JPH0754760B2 - 電子加速器用磁場発生装置 - Google Patents
電子加速器用磁場発生装置Info
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- JPH0754760B2 JPH0754760B2 JP61048168A JP4816886A JPH0754760B2 JP H0754760 B2 JPH0754760 B2 JP H0754760B2 JP 61048168 A JP61048168 A JP 61048168A JP 4816886 A JP4816886 A JP 4816886A JP H0754760 B2 JPH0754760 B2 JP H0754760B2
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- magnetic field
- particle
- triplet
- electric conductor
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/08—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means
- G21K1/093—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means by magnetic means
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- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
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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、湾曲区間と直線区間を含む軌道に沿つて荷
電粒子を加速する加速器に必要な磁場を発生する装置に
関する。
電粒子を加速する加速器に必要な磁場を発生する装置に
関する。
この種の装置には粒子が軌道上に集束する補助巻線が設
けられているが、この種の磁場発生装置は例えば文献
「ニユークリア インスツルメンツ アンド メソツズ
（Nuclear Instruments and Methods）」Vol.203,1982,
p.1〜５に記載され公知である。
けられているが、この種の磁場発生装置は例えば文献
「ニユークリア インスツルメンツ アンド メソツズ
（Nuclear Instruments and Methods）」Vol.203,1982,
p.1〜５に記載され公知である。
マイクロトロンとも呼ばれている小型の円形電子加速器
により常伝導巻線を使用して約100MeVまでの粒子エネル
ギーに達することができる。この加速器はレース・トラ
ツク・マイクロトロンとしても実現可能であつて、その
場合粒子軌道はそれぞれ一つの180°偏向磁石を備える
２つの半円区間とその間にある二つの直線区間から構成
される前記文献vol.177,1980,p.411〜416,同vol.204,19
82,p.1〜20参照）。
により常伝導巻線を使用して約100MeVまでの粒子エネル
ギーに達することができる。この加速器はレース・トラ
ツク・マイクロトロンとしても実現可能であつて、その
場合粒子軌道はそれぞれ一つの180°偏向磁石を備える
２つの半円区間とその間にある二つの直線区間から構成
される前記文献vol.177,1980,p.411〜416,同vol.204,19
82,p.1〜20参照）。
目標とする電子エネルギーを100MeV程度から例えば700M
eVまで高めるためには粒子軌道の寸法が不変であるとき
磁場の強さを高くする必要がある。このような磁場の増
強は超伝導磁石の使用によつて達成される。しかし非常
に低い磁場において低エネルギーの電子をマイクロトロ
ンに注入すると、超伝導電磁石巻線を備えるものであつ
ても加速期間中の電子の損失を低く抑えるためには一連
