JPH08264298A - Cyclotron - Google Patents
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- JPH08264298A JPH08264298A JP6367195A JP6367195A JPH08264298A JP H08264298 A JPH08264298 A JP H08264298A JP 6367195 A JP6367195 A JP 6367195A JP 6367195 A JP6367195 A JP 6367195A JP H08264298 A JPH08264298 A JP H08264298A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、陽子や重陽子等の粒子
を加速するサイクロトロンに関し、特に、磁極を構成す
るためにセクタを有するサイクロトロンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cyclotron for accelerating particles such as protons and deuterons, and more particularly to a cyclotron having sectors for constituting magnetic poles.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４には、セクタを備えた従来のサイク
ロトロンが示されている。図４を参照して、このサイク
ロトロンは、サイクロトロン中心軸５０を持つサイクロ
トロン容器即ち真空容器（図示せず）を有し、このサイ
クロトロン容器内の真空雰囲気中に、陽子と重陽子とを
加速するために必要な加速磁場を形成して、この加速磁
場で陽子と重陽子とを加速するものである。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conventional cyclotron having sectors. With reference to FIG. 4, this cyclotron has a cyclotron vessel or vacuum vessel (not shown) having a cyclotron central axis 50 for accelerating protons and deuterons in a vacuum atmosphere in the cyclotron vessel. An accelerating magnetic field necessary for the above is formed and protons and deuterons are accelerated by this accelerating magnetic field.
【０００３】図４に加えて図５をも併せ参照して説明す
る。このサイクロトロンは、サイクロトロン中心軸５０
に垂直な第１の円形表面と、サイクロトロン中心軸５０
に一致した第１のポール中心軸とを、持つ磁性体からな
る断面円形の第１のポール７１を有する。第１の主コイ
ル１７は、第１のポール７１を囲むように配置され、サ
イクロトロン中心軸５０に一致した第１の主コイル中心
軸を持っている。複数の第１のセクタ８１は、それぞれ
扇形の磁性体からなり、第１のポール７１の前記第１の
円形表面の複数の選択された部分に選択的に配置されて
いる。複数の第１のセクタ８１の上面には、それぞれ、
サイクロトロン中心軸５０に一致した中心軸を持つ複数
の第１のトリムコイル９〜１２が配設されている。A description will be given with reference to FIG. 5 in addition to FIG. This cyclotron has a cyclotron central axis 50.
The first circular surface perpendicular to the
And a first pole 71 having a circular cross-section and made of a magnetic material having a first pole center axis that corresponds to. The first main coil 17 is arranged so as to surround the first pole 71 and has a first main coil central axis that coincides with the cyclotron central axis 50. The plurality of first sectors 81 are each made of a fan-shaped magnetic body, and are selectively arranged on the plurality of selected portions of the first circular surface of the first pole 71. On the upper surfaces of the plurality of first sectors 81,
A plurality of first trim coils 9 to 12 having a central axis coinciding with the cyclotron central axis 50 are arranged.
【０００４】磁性体からなる断面円形の第２のポール７
２は、サイクロトロン中心軸５０に垂直でありかつ前記
第１の円形表面に対向する第２の円形表面と、サイクロ
トロン中心軸５０に一致した第２のポール中心軸とを持
っている。第２の主コイル１８は、第２のポール７２を
囲むように配置され、サイクロトロン中心軸５０に一致
した第２の主コイル中心軸を持っている。複数の第２の
セクタ８２は、それぞれ扇形の磁性体からなり、第２の
ポール７２の前記第２の円形表面の複数の選択された部
分に、複数の第１のセクタ８１との間にスペース５１を
置いて、選択的に配置されている。複数の第２の（扇
形）セクタ８２は複数の第１の（扇形）セクタ８１に対
向している。複数の第２のセクタ８２の上面には、それ
ぞれ、サイクロトロン中心軸５０に一致した中心軸を持
つ複数の第２のトリムコイル１３〜１６が配設されてい
る。A second pole 7 made of a magnetic material and having a circular cross section.
