JPH0636896A - 粒子加速器の偏向電磁石およびその制御装置 - Google Patents
粒子加速器の偏向電磁石およびその制御装置Info
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- JPH0636896A JPH0636896A JP18293792A JP18293792A JPH0636896A JP H0636896 A JPH0636896 A JP H0636896A JP 18293792 A JP18293792 A JP 18293792A JP 18293792 A JP18293792 A JP 18293792A JP H0636896 A JPH0636896 A JP H0636896A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ビームエネルギが高い場合に励磁電流を大き
くすることなく磁場強度を高めて偏向できるようにす
る。 【構成】 偏向電磁石２４のヨーク４６を上下２分割構
造とし、磁極３２，３４を真空チャンバー２２内に気密
に収容して対向配置する。磁極駆動装置５０，５４によ
り上下ヨーク４６ａ，４６ｂを互いに逆方向に駆動して
磁極間ギャップを可変にする。ビームエネルギが低い時
は磁極間ギャップを大きくする。ビームエネルギが高く
なるにつれてビーム径の減少に合わせて磁極間ギャップ
を狭くして、励磁電流を一定にしたまま磁場強度を増大
させる。
くすることなく磁場強度を高めて偏向できるようにす
る。 【構成】 偏向電磁石２４のヨーク４６を上下２分割構
造とし、磁極３２，３４を真空チャンバー２２内に気密
に収容して対向配置する。磁極駆動装置５０，５４によ
り上下ヨーク４６ａ，４６ｂを互いに逆方向に駆動して
磁極間ギャップを可変にする。ビームエネルギが低い時
は磁極間ギャップを大きくする。ビームエネルギが高く
なるにつれてビーム径の減少に合わせて磁極間ギャップ
を狭くして、励磁電流を一定にしたまま磁場強度を増大
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、シンクロトロン等の
粒子加速器の偏向電磁石およびその制御装置に関し、小
さな励磁電流でかつ小さな偏向半径でエネルギの大きな
粒子ビームを偏向できるようにしたものである。
粒子加速器の偏向電磁石およびその制御装置に関し、小
さな励磁電流でかつ小さな偏向半径でエネルギの大きな
粒子ビームを偏向できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、小型シンクロトロンは、シンクロ
トロン放射光（ＳＯＲ）装置として、超々ＬＳＩ回路の
作成、医療分野における診断、分子解析、構造解析等様
々な分野への適用が期待されている。
トロン放射光（ＳＯＲ）装置として、超々ＬＳＩ回路の
作成、医療分野における診断、分子解析、構造解析等様
々な分野への適用が期待されている。
【０００３】小型ＳＯＲ放射光装置の概要を図２に示
す。荷電粒子発生装置（電子銃等）１０で発生した電子
ビームは線型加速装置（ライナック）１２で光速近くに
加速され、ビーム輸送部１４の偏向電磁石１６で偏向さ
れて、インフレクタ１８を介して蓄積リング２２内に入
射される。蓄積リング２２に入射された電子ビームは高
周波加速空洞２１でエネルギを与えられながら収束電磁
石２３（垂直方向用）、２５（水平方向用）で収束さ
れ、偏向電磁石２４で偏向されて蓄積リング２２中を回
り続ける。偏向電磁石２４で偏向される時に発生するＳ
ＯＲ光はビームチャンネル２６を通して例えば露光装置
２８に送られて超々ＬＳＩ回路作成用の光源等として利
用される。
す。荷電粒子発生装置（電子銃等）１０で発生した電子
ビームは線型加速装置（ライナック）１２で光速近くに
加速され、ビーム輸送部１４の偏向電磁石１６で偏向さ
れて、インフレクタ１８を介して蓄積リング２２内に入
射される。蓄積リング２２に入射された電子ビームは高
周波加速空洞２１でエネルギを与えられながら収束電磁
石２３（垂直方向用）、２５（水平方向用）で収束さ
れ、偏向電磁石２４で偏向されて蓄積リング２２中を回
り続ける。偏向電磁石２４で偏向される時に発生するＳ
ＯＲ光はビームチャンネル２６を通して例えば露光装置
２８に送られて超々ＬＳＩ回路作成用の光源等として利
用される。
【０００４】従来の偏向電磁石２４の構造を図３に示
す。偏向電磁石２４は真空チャンバー２２を挾んでその
上下に磁極３１，３２を対向配置した２極電磁石で構成
され、コイル３６，３８によって励磁されて磁極３２，