の妨害磁場発生源に注目する必要がある。加速期間の開
始に当つて例えば100keVの低いエネルギーをもつて注入
された電子に対する磁場の強さは軌道の曲率半径が例え
ば0.5mのとき約2.2mTに過ぎない。このように低い磁場
の場合あるいは磁場変化速度が高い場合にも、妨害磁場
発生源によつて磁場の乱れの許容限界を超える危険が生
ずる。即ち微弱な集束作用の下に電子ビームを誘導でき
るためにはこの場合磁場に対して約10-3の精度（ΔB/B0
≒10-3）が必要となるから、加速期間の開始時には磁場
を0.002mTまで精確に調整しなければならない。これに
対して磁場を乱す外部磁場としては、0.06mTの地磁気の
外に電磁石装置自体に含まれるパラ磁性、フエリ磁性又
は強磁性の部品によるものが考えられる。電磁石装置の
金属部品又はその電気導体のうず電流も同様に磁場を乱
す原因となる。更に超伝導巻線の導体内の遮蔽電流又は
導体内に凍結された磁束もこの種の妨害源となる。
eVまで高めるためには粒子軌道の寸法が不変であるとき
磁場の強さを高くする必要がある。このような磁場の増
強は超伝導磁石の使用によつて達成される。しかし非常
に低い磁場において低エネルギーの電子をマイクロトロ
ンに注入すると、超伝導電磁石巻線を備えるものであつ
ても加速期間中の電子の損失を低く抑えるためには一連
の妨害磁場発生源に注目する必要がある。加速期間の開
始に当つて例えば100keVの低いエネルギーをもつて注入
された電子に対する磁場の強さは軌道の曲率半径が例え
ば0.5mのとき約2.2mTに過ぎない。このように低い磁場
の場合あるいは磁場変化速度が高い場合にも、妨害磁場
発生源によつて磁場の乱れの許容限界を超える危険が生
ずる。即ち微弱な集束作用の下に電子ビームを誘導でき
るためにはこの場合磁場に対して約10-3の精度（ΔB/B0
≒10-3）が必要となるから、加速期間の開始時には磁場
を0.002mTまで精確に調整しなければならない。これに
対して磁場を乱す外部磁場としては、0.06mTの地磁気の
外に電磁石装置自体に含まれるパラ磁性、フエリ磁性又
は強磁性の部品によるものが考えられる。電磁石装置の
金属部品又はその電気導体のうず電流も同様に磁場を乱
す原因となる。更に超伝導巻線の導体内の遮蔽電流又は
導体内に凍結された磁束もこの種の妨害源となる。
上記のような妨害源によつて生ずる難点を例えば妨害磁
場の遮蔽又は補償によつて避けることは既に試みられて
いる。例えば常伝導の銅コイルを使用する公知電子加速
器では、鉄の磁束復帰路による遮蔽効果の実験が行われ
た。更にうず電流を抑圧するため電磁石の鉄心を積層構
造とすることも公知である。場合によつては磁石装置の
鉄材のヒステレシスループを再現性良く反復させるため
磁場を反転させることも可能である。
場の遮蔽又は補償によつて避けることは既に試みられて
いる。例えば常伝導の銅コイルを使用する公知電子加速
器では、鉄の磁束復帰路による遮蔽効果の実験が行われ
た。更にうず電流を抑圧するため電磁石の鉄心を積層構
造とすることも公知である。場合によつては磁石装置の
鉄材のヒステレシスループを再現性良く反復させるため
磁場を反転させることも可能である。
粒子が比較的低いエネルギーをもつて加速器の軌道に注
入されなければならない場合に、比較的大きな粒子流を
作ろうとすれば別の難点が生ずる。即ちこの場合には個
々の粒子間に作用する反発力が比較的大きくなり粒子流
が発散するようになる。このことから粒子流を集束する
手段を追加する必要が生ずる。前記の文献（Nucl.Inst
r.and Meth.）に記載されている電子加速器では、それ
ぞれ一つの双極磁場発生用の主巻線と粒子集束用の補助
巻線を備える180°偏向電磁石が設けられている。更に
粒子軌道の直線区間には集束用のソレノイド系が設けら
れる。しかし公知の電磁石装置の常伝導偏向磁石は精確
な磁場形成のためにその鉄心が対応して曲げられた粒子
軌道の湾曲区間を包囲するから、そこで放出されるシン
クロトロン放射は利用できない。
入されなければならない場合に、比較的大きな粒子流を
作ろうとすれば別の難点が生ずる。即ちこの場合には個
