JPH07107880B2 - Superconducting magnet for accelerator - Google Patents
Superconducting magnet for acceleratorInfo
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- JPH07107880B2 JPH07107880B2 JP61034405A JP3440586A JPH07107880B2 JP H07107880 B2 JPH07107880 B2 JP H07107880B2 JP 61034405 A JP61034405 A JP 61034405A JP 3440586 A JP3440586 A JP 3440586A JP H07107880 B2 JPH07107880 B2 JP H07107880B2
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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、加速器用超電導マグネットに関し、特に、
電子ビームのような荷電ビームを加速後蓄積し、荷電ビ
ームの偏向部から発生するシンクロトロン放射光を利用
するシンクロトロンやストレージリングにおいて、荷電
ビームを曲げる偏向超電導マグネットの低温容器（以下
クライオスタットとも言う）を改良したものに関するも
のである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a superconducting magnet for an accelerator, and in particular,
In a synchrotron or storage ring that accumulates a charged beam such as an electron beam after accelerating and uses synchrotron radiation generated from a deflecting part of the charged beam, a cryogenic container of a deflecting superconducting magnet that bends the charged beam (hereinafter also referred to as a cryostat) ) Is an improvement.
第３図はストレージリング100の原理図である。図にお
いて、１は荷電ビーム真空チェンバ、２はシンクロトロ
ン放射光真空チェンバ、３は荷電ビームを偏向する偏向
マグネット、４はシンクロトロン放射光、５は荷電ビー
ムをストレージリングに入射するビーム入射用真空チェ
ンバ、６は荷電ビームである。ここで、本発明に直接関
係しない装置要素は図示を省略している。FIG. 3 is a principle diagram of the storage ring 100. In the figure, 1 is a charged beam vacuum chamber, 2 is a synchrotron radiation vacuum chamber, 3 is a deflection magnet for deflecting the charged beam, 4 is synchrotron radiation, and 5 is a beam injection vacuum for injecting the charged beam into a storage ring. The chamber 6 is a charged beam. Here, illustration of device elements not directly related to the present invention is omitted.
なお、通常は偏向マグネット３の荷電ビーム用真空チェ
ンバ１から数本のシンクロトトン放射光用真空チェンバ
２が少しずつ位置をずらせて出ているが、ここでは代表
例として１本のシンクロトロン放射光用真空チェンバ２
を示した。Normally, several vacuum chambers 2 for synchrototon radiation are displaced from the charged beam vacuum chamber 1 of the deflection magnet 3 by slightly shifting their positions, but here, as a representative example, one synchrotron radiation light is used. Vacuum chamber 2
showed that.
次に動作について説明する。ストレージリング100中に
入射された光速に近い荷電ビーム（一般に電子ビーム）
６は偏向マグネット３で曲げられ、ストレージリング10
0の荷電ビーム用真空チェンバ１中を回転する。偏向マ
グネット３によって荷電ビーム６が曲げられた時、その
接線方向にシンクロトロン放射光４が発生する。この光
は軟Ｘ線から可視光までのスペクトルを持っており、す
ぐれた光源になる。Next, the operation will be described. Charged beam (generally electron beam) near the speed of light incident on the storage ring 100
6 is bent by the deflection magnet 3, and the storage ring 10
Rotate in the charged beam vacuum chamber 1 of 0. When the charged beam 6 is bent by the deflection magnet 3, synchrotron radiation 4 is generated in the tangential direction thereof. This light has a spectrum from soft X-rays to visible light and is an excellent light source.
ところで、シンクロトロン放射光４の強度は荷電ビーム
電流（ストレージリング中の荷電ビームの量に対応す
る）に比例する。荷電ビーム電流を大にするためには、
荷電ビーム用真空チェンバの真空度（シンクロトロン放
射光用真空チェンバの真空とつながっている）を極めて
高くする必要がある。代表的な真空度は10-9〜10-10Tor
rである。また、荷電ビームの存在時間を長くするため
にも同様な超高真空が必要である。真空度が低いと真空
チェンバ内のガス分子やイオンに荷電ビームが衝突し、
荷電ビーム電流が減衰する。この結果、荷電ビーム電流
を大にできず、存在時間も長くできない。即ち、高強度
のシンクロトロン放射光を長時間発生させることはでき
ない。By the way, the intensity of the synchrotron radiation 4 is proportional to the charged beam current (corresponding to the amount of charged beam in the storage ring). To increase the charged beam current,
The vacuum degree of the charged beam vacuum chamber (which is connected to the vacuum of the synchrotron radiation vacuum chamber) needs to be extremely high. Typical vacuum is 10 -9 to 10 -10 Tor
r. Also, a similar ultra-high vacuum is required to prolong the existence time of the charged beam. When the degree of vacuum is low, the charged beam collides with gas molecules and ions in the vacuum chamber,
The charged beam current decays. As a result, the charged beam current cannot be increased and the existence time cannot be extended. That is, high intensity synchrotron radiation cannot be generated for a long time.