３４間に垂直方向の磁場を生じさせて、電子ビーム４０
に対し偏向力を与える。
す。偏向電磁石２４は真空チャンバー２２を挾んでその
上下に磁極３１，３２を対向配置した２極電磁石で構成
され、コイル３６，３８によって励磁されて磁極３２，
３４間に垂直方向の磁場を生じさせて、電子ビーム４０
に対し偏向力を与える。
【０００５】偏向電磁石はビームエネルギに比例して磁
場強度を増大していく必要があるが、前記図３に示す従
来の偏向電磁石においては、図４に示すように、励磁電
流を増大することにより磁場強度を増大していた。
場強度を増大していく必要があるが、前記図３に示す従
来の偏向電磁石においては、図４に示すように、励磁電
流を増大することにより磁場強度を増大していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の偏向電磁石
によれば、励磁電流により磁場強度を変化させるので、
ビームエネルギを高くするほど偏向電磁石電源に電源容
量の大きなものが必要となっていた。また、逆に偏向電
磁石電源の電源容量が制限されていればビームエネルギ
を高くすることができなかった。あるいは、電流容量が
制限されている場合にビームエネルギを高くするには偏
向半径を大きくしなけはれならず、粒子加速器が大型化
する問題があった。
によれば、励磁電流により磁場強度を変化させるので、
ビームエネルギを高くするほど偏向電磁石電源に電源容
量の大きなものが必要となっていた。また、逆に偏向電
磁石電源の電源容量が制限されていればビームエネルギ
を高くすることができなかった。あるいは、電流容量が
制限されている場合にビームエネルギを高くするには偏
向半径を大きくしなけはれならず、粒子加速器が大型化
する問題があった。
【０００７】この発明は、前記従来の技術における問題
点を解決して、小さな励磁電流でかつ小さな偏向半径で
エネルギの大きな粒子ビームを偏向できるようにした粒
子加速器の偏向電磁石およびその制御装置を提供しよう
とするものである。
点を解決して、小さな励磁電流でかつ小さな偏向半径で
エネルギの大きな粒子ビームを偏向できるようにした粒
子加速器の偏向電磁石およびその制御装置を提供しよう
とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の偏向電磁石
は、粒子加速器を構成する真空チャンバー内で粒子ビー
ム軌道位置を挾んで磁極間ギャップを可変に対向配置さ
れた磁極と、この磁極を駆動して磁極間ギャップを変化
させる磁極駆動装置とを具備してなるものである。
は、粒子加速器を構成する真空チャンバー内で粒子ビー
ム軌道位置を挾んで磁極間ギャップを可変に対向配置さ
れた磁極と、この磁極を駆動して磁極間ギャップを変化
させる磁極駆動装置とを具備してなるものである。
【０００９】また、この発明の偏向電磁石の制御装置
は、粒子加速器を構成する真空チャンバー内で粒子ビー
ム軌道位置を挾んで磁極間ギャップを可変に対向配置さ
れた磁極と、この磁極を駆動して磁極間ギャップを変化
させる磁極駆動装置とを具備してなる粒子加速器の偏向
電磁石の制御装置であって、前記粒子ビームのビームエ
ネルギが低い時は前記磁極間ギャップを広げ、ビームエ
ネルギが高い時は磁極間ギャップを狭めるように前記磁
極駆動機構を駆動制御する磁極駆動制御手段を具備して
なるものである。
は、粒子加速器を構成する真空チャンバー内で粒子ビー
ム軌道位置を挾んで磁極間ギャップを可変に対向配置さ
れた磁極と、この磁極を駆動して磁極間ギャップを変化
させる磁極駆動装置とを具備してなる粒子加速器の偏向
電磁石の制御装置であって、前記粒子ビームのビームエ
ネルギが低い時は前記磁極間ギャップを広げ、ビームエ
ネルギが高い時は磁極間ギャップを狭めるように前記磁
極駆動機構を駆動制御する磁極駆動制御手段を具備して
なるものである。
【００１０】
【作用】粒子ビームはビームエネルギが大きくなるほど
ビーム径が小さくなる性質を有する。一方、偏向電磁石
の磁場強度は励磁電流が一定の場合、磁極間ギャップが
狭くなるほど強くなる性質を有する。したがって、磁極
間ギャップを可変にして、ビームエネルギが大きくなる
につれてビーム径の減少に応じて磁極間ギャップを狭め
ていけば、励磁電流を増大させることなく粒子ビームを
所定の偏向軌道に沿って偏向させることができる。
ビーム径が小さくなる性質を有する。一方、偏向電磁石
の磁場強度は励磁電流が一定の場合、磁極間ギャップが
狭くなるほど強くなる性質を有する。したがって、磁極
間ギャップを可変にして、ビームエネルギが大きくなる