々の粒子間に作用する反発力が比較的大きくなり粒子流
が発散するようになる。このことから粒子流を集束する
手段を追加する必要が生ずる。前記の文献（Nucl.Inst
r.and Meth.）に記載されている電子加速器では、それ
ぞれ一つの双極磁場発生用の主巻線と粒子集束用の補助
巻線を備える180°偏向電磁石が設けられている。更に
粒子軌道の直線区間には集束用のソレノイド系が設けら
れる。しかし公知の電磁石装置の常伝導偏向磁石は精確
な磁場形成のためにその鉄心が対応して曲げられた粒子
軌道の湾曲区間を包囲するから、そこで放出されるシン
クロトロン放射は利用できない。
特に超伝導偏向磁石を使用する場合に低エネルギー粒子
線に及ぼされる妨害効果を考えて公知の加速器では、高
い磁場レベルにおいて始めて粒子が高エネルギーをもつ
て注入される。これによつて上記の妨害効果は問題にす
る必要のないものになる。しかしこのような加速器の操
作には前置加速器を必要とし高価となる。
線に及ぼされる妨害効果を考えて公知の加速器では、高
い磁場レベルにおいて始めて粒子が高エネルギーをもつ
て注入される。これによつて上記の妨害効果は問題にす
る必要のないものになる。しかしこのような加速器の操
作には前置加速器を必要とし高価となる。
この発明の目的は、冒頭に挙げた粒子加速器用の磁場発
生装置を改良して前置加速器を必要とすることなく比較
的大きな荷電粒子流を比較的高いエネルギーレベル、例
えば電子の場合数百MeV程度まで加速できるようにする
ことにある。
生装置を改良して前置加速器を必要とすることなく比較
的大きな荷電粒子流を比較的高いエネルギーレベル、例
えば電子の場合数百MeV程度まで加速できるようにする
ことにある。
この目的は、粒子軌道の湾曲区間の少くとも一つにおい
て補助巻線を加速期間中粒子を集束する四極子トリプレ
ットを形成する電気導体装置として、その巻回を粒子軌
道平面の両側に配置することによつて達成される。
て補助巻線を加速期間中粒子を集束する四極子トリプレ
ットを形成する電気導体装置として、その巻回を粒子軌
道平面の両側に配置することによつて達成される。
荷電粒子集束用として３個の四極子巻線が前後に並べら
れた四極子トリプレットと呼ばれている系は一般によく
知られている。例えば前記文献（Nucl.Instr.and Met
h.）vol.121,1974,p.525〜532に記載されている粒子線
誘導系では、上記の四極子トリプレットが多数粒子軌道
の直線区間に配置されている。これらの四極子トリプレ
ットによつて二倍テレスコープ型ビーム誘導系を構成す
ることも可能である。この系はそれぞれ二つの四極子ト
リプレットを含み、それらは特定の長さを持つ互に等し
いドリフト区間によつて対称的に取り囲まれている。各
系の四極子トリプレットは水平フオーカツシング面と垂
直フオーカツシング面がビーム誘導方向において前に置
かれたドリフト区間の起点又は後に置かれたドリフト区
間の終点に一致するように電気的に励起される。
れた四極子トリプレットと呼ばれている系は一般によく
知られている。例えば前記文献（Nucl.Instr.and Met
h.）vol.121,1974,p.525〜532に記載されている粒子線
誘導系では、上記の四極子トリプレットが多数粒子軌道
の直線区間に配置されている。これらの四極子トリプレ
ットによつて二倍テレスコープ型ビーム誘導系を構成す
ることも可能である。この系はそれぞれ二つの四極子ト
リプレットを含み、それらは特定の長さを持つ互に等し
いドリフト区間によつて対称的に取り囲まれている。各
系の四極子トリプレットは水平フオーカツシング面と垂
直フオーカツシング面がビーム誘導方向において前に置
かれたドリフト区間の起点又は後に置かれたドリフト区
間の終点に一致するように電気的に励起される。
この発明による磁場発生装置の構成の持つ長所は、少く
とも一つの四極子トリプレットを設けて低エネルギーの
粒子を軌道上に集束することにより粒子特に電子の加速
に際して約2mTから100mTの間の磁場の発生に超伝導偏向
電磁も使用できることである。その際四極子トリプレッ
トを構成する導体装置の巻線の特殊の設置によりシンク