2 has a second circular surface which is perpendicular to the cyclotron central axis 50 and faces the first circular surface, and a second pole central axis which coincides with the cyclotron central axis 50. The second main coil 18 is arranged so as to surround the second pole 72 and has a second main coil central axis that coincides with the cyclotron central axis 50. Each of the plurality of second sectors 82 is made of a fan-shaped magnetic material, and a space is provided between the plurality of first sectors 81 at a plurality of selected portions of the second circular surface of the second pole 72. 51 is placed and selectively arranged. The plurality of second (fan-shaped) sectors 82 face the plurality of first (fan-shaped) sectors 81. A plurality of second trim coils 13 to 16 each having a central axis coinciding with the cyclotron central axis 50 are arranged on the upper surfaces of the plurality of second sectors 82.
【０００５】図６を参照して別の従来のサイクロトロン
について説明する。このサイクロトロンは、以下のこと
を除けば、図４のサイクロトロンと同様である。即ち、
図６のサイクロトロンにおいては、複数の第１のトリム
コイル９′〜１２′が第１のポール７１と複数の第１の
セクタ８１との間に配置され、複数の第２のトリムコイ
ル１３′〜１６′が第２のポール７２と複数の第２のセ
クタ８２との間に配置されている（このサイクロトロン
に類似の構造を有するサイクロトロンは、例えば、特開
昭４８−２２８９５号公報に記載されている）。複数の
第１のセクタ８１には、第１のトリムコイル９′〜１
２′を挿入できる溝５２が形成され、複数の第２のセク
タ８２には、第２のトリムコイル１３′〜１６′を挿入
できる溝５２´が形成されている。溝５２及び５２´の
中央位置（サイクロトロン中心軸５０に一致する位置）
にはスペーサ５３及び５３´が配置されている。Another conventional cyclotron will be described with reference to FIG. This cyclotron is similar to the cyclotron of FIG. 4 except for the following. That is,
In the cyclotron of FIG. 6, a plurality of first trim coils 9'-12 'are arranged between the first pole 71 and a plurality of first sectors 81, and a plurality of second trim coils 13'- 16 'is arranged between the second pole 72 and the plurality of second sectors 82. (A cyclotron having a structure similar to this cyclotron is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 48-22895. Exist). The first trim coils 9 ′ to 1 ′ are provided in the plurality of first sectors 81.
A groove 52 into which 2'can be inserted is formed, and grooves 52 'into which the second trim coils 13' to 16 'can be inserted are formed in the plurality of second sectors 82. Center position of the grooves 52 and 52 '(position matching the cyclotron central axis 50)
Spacers 53 and 53 'are arranged in the.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図７を参照して、図４
及び図５のサイクロトロンにおいて、陽子と重陽子とを
加速するためには、線１（又は２）にて示したように、
スペース５１にサイクロトロン中心軸５０から離れるに
つれて増加する加速磁場を形成する必要がある。第１及
び第２の主コイル１７及び１８は、線３（又は４）にて
示したように、スペース５１にサイクロトロン中心軸５
０から離れるにつれて増加する主磁場を形成する。第１
及び第２のトリムコイル９〜１６（図４）及び第１及び
第２のトリムコイル９´〜１６´（図６）は、線５（又
は６）にて示したように、スペース５１にサイクロトロ
ン中心軸５０から離れるにつれて直線的に減少（又は増
加）する主磁場を形成するためのものである。With reference to FIG. 7, FIG.
And in the cyclotron of FIG. 5, to accelerate protons and deuterons, as shown by line 1 (or 2),
It is necessary to form an accelerating magnetic field that increases in the space 51 as it moves away from the cyclotron central axis 50. The first and second main coils 17 and 18 have the cyclotron central axis 5 in the space 51 as shown by the line 3 (or 4).
It forms a main magnetic field that increases with distance from zero. First
And the second trim coils 9 to 16 (FIG. 4) and the first and second trim coils 9 ′ to 16 ′ (FIG. 6) are arranged in the space 51 as indicated by the line 5 (or 6). This is for forming a main magnetic field that linearly decreases (or increases) with distance from the central axis 50.
