JPH0831358B2 - パルス電磁石 - Google Patents

パルス電磁石

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JPH0831358B2
JPH0831358B2 JP63268673A JP26867388A JPH0831358B2 JP H0831358 B2 JPH0831358 B2 JP H0831358B2 JP 63268673 A JP63268673 A JP 63268673A JP 26867388 A JP26867388 A JP 26867388A JP H0831358 B2 JPH0831358 B2 JP H0831358B2
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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、例えば荷電粒子加速器もしくは粒子蓄積
リング装置の粒子の取り込み取り出し部に用いられるパ
ルス電磁石に関するものである。
[従来の技術] 第3図は例えば「入射用シンクロトロン設計」(UV−
SOR−7、March 1981:分子科学研究所)に示された従
来のパルス電磁石を示す断面構成図であり、粒子の軌道
に垂直な断面を示す。図において、(1)はC型のコア
ー、(2)は取り出される粒子ビームの軌道、(3)は
シンクロトロン中の粒子ビームの軌道、(4)の矢印は
発生する磁束、(5)はマグネットホルダー、(6)は
セプタムコイル、(7)はリターンコイルである。な
お、各部の寸法はmm単位で示されている。
従来のパルス電磁石は上記の様に構成されている。次
に動作原理について説明する。セプタムコイル(6)、
リターンコイル(7)には、符号が反対で同じ値の電流
が流れることになっている。コアー(1)は磁性体を材
質としており、セプタムコイル(6)とリターンコイル
(7)の電流で発生する磁束は、電磁気学の教える通り
コアー中を通る閉じた曲線を描く。このために、軌道
(2)を通過する粒子は磁界中を通過することとなりそ
の軌道を曲げられる。一方、軌道(3)を通過する粒子
には、パルス電磁石の発生する磁界の存在しない空間を
通過するので、パルス電磁石運転による擾乱を受けない
こととなる。
[発明が解決しようとする課題] 従来のパルス電磁石は以上のように構成されていたの
で、発生する磁界の空間分布をよくするためにはセプタ
ムコイル(6)を薄くしなければならない。また、第3
図中、C型のコアーの空隙部、即ち軌道(2)を通過す
る粒子の存在する空間(以下、アクセプタンスと略す
る)を広く取るためにもセプタムコイルの厚みは薄けれ
ば薄いほどよい。しかしながらセプタムコイルを薄くす
るなりして、コイル断面積が小さくなることは、コイル
に流れる電流密度が大きくなり発熱の点で問題があり、
セプタムコイルの外側に冷却配管を備える必要があっ
た。また、縦方向に空間を広げてアクセプタンスを広く
するためには、セプタムコイルにさらに大電流を流す必
要があったが、前述と同様、発熱の点で問題があった。
また、セプタムコイルに作用する電磁力に影響されない
ようにするには、セプタムコイルの押え板が必要であっ
た。このように従来装置は複雑な機構を必要とした。ま
た、セプタムコイルとコアーとの電気的な絶縁が困難な
ためにコイル電流値を上げることが出来ず、発生磁界値
を十分取ることが出来なかった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたものであり、十分な磁界均一度を有し、漏れ磁界が
少なく、電磁力にも影響されず、かつ広いアクセプタン
スが得られるようなパルス電磁石を得ることを目的とす
る。
[課題を解決するための手段] パルス電磁石は、コイルの一方の電路をC型のコアー
の空隙部内に配設し、他方の電路をC型のコアーの反空
隙部側に配設し、C型コアーの空隙部のある側の一面を
遮蔽板で覆い、上記遮蔽板の厚さを、電磁石に印可され
るパルス電流の周波数並びに上記遮蔽板材質の透磁率及
び導電率より決まる表皮厚よりも厚くしたものである。
[作用] この発明においては、パルス電磁石によって発生した
磁界は遮蔽板によって外部に漏れることは無い。また、
表皮厚以上の遮蔽板中を流れる鏡像電流の効果により、
充分の磁界均一度を有し、かつ従来のセプタムコイルと
異なり、コイルに作用する電磁力の影響がなく、広いア
クセプタンスが得られるパルス電磁石が構成される。
[実施例] 以下、この発明の一実施例によるパルス電磁石を図に