ロトロン放射の外部放出は妨害されない。
とも一つの四極子トリプレットを設けて低エネルギーの
粒子を軌道上に集束することにより粒子特に電子の加速
に際して約2mTから100mTの間の磁場の発生に超伝導偏向
電磁も使用できることである。その際四極子トリプレッ
トを構成する導体装置の巻線の特殊の設置によりシンク
ロトロン放射の外部放出は妨害されない。
この発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項以下
に示されている。
に示されている。
図面を参照してこの発明を更に詳細に説明する。
この発明による磁場発生装置は特に公知のレース・トラ
ツク・マイクロトロンに使用されるものである。この加
速器に必要なダイポール偏向磁石は湾曲粒子軌道に対応
して半円形に曲げられている「アイ・イー・イー・イー
トランサクシヨンズ ニユークリア サイエンス（IE
EE Trans.Nucl.Sci.）」vol.NS-30,No.4,1983年８月p.2
531〜2533）。粒子の最終エネルギーは数百MeV程度が望
まれるから、それに必要な強い磁場を作るため偏向磁石
の主巻線は特に超伝導材料で作られる。この発明による
磁場発生装置の構成に基きこの偏向磁石の主巻線によつ
て作られるダイポール磁場にシンクロトロン放射の自由
な放出を許す補助巻線による四極子磁場が付加される。
この付加四極子磁場によつてなお低いエネルギーレベル
にある加速期間初期において電子ビームの付加的の集束
が行われるから、偏向磁石には超伝導主巻線も使用する
ことができる。更に付加集束を行うことにより例えば数
百keV程度の低い注入エネルギーで高密度の電子流即ち
マイクロ秒領域のパルス幅を持つ20mAパルス電子流を直
接粒子軌道に注入することができ、電子を高いエネルギ
ーに予備加速する前置加速器は不必要となる。このよう
にして電子加速に際して約2mTから100mTの間の弱い磁場
に対しても超伝導偏向電磁石を使用することができる。
付加四極子磁場を作る補助巻線は超伝導偏向電磁石の区
域に設けるのが有利である。この補助巻線は常伝導体と
超伝導体のいずれでも作ることができる。第１図にはこ
の補助巻線が図式的に示されているが、180°偏向磁石
の超伝導主巻線は図を簡略にするため除かれている。
ツク・マイクロトロンに使用されるものである。この加
速器に必要なダイポール偏向磁石は湾曲粒子軌道に対応
して半円形に曲げられている「アイ・イー・イー・イー
トランサクシヨンズ ニユークリア サイエンス（IE
EE Trans.Nucl.Sci.）」vol.NS-30,No.4,1983年８月p.2
531〜2533）。粒子の最終エネルギーは数百MeV程度が望
まれるから、それに必要な強い磁場を作るため偏向磁石
の主巻線は特に超伝導材料で作られる。この発明による
磁場発生装置の構成に基きこの偏向磁石の主巻線によつ
て作られるダイポール磁場にシンクロトロン放射の自由
な放出を許す補助巻線による四極子磁場が付加される。
この付加四極子磁場によつてなお低いエネルギーレベル
にある加速期間初期において電子ビームの付加的の集束
が行われるから、偏向磁石には超伝導主巻線も使用する
ことができる。更に付加集束を行うことにより例えば数
百keV程度の低い注入エネルギーで高密度の電子流即ち
マイクロ秒領域のパルス幅を持つ20mAパルス電子流を直
接粒子軌道に注入することができ、電子を高いエネルギ
ーに予備加速する前置加速器は不必要となる。このよう
にして電子加速に際して約2mTから100mTの間の弱い磁場
に対しても超伝導偏向電磁石を使用することができる。
付加四極子磁場を作る補助巻線は超伝導偏向電磁石の区
域に設けるのが有利である。この補助巻線は常伝導体と
超伝導体のいずれでも作ることができる。第１図にはこ
の補助巻線が図式的に示されているが、180°偏向磁石
の超伝導主巻線は図を簡略にするため除かれている。
この発明による補助巻線を備えた磁場発生装置の粒子軌
道を第１図に示す。このレース・トラツク形の粒子軌道
は二つの湾曲区間A1,A2とその間に置かれた直線区間A3,