につれてビーム径の減少に応じて磁極間ギャップを狭め
ていけば、励磁電流を増大させることなく粒子ビームを
所定の偏向軌道に沿って偏向させることができる。
【００１１】ところが、粒子ビームが通過する真空チャ
ンバーは、ビームエネルギが小さくビーム径が大きい時
でも粒子ビームが真空チャンバー内壁に衝突しにくいよ
うにある程度大きな径にする必要があるため、前記図３
の従来装置のように磁極３２，３４を真空チャンバー２
２の外側に配置する構造では、磁極３２，３４を可動に
して磁極間ギャップを可変にしても、真空チャンバー２
２の径以上に磁極間ギャップを狭めることはできない。
ンバーは、ビームエネルギが小さくビーム径が大きい時
でも粒子ビームが真空チャンバー内壁に衝突しにくいよ
うにある程度大きな径にする必要があるため、前記図３
の従来装置のように磁極３２，３４を真空チャンバー２
２の外側に配置する構造では、磁極３２，３４を可動に
して磁極間ギャップを可変にしても、真空チャンバー２
２の径以上に磁極間ギャップを狭めることはできない。
【００１２】そこで、この発明では磁極を真空チャンバ
ー内に収容することによりビーム径に応じて磁極間ギャ
ップを可変にできるようにしている。これによれば、ビ
ームエネルギが大きくビーム径が小さい時は磁極間ギャ
ップを粒子ビームが衝突しない程度に狭くすることによ
り、小さな励磁電流でかつ小さな偏向半径で大きなビー
ムエネルギの粒子ビームを偏向することができ、偏向電
磁石電源の容量を小さくすることができる。
ー内に収容することによりビーム径に応じて磁極間ギャ
ップを可変にできるようにしている。これによれば、ビ
ームエネルギが大きくビーム径が小さい時は磁極間ギャ
ップを粒子ビームが衝突しない程度に狭くすることによ
り、小さな励磁電流でかつ小さな偏向半径で大きなビー
ムエネルギの粒子ビームを偏向することができ、偏向電
磁石電源の容量を小さくすることができる。
【００１３】
【実施例】この発明を前記図２のＳＯＲ装置の偏向電磁
石２４に適用した一実施例を図１に斜視図で示す。ま
た、図１のＡ矢視、Ｂ−Ｂ矢視、Ｃ−Ｃ矢視の各図を図
５（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示す。粒子加速器
の真空チャンバー２２（蓄積リング）内の粒子ビーム軌
道４４上には、電子ビーム４０が周回している。偏向電
磁石２４は真空チャンバー２２の偏向位置に配設されて
いる。電子ビーム４０のビームエネルギは高周波加速空
洞（図２の符号２１）によって制御される。偏向電磁石
２４は、ヨーク４６が上下２分割（４６ａ，４６ｂ）さ
れている。上下ヨーク４６ａ，４６ｂの磁極３２，３４
にはコイル３６，３８がそれぞれ配設されている。
石２４に適用した一実施例を図１に斜視図で示す。ま
た、図１のＡ矢視、Ｂ−Ｂ矢視、Ｃ−Ｃ矢視の各図を図
５（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示す。粒子加速器
の真空チャンバー２２（蓄積リング）内の粒子ビーム軌
道４４上には、電子ビーム４０が周回している。偏向電
磁石２４は真空チャンバー２２の偏向位置に配設されて
いる。電子ビーム４０のビームエネルギは高周波加速空
洞（図２の符号２１）によって制御される。偏向電磁石
２４は、ヨーク４６が上下２分割（４６ａ，４６ｂ）さ
れている。上下ヨーク４６ａ，４６ｂの磁極３２，３４
にはコイル３６，３８がそれぞれ配設されている。
【００１４】上ヨーク４６ａは架台４８に磁極駆動装置
５０を介して吊下げ支持されている。下ヨーク４６ｂは
架台５２に磁極駆動装置５４を介して載置支持されてい
る。磁極駆動装置５０，５４はねじを利用したジャッキ
等で構成され、モータ等による駆動で上下ヨーク４６
ａ，４６ｂを上下に移動できるように構成されている。
この磁極駆動装置５０，５４を互いに逆方向に駆動する
ことにより、磁極３２，３４間のギャップｇ（図５
（ｂ），（ｃ））を変化させることができる。また、こ
のように磁極間ギャップｇを変化させた時も上下ヨーク
４６ａ，４６ｂ間に連続した磁路が確保されるように、
上下ヨーク４６ａ，４６ｂの連結部は例えば図５（ａ）
のようにくし歯状にかみ合わされて、フレキシブルヨー
クを構成している。
５０を介して吊下げ支持されている。下ヨーク４６ｂは
架台５２に磁極駆動装置５４を介して載置支持されてい
る。磁極駆動装置５０，５４はねじを利用したジャッキ
等で構成され、モータ等による駆動で上下ヨーク４６
ａ，４６ｂを上下に移動できるように構成されている。
この磁極駆動装置５０，５４を互いに逆方向に駆動する