【０００７】このように、サイクロトロンで陽子と重陽
子を加速するためには、図７に示す様な磁場分布１（又
は２）が必要である。なお、磁場分布１は陽子用で、磁
場分布２は重陽子用である。この磁場分布１（又は２）
を１台のサイクロトロンで実現するためには、主コイル
１７及び１８によって得られた磁場分布３（又は４）に
トリムコイル９〜１６又は９´〜１６´によって得られ
た磁場分布５（又は６）を重ね合せれば良い。Thus, in order to accelerate protons and deuterons by the cyclotron, the magnetic field distribution 1 (or 2) as shown in FIG. 7 is required. The magnetic field distribution 1 is for protons, and the magnetic field distribution 2 is for deuterons. This magnetic field distribution 1 (or 2)
In order to realize the above with a single cyclotron, the magnetic field distribution 3 (or 4) obtained by the main coils 17 and 18 is added to the magnetic field distribution 5 (or 6) obtained by the trim coils 9 to 16 or 9 ′ to 16 ′. ) Should be overlapped.
【０００８】図４及び図６の従来サイクロトロンにおい
て、複数組のトリムコイルの磁場を合成して、合成磁場
分布を略直線状になる様にしているが、より直線状にす
るために数多くの組のトリムコイルを必要とした。この
ため、トリムコイルが数多く必要である為、コスト高に
なる。また、それらの電源もトリムコイルの数に対応し
て必要となり、この点からもコスト高になっていた。さ
らに、配線、コイルの冷却用配管が複雑になる。In the conventional cyclotron shown in FIGS. 4 and 6, the magnetic fields of a plurality of sets of trim coils are combined so that the combined magnetic field distribution has a substantially linear shape. Needed a trim coil. Therefore, a large number of trim coils are required, resulting in high cost. Further, those power supplies are also required to correspond to the number of trim coils, which also leads to a high cost. Further, the wiring and the cooling pipe for the coil are complicated.
【０００９】それ故、本発明の課題は、トリムコイルの
数を減少させることにより、簡単な構造を有する低コス
トのサイクロトロンを提供することにある。Therefore, it is an object of the present invention to provide a low cost cyclotron having a simple structure by reducing the number of trim coils.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、サイク
ロトロンの中心軸から離れるにつれて増加する加速磁場
で粒子を加速するサイクロトロンであって、前記サイク
ロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ磁性体からなる
円形の第１のポールと、該第１のポールを囲むように配
置され、前記サイクロトロンの中心軸と同心の中心軸を
持つ第１の主コイルと、前記第１のポール表面の複数の
選択された部分に選択的に配置された磁性体からなる複
数の第１のセクタと、前記第１のポール表面との間にあ
る距離を置いて配設され、前記サイクロトロンの中心軸
と同心の中心軸を持つ磁性体からなる円形の第２のポー
ルと、該第２のポールを囲むように配置され、前記サイ
クロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ第２の主コイ
ルと、前記第２のポール表面の複数の選択された部分に
選択的に配置された磁性体からなる複数の第２のセクタ
とを、備えた前記サイクロトロンにおいて、前記第１の
ポールは、前記サイクロトロンの中心軸と同心の円形の
第１の中空部を有し、前記第２のポールは、前記サイク
ロトロンの中心軸と同心の円形の第２の中空部を有し、
前記第１の中空部に第１のトリムコイルを、前記第２の
中空部に第２のトリムコイルを配設したことを特徴とす
るサイクロトロンが得られる。According to the present invention, there is provided a cyclotron for accelerating particles with an accelerating magnetic field increasing with distance from the central axis of the cyclotron, the magnetic body having a central axis concentric with the central axis of the cyclotron. A circular first pole, a first main coil arranged to surround the first pole and having a central axis concentric with the central axis of the cyclotron, and a plurality of first pole surfaces. A plurality of first sectors made of a magnetic material selectively arranged in a selected portion and a surface of the first pole are arranged at a distance and are concentric with the central axis of the cyclotron. A circular second pole made of a magnetic material having a central axis, a second main coil arranged so as to surround the second pole, and having a central axis concentric with the central axis of the cyclotron; of And a plurality of second sectors made of a magnetic material selectively arranged on a plurality of selected portions of the roll surface, the first pole being concentric with the central axis of the cyclotron. Has a circular first hollow portion, the second pole has a circular second hollow portion concentric with the central axis of the cyclotron,
A cyclotron is obtained in which a first trim coil is arranged in the first hollow portion and a second trim coil is arranged in the second hollow portion.