A4から構成される。湾曲区間A1,A2の区域にはそれぞれ
一つの軌道に対応して曲げられた電気導体装置3又は4が
設けられる。これらの装置は粒子誘導方向に前後に配置
され、電気的に結合された三つの四極子巻線5,6,7又は
8,9,10から成るトリプレツトとして作られている。両方
の四極子トリプレット3と4は二倍テレスコープ粒子誘導
装置を構成する。この種の四極子トリプレットを含む系
自体は例えば文献「ニユークリア インスツルメンツ
アンド メソツズ（Nucl.Instr.and Meth.）vol.121,19
74,p.525〜532により公知である。このトリプレツトに
よつて粒子ビームを垂直方向と水平方向とにおいて粒子
軌道の一点に集束できることはよく知られている。図示
の実施例では直線区間A4において平行に走る粒子から成
る粒子流Ｓが四極子トリプレット3によつてビームＳ′
となり、粒子軌道２の直線区間A3のほぼ中央の点Ｐに集
束される。点Ｐを通過して再び発散する粒子ビームＳ′
は四極子トリプレット4により直線区間A4に導かれ平行
流ビームＳとなる。このように点から平行流、平行流か
ら点への投像を行う系は二倍テレスコープ系と呼ばれて
いる。この場合に第１図に示されている四極子コイル5,
6,7および8,9,10の巻回を流れる電流の向きはそれぞれ
の巻回に記入された矢印によつて示されている。
道を第１図に示す。このレース・トラツク形の粒子軌道
は二つの湾曲区間A1,A2とその間に置かれた直線区間A3,
A4から構成される。湾曲区間A1,A2の区域にはそれぞれ
一つの軌道に対応して曲げられた電気導体装置3又は4が
設けられる。これらの装置は粒子誘導方向に前後に配置
され、電気的に結合された三つの四極子巻線5,6,7又は
8,9,10から成るトリプレツトとして作られている。両方
の四極子トリプレット3と4は二倍テレスコープ粒子誘導
装置を構成する。この種の四極子トリプレットを含む系
自体は例えば文献「ニユークリア インスツルメンツ
アンド メソツズ（Nucl.Instr.and Meth.）vol.121,19
74,p.525〜532により公知である。このトリプレツトに
よつて粒子ビームを垂直方向と水平方向とにおいて粒子
軌道の一点に集束できることはよく知られている。図示
の実施例では直線区間A4において平行に走る粒子から成
る粒子流Ｓが四極子トリプレット3によつてビームＳ′
となり、粒子軌道２の直線区間A3のほぼ中央の点Ｐに集
束される。点Ｐを通過して再び発散する粒子ビームＳ′
は四極子トリプレット4により直線区間A4に導かれ平行
流ビームＳとなる。このように点から平行流、平行流か
ら点への投像を行う系は二倍テレスコープ系と呼ばれて
いる。この場合に第１図に示されている四極子コイル5,
6,7および8,9,10の巻回を流れる電流の向きはそれぞれ
の巻回に記入された矢印によつて示されている。
四極子コイルの巻回を流れる電流方向は第２図に詳細に
示されている。ここでは四極子磁場を作る電気導体構造
が透視図的に示されているが、この四極子トリプレット
は例えば第１図のトリプレツト4である。このトリプレ
ツトの四極子磁場は粒子軌道平面の一方の側の平行平面
内に設けられた二つの電流導体12と13によつて作られ
る。この構造では高エネルギーで放出されるシンクロト
ロン放射の点破線11で示された側方放射が妨害されな
い。図にb1,b2として示されている四極子磁場がない区
域は、往路導体と復路導体の重なりによつてバイパスさ
れている。四極子磁場の90°回転は導体をこの区域で交
ささせることによつて行われる。角度の発散を小さくす
るためには二つのドリフト区間と四極子トリプレットの
軸方向の長さ1d,1qの比1d:1q:1dをほぼ1.5:1:1.5に選
ぶ。トリプレツトは三つの四極子と二つのドリフト区間
を合成したものであり、それらの長さ1qと1dの比は1q:1
d:1q:1d:1qは0.125:0.25:0.25:0.25:0.125になつてい
る。この場合四極子磁場の強さは確実に妨害磁場を超え
ていなければならない。一例を挙げれば約10MeVの電子
エネルギーに対応する70mTの双極子磁場には勾配が約0.
