
子を加速し、その後荷電粒子を蓄積する構成となってい
る。また、スキュー電磁石６は傾いた４極成分の磁場を
発生させ、４極電磁石３や偏向電磁石２の設置誤差によ
る傾きにより生じるリニアカップリングを抑えている。

【００１５】さらに、真空チェンバ１の直線部に設けら
れたヘルムホルツコイル７に励磁電流を通電することに
より、ヘルムホルツコイル７が励磁され、ヘルムホルツ
コイル７に発生する磁場により、偏向電磁石２の軌道軸
方向の磁場成分Ｂｓが原因で生じるリニアカップリング
が抑えられる。

【００１６】このように、上記実施例１によれば、真空
チェンバ１の直線部のそれぞれにヘルムホルツコイル７
を設けているので、ヘルムホルツコイル７を励磁して、
偏向電磁石２の軌道軸方向の磁場成分Ｂｓが原因で生じ
るリニアカップリングが抑えられ、荷電粒子を安定して
加速することができ、質のよい荷電粒子ビームが得られ
る。

【００１７】実施例２．この実施例２は、この発明の第
２の発明に係る一実施例である。図２はこの発明の実施
例２を示す荷電粒子蓄積装置のリニアカップリング補正
方法のフローチャート、図３はこの発明の実施例２を示
す荷電粒子蓄積装置の概略構成図であり、図において８
はヘルムホルツコイル７の電磁石電源、９は電磁石電源
８を駆動するコンピュータである。

【００１８】つぎに、上記実施例２の動作について説明
する。まず、あらかじめ軌道平面に垂直な偏向電磁石２
の磁場成分Ｂｙの軌道軸方向の磁場分布を測定し（１０
１）、データベースに保存する。そこで、コンピュータ
９により、データベースに保存されたＢｙの軌道軸方向
の磁場分布に基づいて、マクセル方程式を解くことによ
り、軌道軸方向の偏向電磁石２の磁場成分Ｂｓを算出す
る（１０２）。さらに、算出された磁場成分Ｂｓからリ
ニアカップリング係数を算出する（１０３）。その後、
リニアカップリング係数をゼロとするようなヘルムホル
ツコイル７にかける励磁電流値を計算し（１０４）、電
磁石電源８を介してヘルムホルツコイル７に励磁電流を
通電する（１０５）。

【００１９】その結果、ヘルムホルツコイル７は励磁さ
れ、所定量の磁場が発生され、偏向電磁石２の磁場成分
Ｂｓにより生じるリニアカップリングが補正される。

【００２０】このように、上記実施例２によれば、ヘル
ムホルツコイル７に通電する励磁電流を算出するカップ
リング係数が、測定された軌道平面に垂直な偏向電磁石
２の磁場成分Ｂｙの軌道軸方向の磁場分布に基づいて算
出された偏向電磁石２の軌道軸方向の磁場成分Ｂｓから
算出されるので、偏向電磁石２の軌道軸方向の磁場成分
Ｂｓが簡便に正確に得られ、偏向電磁石２の軌道軸方向
の磁場成分Ｂｓが原因で生じるリニアカップリングを高
精度に抑えることができる。

【００２１】なお、Ｂｓ成分の影響で発生するリニアカ
ップリングは、荷電粒子蓄積装置が鏡面対称な磁石配置
であると小さくすることができる。例えば、図１の荷電
粒子蓄積装置の配置構成であれば、４極電磁石３を真空
チャンバ１の直線部の中心に配置してやればよい。これ
は、偏向電磁石２の入口と出口とでリニアカップリング
係数がほぼ打ち消すされることに起因する。しかしなが
ら、小型のリングを設計する場合、４極電磁石３を真空
チェンバ１の直線部の中心に配置すると、他の機器の配
置に非常に制約を与えるので望ましくない。

【００２２】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２３】この発明の第１の発明に係る荷電粒子蓄積
装置は、レーストラック形状の真空チェンバと、真空チ
ェンバの曲線部に設けられた偏向電磁石と、真空チェン
バの直線部に設けられた４極電磁石と、真空チェンバの
直線部に設けられたヘルムホルツコイルとを備えている
ので、ヘルムホルツコイルを励磁して、偏向電磁石の軌
道軸方向の磁場成分Ｂｓが原因で生じるリニアカップリ
ングが抑えられ、荷電粒子を安定して加速することがで
き、質のよい荷電粒子ビームが得られる。

【００２４】また、この発明の第２の発明に係る荷電粒
子蓄積装置のリニアカップリング補正方法は、軌道平面
に垂直な偏向電磁石の磁場成分の軌道軸方向の磁場分布
を測定し、測定された軌道平面に垂直な偏向電磁石の磁
場成分の軌道軸方向の磁場分布に基づいて偏向電磁石の
軌道軸方向の磁場成分を算出し、算出された偏向電磁石
の軌道軸方向の磁場成分からカップリング係数を算出
し、カップリング係数からヘルムホルツコイルの励磁電
流を算出し、励磁電流を前記ヘルムホルツコイルに通電
しているので、偏向電磁石の軌道軸方向の磁場成分Ｂｓ
が簡便に正確に得られ、偏向電磁石の軌道軸方向の磁場
成分Ｂｓが原因で生じるリニアカップリングを高精度に
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す荷電粒子蓄積装置の
概略構成図である。

【図２】この発明の実施例２を示す荷電粒子蓄積装置の
リニアカップリング補正方法のフローチャートである。

【図３】この発明の実施例２を示す荷電粒子蓄積装置の
概略構成図である。

【図４】従来の荷電粒子蓄積装置の一例を示す概略構成
図である。

【図５】偏向電磁石の軌道平面に垂直な磁場成分の軌道
軸方向の磁場分布を示す図である。

【符号の説明】

１真空チェンバ２偏向電磁石３４極電磁石７ヘルムホルツコイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーストラック形状の真空チェンバと、
前記真空チェンバの曲線部に設けられた偏向電磁石と、
前記真空チェンバの直線部に設けられた４極電磁石と、
前記真空チェンバの直線部に設けられたヘルムホルツコ
イルとを備えたことを特徴とする荷電粒子蓄積装置。
【請求項２】レーストラック形状の真空チェンバと、
前記真空チェンバの曲線部に設けられた偏向電磁石と、
前記真空チェンバの直線部に設けられた４極電磁石と、
前記真空チェンバの直線部に設けられたヘルムホルツコ
イルとを備えた荷電粒子蓄積装置において、軌道平面に
垂直な前記偏向電磁石の磁場成分の軌道軸方向の磁場分
布を測定し、測定された軌道平面に垂直な前記偏向電磁
石の磁場成分の軌道軸方向の磁場分布に基づいて前記偏
向電磁石の軌道軸方向の磁場成分を算出し、算出された
前記偏向電磁石の軌道軸方向の磁場成分からカップリン
グ係数を算出し、前記カップリング係数から前記ヘルム
ホルツコイルの励磁電流を算出し、前記励磁電流を前記
ヘルムホルツコイルに通電することを特徴とする荷電粒
子蓄積装置のリニアカップリング補正方法。