【００１１】更に本発明によれば、前記第１及び前記第
２の中空部を前記第１及び前記第２のポールの周面近傍
まで形成し、前記第１及び前記第２のトリムコイルを前
記第１及び前記第２のポールの周面近傍の前記第１及び
前記第２の中空部にそれぞれ配設したことを特徴とする
サイクロトロンが得られる。Further, according to the present invention, the first and second hollow portions are formed up to the vicinity of the peripheral surfaces of the first and second poles, and the first and second trim coils are formed. A cyclotron is obtained which is arranged in the first and second hollow portions near the peripheral surfaces of the first and second poles, respectively.
【００１２】また本発明によれば、前記第１及び前記第
２のトリムコイルより内側に前記第１及び前記第２の中
空部に磁性体を配設したことを特徴とするサイクロトロ
ンが得られる。Further, according to the present invention, there can be obtained a cyclotron characterized in that a magnetic material is arranged in the first and second hollow portions inside the first and second trim coils.
【００１３】更に本発明によれば、前記第１及び前記第
２のポールを、該ポールの中心軸に対して直交する方向
側で分割していることを特徴とするサイクロトロンが得
られる。Further, according to the present invention, there is obtained a cyclotron characterized in that the first and second poles are divided on the side perpendicular to the central axis of the poles.
【００１４】[0014]
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１５】図１を参照すると、本発明の第１の実施例
によるサイクロトロンは、図４及び図６のサイクロトロ
ンと同様に、サイクロトロン中心軸５０を持ち、陽子と
重陽子とを加速するために必要な加速磁場を形成して、
この加速磁場で陽子と重陽子とを加速するものである。
図１のサイクロトロンは以下のこと以外は図４及び図６
のサイクロトロンと同様である。即ち、図１のサイクロ
トロンにおいては、第１のポール７１は、その中に、サ
イクロトロン中心軸５０に一致した中心軸を持つ円形の
第１の中空部３５を有し、この第１の中空部３５に一つ
の第１のトリムコイル３７が配置される。同様に、第２
のポール７２は、その中に、サイクロトロン中心軸５０
に一致した中心軸を持つ円形の第２の中空部３６を有
し、この第２の中空部３６に一つの第２のトリムコイル
３８が配置される。第１及び第２のトリムコイル３７及
び３８は、スペース５１にサイクロトロン中心軸５０か
ら離れるにつれて直線的に減少（又は増加）する副磁場
（図７の磁場分布５（又は６））を形成するためのもの
である。一方、第１及び第２の主コイル１７及び１８
は、上述したように、図７の磁場分布３（又は４）で示
されるように、スペース５１にサイクロトロン中心軸５
０から離れるにつれて増加する主磁場を形成している。
このサイクロトロンは、この主磁場に前記副磁場を重ね
合わせることによって、主磁場を副磁場によって補正
し、この補正された磁場をスペース５１に加速磁場とし
て形成する。Referring to FIG. 1, the cyclotron according to the first embodiment of the present invention has a cyclotron central axis 50 and is necessary for accelerating protons and deuterons, like the cyclotrons of FIGS. 4 and 6. Form an accelerating magnetic field,
This accelerating magnetic field accelerates protons and deuterons.
The cyclotron of FIG. 1 is shown in FIGS. 4 and 6 except for the following.
It is similar to the cyclotron. That is, in the cyclotron of FIG. 1, the first pole 71 has a circular first hollow portion 35 having a central axis coinciding with the cyclotron central axis 50 therein. One first trim coil 37 is arranged in the. Similarly, the second
The pole 72 of the
Has a circular second hollow portion 36 having a central axis coinciding with, and one second trim coil 38 is arranged in the second hollow portion 36. The first and second trim coils 37 and 38 form a secondary magnetic field (the magnetic field distribution 5 (or 6) in FIG. 7) that linearly decreases (or increases) in the space 51 as the distance from the cyclotron central axis 50 increases. belongs to. On the other hand, the first and second main coils 17 and 18
As described above, as shown in the magnetic field distribution 3 (or 4) in FIG.
It forms a main magnetic field that increases with increasing distance from zero.
This cyclotron corrects the main magnetic field by the sub magnetic field by superimposing the sub magnetic field on the main magnetic field, and forms the corrected magnetic field in the space 51 as an accelerating magnetic field.