18T/mの四極子磁場が所属する。この勾配に対しては電
子軌道２との間隔が4cmとしてトリプレツトコイル12乃
至14には約700アンペア回数が必要となる。
示されている。ここでは四極子磁場を作る電気導体構造
が透視図的に示されているが、この四極子トリプレット
は例えば第１図のトリプレツト4である。このトリプレ
ツトの四極子磁場は粒子軌道平面の一方の側の平行平面
内に設けられた二つの電流導体12と13によつて作られ
る。この構造では高エネルギーで放出されるシンクロト
ロン放射の点破線11で示された側方放射が妨害されな
い。図にb1,b2として示されている四極子磁場がない区
域は、往路導体と復路導体の重なりによつてバイパスさ
れている。四極子磁場の90°回転は導体をこの区域で交
ささせることによつて行われる。角度の発散を小さくす
るためには二つのドリフト区間と四極子トリプレットの
軸方向の長さ1d,1qの比1d:1q:1dをほぼ1.5:1:1.5に選
ぶ。トリプレツトは三つの四極子と二つのドリフト区間
を合成したものであり、それらの長さ1qと1dの比は1q:1
d:1q:1d:1qは0.125:0.25:0.25:0.25:0.125になつてい
る。この場合四極子磁場の強さは確実に妨害磁場を超え
ていなければならない。一例を挙げれば約10MeVの電子
エネルギーに対応する70mTの双極子磁場には勾配が約0.
18T/mの四極子磁場が所属する。この勾配に対しては電
子軌道２との間隔が4cmとしてトリプレツトコイル12乃
至14には約700アンペア回数が必要となる。
四極子トリプレットの導体が簡単にそれぞれの偏向磁石
に組み込まれることは有利である。この事実は第３図、
第４図にはつきり示されている。第３図は第１図に示し
た四極子トリプレット3を構成する電気導体装置の四極
コイル６を図式的に示す。コイル６は上の巻線14と下の
巻線15から成り、これらの巻線は粒子軌道２と偏向磁石
の曲率半径Ｒが置かれている平面Ｅの両側に配置されて
いる。図において粒子軌道２は座標系（R,Z）の原点を
通る。この座標系のＺ軸は平面Ｅ従つてＲ軸に垂直であ
る。巻線14と15はこの発明に従い平面Ｅに対して対称的
に設けられている。これらの巻線により粒子ビームの＋
45°集束を行なう四極磁場が作られる。この四極磁場は
磁力線16で表わされるのに対してローレンツ力の集束又
は発散方向は破線17又は17′で表わされている。この四
極磁場は磁力線18で示されている主巻線19又は20で作ら
れた双極磁場に重ねられる。主巻線19と20は平面Ｅの両
側にほぼ対称的に配置されている。双極巻線と四極巻線
のこのような配置により、偏向磁石の区域で発生したシ
ンクロトロン放射が平面Ｅ内で自由に外に向つて放出さ
れる。更に四極コイルに超伝導体を使用するときこの導
体を簡単に隣りの双極巻線を収容する低温冷却系内に設
置することができる。
に組み込まれることは有利である。この事実は第３図、
第４図にはつきり示されている。第３図は第１図に示し
た四極子トリプレット3を構成する電気導体装置の四極
コイル６を図式的に示す。コイル６は上の巻線14と下の
巻線15から成り、これらの巻線は粒子軌道２と偏向磁石
の曲率半径Ｒが置かれている平面Ｅの両側に配置されて
いる。図において粒子軌道２は座標系（R,Z）の原点を
通る。この座標系のＺ軸は平面Ｅ従つてＲ軸に垂直であ
る。巻線14と15はこの発明に従い平面Ｅに対して対称的
に設けられている。これらの巻線により粒子ビームの＋
45°集束を行なう四極磁場が作られる。この四極磁場は
磁力線16で表わされるのに対してローレンツ力の集束又
は発散方向は破線17又は17′で表わされている。この四
極磁場は磁力線18で示されている主巻線19又は20で作ら
れた双極磁場に重ねられる。主巻線19と20は平面Ｅの両
側にほぼ対称的に配置されている。双極巻線と四極巻線
のこのような配置により、偏向磁石の区域で発生したシ
ンクロトロン放射が平面Ｅ内で自由に外に向つて放出さ
れる。更に四極コイルに超伝導体を使用するときこの導
体を簡単に隣りの双極巻線を収容する低温冷却系内に設
置することができる。
第４図は第３図と同じ四極子トリプレット3の四極コイ
ル７の断面を示す。このコイルの上の巻線14と下の巻線
15を流れる電流は、同じトリプレツト3の隣りの四極コ
イル６を流れる電流に対して逆向きであるから、コイル