ことにより、磁極３２，３４間のギャップｇ（図５
（ｂ），（ｃ））を変化させることができる。また、こ
のように磁極間ギャップｇを変化させた時も上下ヨーク
４６ａ，４６ｂ間に連続した磁路が確保されるように、
上下ヨーク４６ａ，４６ｂの連結部は例えば図５（ａ）
のようにくし歯状にかみ合わされて、フレキシブルヨー
クを構成している。
【００１５】真空チャンバー２２は偏向電磁石２４を通
過する部分で磁極３２，３４を気密に収容している。ま
た、磁極３２，３４の上下動を妨げないように真空チャ
ンバー２２の側面はベローズ５６で構成されている。
過する部分で磁極３２，３４を気密に収容している。ま
た、磁極３２，３４の上下動を妨げないように真空チャ
ンバー２２の側面はベローズ５６で構成されている。
【００１６】図１の磁極駆動装置５０，５４の制御装置
の一実施例を図６に示す。磁極駆動制御手段６０はビー
ムエネルギ指令値に応じて各偏向電磁石２４の磁極駆動
装置５０，５４を共通に駆動制御して、各偏向電磁石２
４の磁極間ギャップｇを共通に制御する。
の一実施例を図６に示す。磁極駆動制御手段６０はビー
ムエネルギ指令値に応じて各偏向電磁石２４の磁極駆動
装置５０，５４を共通に駆動制御して、各偏向電磁石２
４の磁極間ギャップｇを共通に制御する。
【００１７】磁極駆動制御手段６０による磁極間ギャッ
プｇの制御例を図７に示す。ビームエネルギが低い時
は、電子ビーム４０の径が大きいので磁極間ギャップｇ
を大きくする。この時の磁極間ギャップの状態を図８
（ａ）に示す。ビームエネルギの増大と同期させて励磁
電流を一定に保持し、かつギャップ中心を粒子ビーム軌
道４４に一致させた状態で磁極間ギャップｇを徐々に狭
くしていく。この時ビーム径はエネルギの増大につれて
小さくなるため、電子ビーム４０は磁極３２，３４に衝
突することなく真空チャンバー２２内を安定に周回する
ことができる。この時の磁極間ギャップの状態を図８
（ｂ）に示す。このような制御によれば、励磁電流を増
大させることなくビームエネルギを増大させることがで
きるので、偏向電磁石２４の電源容量を小さくすること
ができる。
プｇの制御例を図７に示す。ビームエネルギが低い時
は、電子ビーム４０の径が大きいので磁極間ギャップｇ
を大きくする。この時の磁極間ギャップの状態を図８
（ａ）に示す。ビームエネルギの増大と同期させて励磁
電流を一定に保持し、かつギャップ中心を粒子ビーム軌
道４４に一致させた状態で磁極間ギャップｇを徐々に狭
くしていく。この時ビーム径はエネルギの増大につれて
小さくなるため、電子ビーム４０は磁極３２，３４に衝
突することなく真空チャンバー２２内を安定に周回する
ことができる。この時の磁極間ギャップの状態を図８
（ｂ）に示す。このような制御によれば、励磁電流を増
大させることなくビームエネルギを増大させることがで
きるので、偏向電磁石２４の電源容量を小さくすること
ができる。
【００１８】
【変更例】磁極の可動機構は様々に構成することがで
き、例えば図９に示すように、磁極３２，３４をヨーク
４６に対して上下にスライドする構成にすることができ
る。
き、例えば図９に示すように、磁極３２，３４をヨーク
４６に対して上下にスライドする構成にすることができ
る。
【００１９】また、前記実施例では、上下の磁極とも可
動にしたが、一方を固定で他方のみ可動にすることもで
きる。また、前記実施例では励磁電流を一定としたが、
励磁電流制御を併用することもできる。
動にしたが、一方を固定で他方のみ可動にすることもで
きる。また、前記実施例では励磁電流を一定としたが、
励磁電流制御を併用することもできる。
【００２０】また、この発明は、シンクロトロンに限ら
ず他の各種粒子加速器の偏向電磁石にも適用することが
できる。
ず他の各種粒子加速器の偏向電磁石にも適用することが
できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、磁極を真空チャンバー内に収容するとともに、ビー
ムエネルギに応じて磁極間ギャップを可変するようにし
たので、小さな励磁電流でかつ小さな偏向半径で大きな
ビームエネルギの粒子ビームを偏向することができ、偏
向電磁石電源の容量を小さくすることができる。
ば、磁極を真空チャンバー内に収容するとともに、ビー
ムエネルギに応じて磁極間ギャップを可変するようにし
たので、小さな励磁電流でかつ小さな偏向半径で大きな
ビームエネルギの粒子ビームを偏向することができ、偏
向電磁石電源の容量を小さくすることができる。