第４図は偏向マグネットとして超電導マグネットを用い
た場合の、偏向超電導マグネットのコイルの一般的な形
状を示したものである。図中の矢印は電流の方向を示
す。このコイルがクライオスタット中に収納されたもの
が偏向超電導マグネットである。第５図は例えば「IEEE
トランザクション オン マグネティクス」MAG−15巻,
No.1,1979年１月131〜133頁（「IEEE TRANSACTION ON M
AGNETICS」VOL.MAG−15,No1,JAN.1979,pp131〜133）に
掲載された従来の偏向超電導マグネットの構造を示す断
面図である。FIG. 4 shows a general shape of the coil of the deflection superconducting magnet when the superconducting magnet is used as the deflection magnet. The arrow in the figure indicates the direction of current. This coil accommodated in the cryostat is a deflection superconducting magnet. FIG. 5 shows, for example, "IEEE
Transaction on Magnetics, ”MAG-15,
No.1, January 1979, pp. 131-133 ("IEEE TRANSACTION ON M
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional deflecting superconducting magnet described in “AGNETICS” VOL.MAG-15, No1, JAN.1979, pp131-133).
図において、31は超電導コイル、32はコイル支持構造
材、33は超電導コイル31を冷却する液体ヘリウム、34は
ヘリウム槽（耐真空）、35は断熱用真空空間（この真空
度は一般に〜10-6Torrである）、36は熱シールド用液体
窒素、37は窒素槽（耐真空）、38は真空槽である。In the figure, 31 is a superconducting coil, 32 is a coil support structure material 33 is liquid helium for cooling the superconducting coils 31, 34 is a helium tank (vacuum-proof), 35 heat-insulating vacuum space (vacuum degree is generally 10 - 6 Torr), 36 is liquid nitrogen for heat shield, 37 is a nitrogen tank (vacuum resistant), 38 is a vacuum tank.
荷電ビーム真空チェンバ１はマグネットの内側真空槽を
兼用するものとなっている。荷電ビームを曲げる偏向磁
界の向きの例を図中に矢印で示した。なお、各構造物間
にはすき間を保つスペーサが配置されるが、ここでは図
示していない。The charged beam vacuum chamber 1 also serves as a vacuum chamber inside the magnet. An example of the direction of the deflection magnetic field that bends the charged beam is shown by an arrow in the figure. In addition, although a spacer for maintaining a gap is arranged between the structures, it is not shown here.
従来の偏向超電導マグネットをストレージリングに適用
した場合の例を第６図に示す。シンクロトロン放射光を
取り出すため真空槽38の側面からシンクロトロン放射光
用真空チェンバ２が出ている。シンクロトロン放射光用
真空チェンバ２はマグネットの内側真空槽を兼用してい
るため、真空槽38と耐真空接合されている。なお、この
場合、超電導コイルは上下のコイル間に、シンクロトロ
ン放射光用真空チェンバ２を通すだけのすき間を設けて
巻回されている。FIG. 6 shows an example in which a conventional deflecting superconducting magnet is applied to a storage ring. A vacuum chamber 2 for synchrotron radiation is projected from the side surface of the vacuum chamber 38 to take out the synchrotron radiation. Since the synchrotron radiation vacuum chamber 2 also serves as the inner vacuum chamber of the magnet, it is vacuum-resistant bonded to the vacuum chamber 38. In this case, the superconducting coil is wound between the upper and lower coils with a clearance sufficient for passing the synchrotron radiation vacuum chamber 2.