７の磁力線16′で表わされている四極磁場は−45°集束
又は発散作用を示す。即ちコイル７の四極磁場は第３図
に示したコイル６の四極磁場に対して90°回転してい
る。四極コイル５の巻線内の電流方向も四極コイル７の
巻線内の電流方向に対応して選定される。従つて四極子
トリプレット3において前後に設けられた四極コイル5,
6,7の巻線には、フオカツシング作用の符号が一つのコ
イルから次のコイルに移る毎に反転する電流方向が選ば
れている。この情況は四極子トリプレット4の四極コイ
ル8,9,10においても同じである。
ル７の断面を示す。このコイルの上の巻線14と下の巻線
15を流れる電流は、同じトリプレツト3の隣りの四極コ
イル６を流れる電流に対して逆向きであるから、コイル
７の磁力線16′で表わされている四極磁場は−45°集束
又は発散作用を示す。即ちコイル７の四極磁場は第３図
に示したコイル６の四極磁場に対して90°回転してい
る。四極コイル５の巻線内の電流方向も四極コイル７の
巻線内の電流方向に対応して選定される。従つて四極子
トリプレット3において前後に設けられた四極コイル5,
6,7の巻線には、フオカツシング作用の符号が一つのコ
イルから次のコイルに移る毎に反転する電流方向が選ば
れている。この情況は四極子トリプレット4の四極コイ
ル8,9,10においても同じである。
この発明による磁場発生装置によつて作られた四極磁場
は本質的に弱い双極磁場と高い磁場変化速度の場合にの
み有効である。1T以上の強磁場であり磁束密度Ｂの変化
速度が低いときは、磁場発生装置の主巻線だけで粒子誘
導が可能であるから補助巻線による付加磁場は不必要で
ある。
は本質的に弱い双極磁場と高い磁場変化速度の場合にの
み有効である。1T以上の強磁場であり磁束密度Ｂの変化
速度が低いときは、磁場発生装置の主巻線だけで粒子誘
導が可能であるから補助巻線による付加磁場は不必要で
ある。
第１図は公知のレース・トラツク形粒子軌道の加速器を
図式的に示し、第２図はその湾曲区間に設けられる四極
子トリプレットの詳細を示し、第３図と第４図は四極子
トリプレットを構成する四極コイルの断面を示す。第１
図において２は粒子軌道、3と4はそれぞれ巻線5,6,7又
は8,9,10で構成される四極子トリプレットである。
図式的に示し、第２図はその湾曲区間に設けられる四極
子トリプレットの詳細を示し、第３図と第４図は四極子
トリプレットを構成する四極コイルの断面を示す。第１
図において２は粒子軌道、3と4はそれぞれ巻線5,6,7又
は8,9,10で構成される四極子トリプレットである。
Claims (7)
- 【請求項１】湾曲区間および直線区間を有する閉じた粒
子軌道を備えた電子を加速および蓄積するための装置の
磁場発生装置であって、湾曲区間の範囲内の偏向磁石の
主巻線および粒子を粒子軌道に収束するための少なくと
も１つの補助巻線を有するようになったものにおいて、
粒子軌道（２）の湾曲区間（A1、A2）の少なくとも１つ
の範囲内において、 ・補助巻線は加速期間の間電子（e-）を集束するための
四極子トリプレットを形成する電気導体装置（3 、4）と
して構成され、 ・この電気導体装置（3 、4）はそれぞれ相応する偏向磁
石の主巻線（19、20）とともに配置され、その際この電
気導体装置（3 、4）の巻回（12、13;14、15）は粒子軌道
（２）の存在する平面（Ｅ）の両側に対して対称に延
び、 ・電子（e-）により発生されるシンクロトロン放射（1
1）の少なくとも１つの外部放出が行われる、 ことを特徴とする電子加速器用磁場発生装置。 - 【請求項２】四極子トリプレットを構成する電気導体装
置（3 、4）の隣り合わせた四極子巻線（５、６、7;8、
９、10）の対応する巻回（12、13;14、15）内の電流方
向が互いに逆向きであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の装置。 - 【請求項３】磁場発生用の主巻線（19、20）と四極子ト
リプレットを構成する電気導体装置（3 、4）のいずれか
一方またはその双方が少くとも部分的に超伝導体を含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の装置。 - 【請求項４】粒子軌道の湾曲区間（A1、A2）の範囲内に