【００１６】ここで第１及び第２のトリムコイル３７及
び３８を第１及び第２のポール７１及び７２内の第１及
び第２の中空部３５及び３６に格納することにより副磁
場が直線的になる理由を説明する。By storing the first and second trim coils 37 and 38 in the first and second hollow portions 35 and 36 in the first and second poles 71 and 72, the auxiliary magnetic field becomes linear. I will explain why.
【００１７】図４の従来例の様に、複数組のトリムコイ
ル９〜１６をサイクロトロンのセクタ８１及び８２上に
配置すると、図８の磁場分布２１〜２４のように、多少
トリムコイル９〜１６の外側での減少が緩やかになるが
ほぼ空芯コイルの場合と同等な分布となる。図８におい
て、磁場分布２１はトリムコイル９及び１３によるもの
であり、磁場分布２２はトリムコイル１０及び１４によ
るものであり、磁場分布２３はトリムコイル１１及び１
５によるものであり、磁場分布２４はトリムコイル１２
及び１６によるものである。When a plurality of sets of trim coils 9 to 16 are arranged on the sectors 81 and 82 of the cyclotron as in the conventional example shown in FIG. 4, the trim coils 9 to 16 are somewhat different as shown in the magnetic field distributions 21 to 24 in FIG. However, the distribution is almost the same as in the case of the air-core coil, although the decrease at the outside of the coil becomes slower. In FIG. 8, the magnetic field distribution 21 is based on the trim coils 9 and 13, the magnetic field distribution 22 is based on the trim coils 10 and 14, and the magnetic field distribution 23 is based on the trim coils 11 and 1.
5 and the magnetic field distribution 24 is the trim coil 12
And 16.
【００１８】図６の従来例の如く、複数組のトリムコイ
ル９´〜１２´を複数の第１のセクタ８１と第１のポー
ル７１との間に挟み込み、複数組のトリムコイル１３´
〜１６´を複数の第２のセクタ８２と第２のポール７２
との間に挟み込むと、図９の磁場分布２１´〜２４´の
ように、第１及び第２のセクタ８１及び８２の効果によ
り減少がさらに緩やかになる。図９において、磁場分布
２１´はトリムコイル９´及び１３´によるものであ
り、磁場分布２２´はトリムコイル１０´及び１４´に
よるものであり、磁場分布２３´はトリムコイル１１´
及び１５´によるものであり、磁場分布２４´はトリム
コイル１２´及び１６´によるものである。As in the conventional example shown in FIG. 6, a plurality of sets of trim coils 9'-12 'are sandwiched between a plurality of first sectors 81 and a first pole 71 to form a plurality of sets of trim coils 13'.
~ 16 'includes a plurality of second sectors 82 and second poles 72
9 and the magnetic field distributions 21 ′ to 24 ′ in FIG. 9, the reduction is more gradual due to the effects of the first and second sectors 81 and 82. In FIG. 9, the magnetic field distribution 21 'is due to the trim coils 9'and 13', the magnetic field distribution 22 'is due to the trim coils 10' and 14 ', and the magnetic field distribution 23' is due to the trim coil 11 '.
And 15 'and the magnetic field distribution 24' is due to the trim coils 12 'and 16'.
【００１９】しかし、図５でわかる通り、第１のポール
７１上には、第１のセクタ８１で覆われずに第１のポー
ル７１が露出している部分（バレー）が第１のセクタ８
１で覆われた部分とほぼ同じ割合で存在する。同様に、
第２のポール７２上には第２のセクタ８２がない部分と
第２のセクタ８２がある部分とがほぼ同じ割合で存在す
る。However, as can be seen from FIG. 5, a portion (valley) where the first pole 71 is exposed without being covered with the first sector 81 is located on the first pole 71.
It exists in almost the same proportion as the part covered with 1. Similarly,
On the second pole 72, a portion without the second sector 82 and a portion with the second sector 82 exist at substantially the same ratio.
【００２０】従って、図１のサイクロトロンのように、
第１及び第２のトリムコイル３７及び３８を第１及び第
２のポール７１及び７２の中に埋め込んでしまえば、全
周を鉄で覆われてしまうので磁場の減少がさらに緩やか
になって直線に近づくと予想される。この考えに基づき
本願発明者等が第１及び第２のトリムコイル３７及び３
８を第１及び第２のポール７１及び７２の中に埋め込ん
だ状態の図１のサイクロトロンについてテストを行った
ところ、第１及び第２のトリムコイル３７及び３８によ
る副磁場は、図２に実線で示すように、図７の磁場分布
５と実質的に同じく直線的に減少する予想通りの分布が
得られた。Therefore, like the cyclotron in FIG.