従来の偏向超電導マグネットは以上のように構成されて
おり、荷電ビーム真空チェンバ内やシンクロトロン放射
光用真空チェンバ内の超高真空（10-9〜10-10Torr）と
クライオスタットの断熱用真空（〜10-6Torr）は同じ真
空壁（第５図，第６図の荷電ビーム真空チェンバ１、シ
ンクロトロン放射光用真空チェンバ２のこと）を有して
いるので、超高真空に劣化が生じ、荷電ビーム真空チェ
ンバ、シンクロトロン放射光用真空チェンバを修理また
は取り換えるとき、クライオスタットも解体しなければ
ならないという問題点があった。なお、10-9〜10-10Tor
rの超高真空の実現には高度の技術を要する。そのた
め、ストレージリングを運転中に超高真空に劣化が生じ
る確率はクライオスタットの断熱用真空に劣化が生じる
確率より相当高いと考えられる。The conventional deflecting superconducting magnet is configured as described above, and the ultrahigh vacuum (10 -9 -10 -10 Torr) in the charged beam vacuum chamber and the synchrotron radiation vacuum chamber and the cryostat adiabatic vacuum ( ~ 10 -6 Torr) has the same vacuum walls (charged beam vacuum chamber 1 and vacuum chamber 2 for synchrotron radiation shown in Figs. 5 and 6), so deterioration occurs in the ultra-high vacuum. When repairing or replacing the charged beam vacuum chamber and the synchrotron radiation vacuum chamber, the cryostat must also be disassembled. Note that 10 -9 to 10 -10 Tor
Realization of ultra-high vacuum of r requires high technology. Therefore, it is considered that the probability of deterioration of the ultra-high vacuum during operation of the storage ring is considerably higher than the probability of deterioration of the adiabatic vacuum of the cryostat.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、クライオスタットの解体なしに上記真空チェ
ンバの修理，取り換えを行なうことのできる加速器用超
電導マグネットを得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a superconducting magnet for an accelerator capable of repairing and replacing the vacuum chamber without disassembling the cryostat.
この発明に係る加速器用超電導マグネットは、その真空
槽と、荷電ビーム真空チェンバ，または荷電ビーム真空
チェンバおよびシンクロトロン放射光用真空チェンバと
が相互に分離されるように構成したもので、その分離す
るための構造としては、上下２個のコイルを別々のヘリ
ウム容器に入れて分離し、上記両コイル間を低温支持材
で結合し、真空槽も上下別々の構成にし、低温支持材の
部分のみに貫通穴を設けてその部分に伸縮自在の継手を
用いて上下の真空槽を結合する構造にしたものである。The superconducting magnet for an accelerator according to the present invention is configured such that the vacuum chamber and the charged beam vacuum chamber or the charged beam vacuum chamber and the vacuum chamber for synchrotron radiation are separated from each other. The structure for this is to put the upper and lower two coils in separate helium containers, separate the two coils with a low-temperature support material, and also use a low temperature support material for the vacuum chamber. The structure is such that a through hole is provided, and an expandable joint is used at that portion to connect the upper and lower vacuum chambers.
この発明にかかる偏向超電導マグネットでは、低温支持
材により上下のコイルがヘリウム槽の外で結合され、上
下の真空槽の低温支持材が貫通する部分は伸縮自在真空
継手によって結合される。従って荷電ビーム真空チェン
バやシンクロトロン放射光用真空チェンバの超高真空に
劣化が生じた場合にも、マグネットを容易に分解（上下
分離）でき、上記真空チェンバの修理，取り換えを容易
に行なうことができる。In the deflecting superconducting magnet according to the present invention, the upper and lower coils are connected outside the helium tank by the low temperature support material, and the portions of the upper and lower vacuum tanks through which the low temperature support material penetrates are connected by the expandable vacuum joint. Therefore, even when the ultra-high vacuum of the charged beam vacuum chamber or the synchrotron radiation vacuum chamber is deteriorated, the magnet can be easily disassembled (separated into upper and lower parts), and the vacuum chamber can be easily repaired and replaced. it can.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例による加速器用超電導マグネット
を示し、図において、381はベローズなどの伸縮自在真
空継手、382はそのフランジである。40は偏向超電導マ
グネット３の運転のための液体ヘリウム注入口、液体窒
素注入口、蒸発ガス排気口、および電流端子、各種計測
端子などのポート部41を設置したタワーである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
The figure shows a superconducting magnet for an accelerator according to an embodiment of the present invention. In the figure, 381 is an expandable vacuum joint such as a bellows, and 382 is its flange. A tower 40 is provided with a liquid helium inlet for operating the deflection superconducting magnet 3, a liquid nitrogen inlet, an evaporative gas exhaust port, and a port 41 such as a current terminal and various measuring terminals.