【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】ＳＯＲ装置の概要を示す平面図である。
【図３】従来装置を示す断面図である。
【図４】従来の偏向電磁石の制御を示すタイムチャート
である。
である。
【図５】図１の偏向電磁石のＡ矢視、Ｂ−Ｂ矢視、Ｃ−
Ｃ矢視の各図である。
Ｃ矢視の各図である。
【図６】この発明の制御装置の一実施例を示すブロック
図である。
図である。
【図７】図６の磁極駆動制御手段による制御の一例を示
すタイムチャートである。
すタイムチャートである。
【図８】図７の制御における低エネルギ時および高エネ
ルギ時の磁極間ギャップの状態を示す断面図である。
ルギ時の磁極間ギャップの状態を示す断面図である。
【図９】磁極の可動機構の変更例を示す断面図である。
２２ 真空チャンバー ２４ 偏向電磁石 ３２，３４ 磁極 ４０ 電子ビーム（粒子ビーム） ４４ 粒子ビーム軌道 ５０，５４ 磁極駆動装置 ６０ 磁極駆動制御手段 ｇ 磁極間ギャップ
Claims (2)
- 【請求項１】粒子加速器を構成する真空チャンバー内で
粒子ビーム軌道位置を挾んで磁極間ギャップを可変に対
向配置された磁極と、 この磁極を駆動して磁極間ギャップを変化させる磁極駆
動装置とを具備してなる粒子加速器の偏向電磁石。 - 【請求項２】粒子加速器を構成する真空チャンバー内で
粒子ビーム軌道位置を挾んで磁極間ギャップを可変に対
向配置された磁極と、この磁極を駆動して磁極間ギャッ
プを変化させる磁極駆動装置とを具備してなる粒子加速
器の偏向電磁石の制御装置であって、 前記粒子ビームのビームエネルギが低い時は前記磁極間
ギャップを広げ、ビームエネルギが高い時は磁極間ギャ
ップを狭めるように前記磁極駆動機構を駆動制御する磁
極駆動制御手段を具備してなる粒子加速器の偏向電磁石
の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18293792A JPH0636896A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 粒子加速器の偏向電磁石およびその制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18293792A JPH0636896A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 粒子加速器の偏向電磁石およびその制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0636896A true JPH0636896A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16126987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18293792A Pending JPH0636896A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 粒子加速器の偏向電磁石およびその制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636896A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014141433A1 (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | 三菱電機株式会社 | 電磁石支持台 |
-
1992
- 1992-06-17 JP JP18293792A patent/JPH0636896A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014141433A1 (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | 三菱電機株式会社 | 電磁石支持台 |
| US9293296B2 (en) | 2013-03-14 | 2016-03-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Electromagnet support frame |
| JP6012848B2 (ja) * | 2013-03-14 | 2016-10-25 | 三菱電機株式会社 | 電磁石支持台 |
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