If the first and second trim coils 37 and 38 are embedded in the first and second poles 71 and 72, the entire circumference will be covered with iron, and the decrease in the magnetic field will become more gradual. Is expected to approach. Based on this idea, the inventors of the present application have made the first and second trim coils 37 and 3
When the cyclotron of FIG. 1 in which 8 is embedded in the first and second poles 71 and 72 is tested, the auxiliary magnetic field generated by the first and second trim coils 37 and 38 is shown in FIG. As shown by, the expected distribution that decreases linearly, which is substantially the same as the magnetic field distribution 5 in FIG. 7, was obtained.
【００２１】なお、図２、図８、及び図９に示す各トリ
ムコイルの磁場分布において、磁場の強さに強弱がある
が、これらは、コイルの巻数、コイルに流す電流によっ
て自由に制御することができる。また、極性について
は、流す電流の向きを変えればよい。In the magnetic field distribution of each trim coil shown in FIGS. 2, 8 and 9, the strength of the magnetic field is strong or weak, but these are freely controlled by the number of turns of the coil and the current flowing through the coil. be able to. Regarding the polarity, the direction of the current to be passed may be changed.
【００２２】図１を参照して、このサイクロトロンにお
いては、更に、例えば、鉄材である磁性体からなる一つ
の第１の円板３９が、第１の中空部３５に配置される。
この第１の円板３９は、サイクロトロン中心軸５０に一
致した第１の円板中心軸と、この第１の円板中心軸に垂
直な一対の端面とを持ち、これらの一対の端面が第１の
ポール７１に接触している。同様に、第２の中空部３６
にも、例えば、鉄材である磁性体からなる一つの円板４
０が配置される。この第２の円板４０は、サイクロトロ
ン中心軸５０に一致した第２の円板中心軸と、この第２
の円板中心軸に垂直な一対の端面とを持ち、これらの一
対の端面が第２のポール７２に接触している。第１及び
第２の円板３９及び４０は実質的に互に等しい径を有す
る。Referring to FIG. 1, in this cyclotron, one first disk 39 made of, for example, a magnetic material which is an iron material is further arranged in the first hollow portion 35.
The first disc 39 has a first disc center axis that coincides with the cyclotron center axis 50, and a pair of end faces that are perpendicular to the first disc center axis. It is in contact with the first pole 71. Similarly, the second hollow portion 36
Also, for example, one disk 4 made of a magnetic material that is an iron material
0 is placed. The second disk 40 has a second disk center axis that coincides with the cyclotron center axis 50, and
Has a pair of end faces perpendicular to the central axis of the disc, and these pair of end faces are in contact with the second pole 72. The first and second discs 39 and 40 have substantially equal diameters.
【００２３】このサイクロトロンにおいて、第１及び第
２の中空部３５及び３６の厚みと第１及び第２のトリム
コイル３７及び３８の位置は、必要な直線状磁場分布が
得られる様に決められる。第１及び第２のセクタ８１及
び８２の形状により磁場分布が直線からはずれる場合は
第１及び第２の中空部３５及び３６中に適当な形状の第
１及び第２の円板３９及び４０を挿入する事により調整
できる。この際、第１及び第２の円板３９及び４０の半
径を長くすると、磁場分布が図２に２点鎖線で示す様に
なり、第１及び第２の円板３９及び４０の半径を短くす
ると、磁場分布が図２に破線で示す如くなる。In this cyclotron, the thicknesses of the first and second hollow portions 35 and 36 and the positions of the first and second trim coils 37 and 38 are determined so that the required linear magnetic field distribution can be obtained. When the magnetic field distribution deviates from the straight line due to the shapes of the first and second sectors 81 and 82, the first and second circular plates 39 and 40 having an appropriate shape are provided in the first and second hollow portions 35 and 36. It can be adjusted by inserting it. At this time, if the radii of the first and second discs 39 and 40 are lengthened, the magnetic field distribution becomes as shown by the two-dot chain line in FIG. 2, and the radii of the first and second discs 39 and 40 are shortened. Then, the magnetic field distribution becomes as shown by the broken line in FIG.