本マグネットの伸縮自在真空継手部分を含む断面図を第
２図に示す。図中、39は低温支持材、370は液体窒素温
度熱シールド、371はベローズ，金型などの伸縮自在液
体窒素温度熱シールド継手である。その他従来と同一符
号は同一のものを示す。A cross-sectional view of the magnet including the expandable vacuum joint portion is shown in FIG. In the figure, 39 is a low temperature support material, 370 is a liquid nitrogen temperature heat shield joint, and 371 is an expandable liquid nitrogen temperature heat shield joint such as a bellows and a mold. Other than that, the same reference numerals as those used in the related art indicate the same parts.
超電導コイル31は上下別々のヘリウム槽34に収納されて
いる。なお、電流リード、液体ヘリウム配管などは極低
温継手（図示せず）を通して上下コイル間につながって
いる。上下の超電導コイルはヘリウム槽34を介して低温
支持材39で結合される。低温支持材39とヘリウム槽34は
ネジなどで結合されているので、容易にとりはずすこと
ができる。上下の超電導コイル間には大きな吸引電磁力
（第４図の電流方向参照）が働くが、この力は低温支持
材39で支持される。両超電導コイル間に働く電磁力は吸
引力であるから、低温支持材39とヘリウム槽34の間の結
合部には圧縮力が印加されるので、結合部は簡単なネジ
止め程度でもよい。低温支持材の外周には、上下の液体
窒素槽37、液体窒素温度熱シールド370を熱的に結合す
る、伸縮自在液体窒素温度熱シールド継手371が設置さ
れる。なお、ここでは図示していないが、液体ヘリウム
温度の部分34,39と液体窒素温度の部分37,370,371との
間に蒸発ヘリウムガスで冷却したガス冷却熱シールドが
入る場合も多い。更にその外に伸縮自在真空継手381が
設置され、そのフランジ382で上下の真空槽38をつない
でいる。The superconducting coil 31 is housed in separate upper and lower helium tanks 34. A current lead, a liquid helium pipe, etc. are connected between the upper and lower coils through a cryogenic joint (not shown). The upper and lower superconducting coils are joined by a low temperature support material 39 through a helium bath 34. Since the low-temperature support material 39 and the helium bath 34 are connected by screws or the like, they can be easily removed. A large attracting electromagnetic force (see the current direction in FIG. 4) acts between the upper and lower superconducting coils, but this force is supported by the low temperature support material 39. Since the electromagnetic force acting between both superconducting coils is an attractive force, a compressive force is applied to the joint between the low temperature support material 39 and the helium tank 34, so the joint may be a simple screwing. An expandable liquid nitrogen temperature heat shield joint 371 for thermally coupling the upper and lower liquid nitrogen tanks 37 and the liquid nitrogen temperature heat shield 370 is installed on the outer periphery of the low temperature support material. Although not shown here, a gas cooling heat shield cooled by vaporized helium gas is often inserted between the liquid helium temperature portions 34, 39 and the liquid nitrogen temperature portions 37, 370, 371. Further, an expandable vacuum joint 381 is installed outside the flange, and a flange 382 connects the upper and lower vacuum chambers 38.
このように、本実施例では、偏向超電導マグネットを上
下２個に分割し、低温支持材，伸縮自在継手を用いてこ
れらを１台に結合しているので、分解が容易である。す
なわち、伸縮自在真空継手フランジ382と真空槽38との
結合を外し、伸縮自在真空継手381を縮め、継に伸縮自
在液体窒素温度熱シールド継手371を外して縮め、次に
低温支持材39を取り外すとマグネットは上下に分割され
る。このようにして、荷電ビーム真空チェンバやシンク
ロトロン放射光用真空チェンバを容易に修理したり、取
り換えたりできる。As described above, in the present embodiment, since the deflection superconducting magnet is divided into two pieces at the top and bottom, and these are combined into one unit by using the low temperature support material and the expansion joint, it is easy to disassemble. That is, the elastic vacuum joint flange 382 and the vacuum chamber 38 are disconnected from each other, the elastic vacuum joint 381 is contracted, the elastic liquid nitrogen temperature heat shield joint 371 is subsequently contracted and contracted, and then the low temperature support material 39 is removed. And the magnet is split up and down. In this way, the charged beam vacuum chamber and the synchrotron radiation vacuum chamber can be easily repaired or replaced.