それぞれ一つの四極子トリプレットを構成する電気導体
装置（3または4）が設けられていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１つに記載
の装置。 - 【請求項５】それぞれ一つの四極子トリプレットを構成
する二つの電気導体装置（3 、4）が粒子集束用の二倍テ
レスコープ系を形成することを特徴とする特許請求の範
囲第４項記載の装置。 - 【請求項６】粒子誘導方向の両ドリフト区間の拡がり
（1d）と四極子トリプレット（3 、4）の拡がり（1q）と
が相互に少なくとも近似的に1d:1q:1d＝1.5:1:1.5の比
率に選定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第５項のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項７】四極子トリプレットを構成する電気導体装
置（3 、4）の四極子巻線（５〜7;8〜10）が平面（Ｅ）の
対向する両側に配置された少なくとも二つの巻回（12、
13;14、15）を備えることを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第６項のいずれか１つに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3508334.4 | 1985-03-08 | ||
| DE3508334 | 1985-03-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61208800A JPS61208800A (ja) | 1986-09-17 |
| JPH0754760B2 true JPH0754760B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=6264650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61048168A Expired - Lifetime JPH0754760B2 (ja) | 1985-03-08 | 1986-03-05 | 電子加速器用磁場発生装置 |
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| JP (1) | JPH0754760B2 (ja) |
| DE (1) | DE3670943D1 (ja) |
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| GB2223350B (en) * | 1988-08-26 | 1992-12-23 | Mitsubishi Electric Corp | Device for accelerating and storing charged particles |
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| US11802053B2 (en) | 2021-06-10 | 2023-10-31 | Daniel Hodes | Method and apparatus for the fabrication of diamond by shockwaves |
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-
1986
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- 1986-02-24 DE DE8686102393T patent/DE3670943D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-02-26 US US06/833,726 patent/US4710722A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-03-05 JP JP61048168A patent/JPH0754760B2/ja not_active Expired - Lifetime
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