【００２４】実際には、第１及び第２のポール７１及び
７２内部に第１及び第２の中空部３５及び３６を形成す
るのは困難である為、図１に示す如く、第１のポール７
１を上下に分割して第１のポール本体７１１と第１の補
助ポール７１２とで構成し、第２のポール７２を上下に
分割して第２のポール本体７２１と第２の補助ポール７
２２とで構成する。第１及び第２の補助ポール７２１及
び７２２には、それぞれ第１及び第２のトリムコイル３
７及び３８を収納する第１及び第２の凹溝が形成されて
いる。In practice, it is difficult to form the first and second hollow portions 35 and 36 inside the first and second poles 71 and 72. Therefore, as shown in FIG. 7
1 is divided vertically into a first pole body 711 and a first auxiliary pole 712, and a second pole 72 is vertically divided into a second pole body 721 and a second auxiliary pole 7.
22 and 22. The first and second auxiliary poles 721 and 722 have first and second trim coils 3 respectively.
First and second recessed grooves for accommodating 7 and 38 are formed.
【００２５】図３を参照すると、本発明の第２の実施例
によるサイクロトロンは、以下のこと以外は図１のサイ
クロトロンと同様である。即ち、図３のサイクロトロン
においては、第１及び第２の補助ポール７１２´及び７
２２´をそれぞれ平板状にして、第１のポール本体７１
１と第１の補助ポール７１２´との間に、サイクロトロ
ン中心軸５０に一致した第１のリング中心軸を有する磁
性体からなる第１のリング６１を設け、第２のポール本
体７２１と第２の補助ポール７２２´との間に、サイク
ロトロン中心軸５０に一致した第２のリング中心軸を有
する磁性体からなる第２のリング６２を設けている。こ
れら第１及び第２のリング６１及び６２は実質的に同じ
径を有する。Referring to FIG. 3, the cyclotron according to the second embodiment of the present invention is similar to the cyclotron of FIG. 1 except for the following. That is, in the cyclotron of FIG. 3, the first and second auxiliary poles 712 'and 7'
22 'are formed into a flat plate shape, and the first pole body 71
A first ring 61 made of a magnetic material having a first ring center axis that coincides with the cyclotron center axis 50 is provided between the first pole piece 721 and the first pole piece 721 '. A second ring 62 made of a magnetic material and having a second ring center axis coinciding with the cyclotron center axis 50 is provided between the second pole 62 and the auxiliary pole 722 '. The first and second rings 61 and 62 have substantially the same diameter.
【００２６】以上の本発明の実施例では、陽子及び重陽
子加速専門のサイクロトロンを対象として説明したが、
他の粒子加速用のサイクロトロンに応用してもトリムコ
イルの数を減少させる効果が期待できることは勿論であ
る。In the embodiments of the present invention described above, the cyclotron specialized for accelerating protons and deuterons has been described, but
Needless to say, the effect of reducing the number of trim coils can be expected even when applied to other particle acceleration cyclotrons.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１
組のトリムコイルを用いて直線的に変化する副磁場を形
成することができ、従って、簡単な構造を有する低コス
トのサイクロトロンが得られる。As described above, according to the present invention, 1
A set of trim coils can be used to form a linearly varying auxiliary magnetic field, thus resulting in a low cost cyclotron with a simple structure.
【図１】本発明の第１の実施例によるサイクロトロンの
主要部の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a cyclotron according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のサイクロトロンの磁場分布を説明するた
めの図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a magnetic field distribution of the cyclotron shown in FIG.
【図３】本発明の第２の実施例によるサイクロトロンの
主要部の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a main part of a cyclotron according to a second embodiment of the present invention.
【図４】従来のサイクロトロンの概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional cyclotron.
【図５】従来及び本発明のサイクロトロンに用いられる
第１のポール及び複数の第１のセクタの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a first pole and a plurality of first sectors used in a conventional cyclotron and a cyclotron according to the present invention.
【図６】別の従来のサイクロトロンの主要部の断面図で
ある。FIG. 6 is a sectional view of a main part of another conventional cyclotron.
【図７】図１、図３、図４、及び図６のサイクロトロン
の磁場分布を説明するための図である。7 is a diagram for explaining the magnetic field distribution of the cyclotron shown in FIGS. 1, 3, 4, and 6. FIG.