なお、上記実施例では、ストレージリングを例にとって
説明したが、本発明はシンクロトロン放射光用真空チェ
ンバを設置しないシンクロトロンや他の加速器にも適用
でき、同様の効果を奏する。In addition, although the storage ring has been described as an example in the above-described embodiment, the present invention can be applied to a synchrotron or another accelerator without a vacuum chamber for synchrotron radiation and has the same effect.
以上のように、この発明に係る加速器用超電導マグネッ
トによれば、その真空槽と、荷電ビーム真空チェンバ，
または荷電ビーム真空チェンバおよびシンクロトロン放
射光用真空チェンバとが相互に分離されるように構成し
たので、偏向超電導マグネットを容易に分解でき、荷電
ビーム真空チェンバ、シンクロトロン放射光用真空チェ
ンバを容易に取り出し、修理や取り換えを行なうことが
できるという効果がある。As described above, according to the superconducting magnet for an accelerator of the present invention, the vacuum chamber, the charged beam vacuum chamber,
Alternatively, since the charged beam vacuum chamber and the synchrotron radiation vacuum chamber are configured to be separated from each other, the deflection superconducting magnet can be easily disassembled, and the charged beam vacuum chamber and the synchrotron radiation vacuum chamber can be easily constructed. The effect is that it can be taken out, repaired or replaced.
第１図はこの発明の一実施例による偏向超電導マグネッ
トを示す斜視図、第２図はその断面図、第３図はストレ
ージリングを上から見た原理図、第４図は一般的な偏向
超電導マグネットの超電導コイルの形状を示す原理図、
第５図は従来の偏向超電導マグネットの断面図、第６図
はその斜視図である。 １は荷電ビーム真空チェンバ、２はシンクロトロン放射
光用真空チェンバ、３は偏向超電導マグネット、31は超
電導コイル、34はヘリウム槽、39は低温支持材、371は
伸縮自在液体窒素温度熱シールド継手、381は伸縮自在
真空継手、38は真空槽。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a perspective view showing a deflection superconducting magnet according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view thereof, FIG. 3 is a principle view of a storage ring seen from above, and FIG. 4 is a general deflection superconducting. Principle diagram showing the shape of the superconducting coil of the magnet,
FIG. 5 is a sectional view of a conventional deflection superconducting magnet, and FIG. 6 is a perspective view thereof. 1 is a charged beam vacuum chamber, 2 is a vacuum chamber for synchrotron radiation, 3 is a deflecting superconducting magnet, 31 is a superconducting coil, 34 is a helium tank, 39 is a low temperature support material, 371 is a stretchable liquid nitrogen temperature heat shield joint, 381 is a flexible vacuum joint, 38 is a vacuum tank. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
Claims (2)
または荷電ビーム真空チェンバおよびシンクロトロン放
射光用真空チェンバとが相互に分離されていることを特
徴とする加速器用超電導マグネット。1. A vacuum chamber, a charged beam vacuum chamber,
Alternatively, a superconducting magnet for an accelerator, characterized in that a charged beam vacuum chamber and a synchrotron radiation vacuum chamber are separated from each other.
低温支持材により結合され、 その周りに上下の熱シールドを互いに結合する伸縮自在
熱シールドが配置され、 その外周に上下の真空槽を結合する伸縮自在真空継手が
配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の加速器用超電導マグネット。2. The upper and lower superconducting coils are joined by a low-temperature support material through a helium tank, and an expandable and contractible heat shield for joining the upper and lower heat shields to each other is arranged around the helium tank, and the upper and lower vacuum tanks are joined to the outer circumference thereof. A superconducting magnet for an accelerator according to claim 1, wherein a retractable vacuum joint is arranged.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61034405A JPH07107880B2 (en) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | Superconducting magnet for accelerator |
| US07/013,816 US4737727A (en) | 1986-02-12 | 1987-02-12 | Charged beam apparatus |
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP61034405A JPH07107880B2 (en) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | Superconducting magnet for accelerator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62193100A JPS62193100A (en) | 1987-08-24 |
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Family Applications (1)
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| JP61034405A Expired - Fee Related JPH07107880B2 (en) | 1986-02-12 | 1986-02-19 | Superconducting magnet for accelerator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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1986
- 1986-02-19 JP JP61034405A patent/JPH07107880B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| TECHNICAL REPORT OF ISSP=1984 * |
Also Published As
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| JPS62193100A (en) | 1987-08-24 |
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