ついて説明する。第1図はこの発明の一実施例によるパ
ルス電磁石を示す断面図、第2図はこの発明の一実施例
によるパルス電磁石の動作を説明する説明図であり、こ
の発明の一実施例によるパルス電磁石と等価的な電磁石
を示す。図において、(1)〜(5)は上記従来装置と
全く同一のものである。(8)は電磁石のコイルであ
り、コイルの一方の電路をC型のコアーの空隙部内に配
設し、他方の電路をC型のコアーの反空隙部側に配設
し、粒子の軌道平面に対し垂直方向の磁界をC型のコア
ーの空隙部内に発生させる。(9)はC型のコアー
(1)の空隙部のある側の一面を覆う遮蔽板であり、そ
の厚さは、電磁石に印可されるパルス電流の周波数並び
に上記遮蔽板材質の透磁率及び導電率より決まる表皮厚
よりも厚くしている。即ち、遮蔽板を例えば純鉄で構成
すれば、透磁率は1000×4π×10-7、導電率は10×1
0-8、電磁石に印可されるパルス電流の周波数を2π×1
03とすれば、表皮厚は約0,1mmとなり、遮蔽板の厚さを
例えば1mmとすればよい。
次に動作原理について説明する。コイル(8)の電流
で発生する磁束は、電磁気学の教える通りコアー中を通
る閉じた曲線を描き、図1に示すように、空隙部内では
遮蔽板に沿った方向の磁界が発生する。この際、遮蔽板
(9)の厚みが材質の透磁率、導電率、パルスの周波数
によって決まる表皮厚よりも厚い場合、鏡像電流が遮蔽
板(9)中を流る。この時、軌道(3)を通過する粒子
が存在する空間には磁界は存在しなくなる。また、軌道
(2)を通過する粒子が存在する空間中の磁界はあたか
も第2図の電磁石の発生する磁界と同一となり磁界均一
度も非常に良くなる。また、遮蔽板(9)に生じる電磁
力の向きはC型コアーの空隙部に引き込まれる力であ
り、この応力を支える支点はコアーの空隙部のエッジと
なり、空隙部が非常に小さければ遮蔽板に加わる曲げ応
力は小さなものとなり薄い遮蔽板でも十分耐えることが
出来る。また、遮蔽板(9)にはイメージ電流が流れる
が、セプタムコイルの場合と異なって遮蔽板の断面積を
広く取ることができ、またコアーとの接触面も大きいた
めに熱の流出が大きく、発熱も問題無い。従って、アク
セプタンスも広くとれる。さらに、遮蔽板(9)には絶
縁の問題もないためにコイル電流を多く取ることが出来
て十分な磁界を発生することが出来る。また、遮蔽板
(9)によってパルス電磁石に発生した磁界は外部に漏
れることは無い。
なお、上記実施例では遮蔽板(9)はC型コアーの一
面だけとしたが全面を覆っても同様の動作を期待でき
る。
[発明の効果] 以上のように、この発明によればコイルの一方の電路
をC型のコアーの空隙部内に配設し、他方の電路をC型
のコアーの反空隙部側に配設し、C型コアーの空隙部の
ある側の一面を遮蔽板で覆い、上記遮蔽板の厚さを、電
磁石に印可されるパルス電流の周波数並びに上記遮蔽板
材質の透磁率及び導電率より決まる表皮厚よりも厚くし
たので、十分な磁界均一度を有し、漏れ磁界が少なく、
従来のセプタムコイルと異なり、コイルに作用する電磁
力に影響されず、かつ広いアクセプタンスが得られるよ
うなパルス電磁石が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるパルス電磁石を示す
断面図、第2図はこの発明の一実施例によるパルス電磁
石の動作を説明する説明図、及び第3図は従来のパルス
電磁石を示す断面構成図である。 図において、(1)はC型のコアー、(2)は取り出さ
れる粒子ビームの軌道、(3)はシンクロトロン中の粒
子ビームの軌道、(8)は電磁石のコイル、(9)は遮
蔽板である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リング型粒子加速器の粒子の取り入れ、ま
    たは取り出し部に設けられ、粒子の軌道に垂直な断面が
    C型のコアーと、往復の電路を有するコイルとを備え、
    上記コイルの一方の電路を上記C型のコアーの空隙部内
    に配設し、他方の電路を上記C型のコアーの反空隙部側
    に配設し、上記C型コアーの空隙部のある側の一面を遮
    蔽板で覆い、上記遮蔽板の厚さを、電磁石に印加される
    パルス電流の周波数、並びに上記遮蔽板材質の透磁率及
    び導電率より決まる表皮厚よりも厚くしたことを特徴と
    するパルス電磁石。
JP63268673A 1988-10-25 1988-10-25 パルス電磁石 Expired - Fee Related JPH0831358B2 (ja)

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