【図８】図４のサイクロトロンの磁場分布を説明するた
めの図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a magnetic field distribution of the cyclotron shown in FIG.
【図９】図６のサイクロトロンの磁場分布を説明するた
めの図である。9 is a diagram for explaining a magnetic field distribution of the cyclotron shown in FIG.
１７ 第１の主コイル １８ 第２の主コイル ３５ 第１の中空部 ３６ 第２の中空部 ３７ 第１のトリムコイル ３８ 第２のトリムコイル ５０ サイクロトロン中心軸 ７１ 第１のポール ７２ 第２のポール ８１ 第１のセクタ ８２ 第２のセクタ ３９ 第１の円板 ４０ 第２の円板 17 1st main coil 18 2nd main coil 35 1st hollow part 36 2nd hollow part 37 1st trim coil 38 2nd trim coil 50 cyclotron center axis 71 1st pole 72 2nd pole 81 1st sector 82 2nd sector 39 1st disc 40 2nd disc
Claims (4)
れて増加する加速磁場で粒子を加速するサイクロトロン
であって、 前記サイクロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ磁性
体からなる円形の第１のポールと、該第１のポールを囲
むように配置され、前記サイクロトロンの中心軸と同心
の中心軸を持つ第１の主コイルと、前記第１のポール表
面の複数の選択された部分に選択的に配置された磁性体
からなる複数の第１のセクタと、前記第１のポール表面
との間にある距離を置いて配設され、前記サイクロトロ
ンの中心軸と同心の中心軸を持つ磁性体からなる円形の
第２のポールと、該第２のポールを囲むように配置さ
れ、前記サイクロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ
第２の主コイルと、前記第２のポール表面の複数の選択
された部分に選択的に配置された磁性体からなる複数の
第２のセクタとを、備えた前記サイクロトロンにおい
て、 前記第１のポールは、前記サイクロトロンの中心軸と同
心の円形の第１の中空部を有し、前記第２のポールは、
前記サイクロトロンの中心軸と同心の円形の第２の中空
部を有し、前記第１の中空部に第１のトリムコイルを、
前記第２の中空部に第２のトリムコイルを配設したこと
を特徴とするサイクロトロン。1. A cyclotron that accelerates particles with an accelerating magnetic field that increases with increasing distance from the central axis of the cyclotron, the circular first pole comprising a magnetic body having a central axis concentric with the central axis of the cyclotron, A first main coil disposed around the first pole and having a central axis concentric with the central axis of the cyclotron, and selectively disposed on a plurality of selected portions of the surface of the first pole. A circular sector made of a magnetic material having a central axis concentric with the central axis of the cyclotron and arranged at a distance between the plurality of first sectors of magnetic material and the surface of the first pole. A second pole, a second main coil arranged around the second pole and having a central axis concentric with the central axis of the cyclotron, and a plurality of selected portions of the surface of the second pole. And a plurality of second sectors made of a magnetic material selectively arranged in the cyclotron, the first pole having a circular first hollow portion concentric with a central axis of the cyclotron. Then, the second pole is
It has a circular second hollow portion which is concentric with the central axis of the cyclotron, and a first trim coil is provided in the first hollow portion,
A cyclotron comprising a second trim coil arranged in the second hollow portion.
１及び前記第２のポールの周面近傍まで形成し、前記第
１及び前記第２のトリムコイルを前記第１及び前記第２
のポールの周面近傍の前記第１及び前記第２の中空部に
それぞれ配設したことを特徴とする請求項１に記載のサ
イクロトロン。2. The first and second hollow portions are formed up to the vicinity of the peripheral surfaces of the first and second poles, and the first and second trim coils are formed in the first and the second trim coils. Two
The cyclotron according to claim 1, wherein the cyclotron is provided in each of the first and second hollow portions near the peripheral surface of the pole.
り内側に前記第１及び前記第２の中空部に磁性体を配設
したことを特徴とする請求項１又は２に記載のサイクロ
トロン。3. The cyclotron according to claim 1, wherein a magnetic material is provided inside the first and second hollow portions inside the first and second trim coils.
ールの中心軸に対して直交する方向側で分割しているこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサイ
クロトロン。4. The cyclotron according to claim 1, wherein the first and second poles are divided on the side perpendicular to the central axis of the poles. .
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