JPH08335499A - 永久磁石による可変ミラー磁場発生方式 - Google Patents
永久磁石による可変ミラー磁場発生方式Info
- Publication number
- JPH08335499A JPH08335499A JP7175355A JP17535595A JPH08335499A JP H08335499 A JPH08335499 A JP H08335499A JP 7175355 A JP7175355 A JP 7175355A JP 17535595 A JP17535595 A JP 17535595A JP H08335499 A JPH08335499 A JP H08335499A
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- JP
- Japan
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- magnetic field
- movable
- magnet
- permanent magnet
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】永久磁石を用いたミラー磁場発生装置におい
て、磁場強度が可変なミラー磁場発生方式を実現する。 【構成】永久磁石ならびに鉄リターンヨークからなるミ
ラー磁場発生装置において、磁気回路の一部分に可動部
を設ける。そしてこの可動部を動かすことによって磁場
強度を可変にする。これにより、永久磁石による可変ミ
ラー磁場が発生可能となる。
て、磁場強度が可変なミラー磁場発生方式を実現する。 【構成】永久磁石ならびに鉄リターンヨークからなるミ
ラー磁場発生装置において、磁気回路の一部分に可動部
を設ける。そしてこの可動部を動かすことによって磁場
強度を可変にする。これにより、永久磁石による可変ミ
ラー磁場が発生可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、プラズマ閉じ込めの
ための磁場発生方式に関し、特にミラー型磁場の発生方
式に関するものである。
ための磁場発生方式に関し、特にミラー型磁場の発生方
式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマの生成を必要とする分野では、
高密度のプラズマを実現するために、プラズマ閉じ込め
磁場が使用される。ミラー型磁場は、その中でも広く用
いられている磁場形状の一種である。従来は、ミラー磁
場形成のためには、ソレノイド型コイルを用いていた。
この方式では、一般に必要とされる磁場強度を得るため
のコイル並びに鉄ヨークの大きさはある程度大きくなる
ため、装置全体としても必然的に大きくならざるを得な
かった。またコイルに電流を流すために電源と電気代が
必要となり、それに伴う配線、冷却系、制御系、インタ
ロック系なども含めると、装置の建設・運転に要する経
費と労力は大きな負担となっていた。この困難を避ける
ために、永久磁石を用いてミラー磁場を形成する方式
も、ある程度用いられてきた。しかしこの方式では磁場
強度が固定になってしまうという短所があった。一般に
最適なプラズマ閉じ込めが達成される磁場形状を得るに
は、実験的に磁場強度を調整して最適化することが必要
である。永久磁石を用いた固定ミラー磁場では、このよ
うな最適化の可能性が失われるため、装置として可能な
最大限の性能が達成できないという難点があった。
高密度のプラズマを実現するために、プラズマ閉じ込め
磁場が使用される。ミラー型磁場は、その中でも広く用
いられている磁場形状の一種である。従来は、ミラー磁
場形成のためには、ソレノイド型コイルを用いていた。
この方式では、一般に必要とされる磁場強度を得るため
のコイル並びに鉄ヨークの大きさはある程度大きくなる
ため、装置全体としても必然的に大きくならざるを得な
かった。またコイルに電流を流すために電源と電気代が
必要となり、それに伴う配線、冷却系、制御系、インタ
ロック系なども含めると、装置の建設・運転に要する経
費と労力は大きな負担となっていた。この困難を避ける
ために、永久磁石を用いてミラー磁場を形成する方式
も、ある程度用いられてきた。しかしこの方式では磁場
強度が固定になってしまうという短所があった。一般に
最適なプラズマ閉じ込めが達成される磁場形状を得るに
は、実験的に磁場強度を調整して最適化することが必要
である。永久磁石を用いた固定ミラー磁場では、このよ
うな最適化の可能性が失われるため、装置として可能な
最大限の性能が達成できないという難点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、上記の問
題点を解消するために、永久磁石を用いて、同時に磁場
強度を可変としたミラー磁場の発生方式を実現する。
題点を解消するために、永久磁石を用いて、同時に磁場
強度を可変としたミラー磁場の発生方式を実現する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのための手段として、
本発明では永久磁石ならびに鉄リターンヨークから成る
ミラー磁場発生のための磁気回路のうち、一部分に可動
部を設ける。そしてこの可動部分を動かすことによっ
て、磁場強度を可変にする。例えば図１では、径方向に
磁化された一対のリング型磁石１を用いて軸対称のミラ
ー型磁場を形成している。図で一点鎖線は回転対称軸を
表わす。リング型磁石の一方は内向きに磁化されてお
り、他方は外向きに磁化されている。これらリング型磁
石はそれぞれ同じくリング型の可動ヨーク２に固定され
ている。可動ヨーク２は固定ヨーク３の内側におかれ、
３の内壁に沿って、それぞれ左右に可動範囲４で示した
範囲内で動かせるようになっている。
本発明では永久磁石ならびに鉄リターンヨークから成る
ミラー磁場発生のための磁気回路のうち、一部分に可動
部を設ける。そしてこの可動部分を動かすことによっ
て、磁場強度を可変にする。例えば図１では、径方向に
磁化された一対のリング型磁石１を用いて軸対称のミラ
ー型磁場を形成している。図で一点鎖線は回転対称軸を
表わす。リング型磁石の一方は内向きに磁化されてお
り、他方は外向きに磁化されている。これらリング型磁
石はそれぞれ同じくリング型の可動ヨーク２に固定され
ている。可動ヨーク２は固定ヨーク３の内側におかれ、
３の内壁に沿って、それぞれ左右に可動範囲４で示した
範囲内で動かせるようになっている。
【０００５】
【作用】このようにすると、両方の可動ヨークがいかな
る位置に置かれていても、中心部には磁力線５で示した
ような形のミラー型磁場が発生されることになる。ミラ
ー磁場の強度は、可動ヨークの位置を変えることで変化
させることができる。可動ヨークが、それぞれの可動範
囲内で互いに最も近接した位置に置かれたとき（図１の
配置がこれに当たる）、ミラー磁場は最大強度が得られ
る。両方の可動ヨークを最も外側に置くと、磁場強度は
最小となる。２個の可動ヨークを独立かつなめらかに移
動させる機構を設けることにより、ミラー磁場強度を上
記最大値と最小値との間で連続的に任意の値を取らせる
ことが可能となる。
る位置に置かれていても、中心部には磁力線５で示した
ような形のミラー型磁場が発生されることになる。ミラ
ー磁場の強度は、可動ヨークの位置を変えることで変化
させることができる。可動ヨークが、それぞれの可動範
囲内で互いに最も近接した位置に置かれたとき（図１の
配置がこれに当たる）、ミラー磁場は最大強度が得られ
る。両方の可動ヨークを最も外側に置くと、磁場強度は
最小となる。２個の可動ヨークを独立かつなめらかに移
動させる機構を設けることにより、ミラー磁場強度を上
記最大値と最小値との間で連続的に任意の値を取らせる
ことが可能となる。
【０００６】
【実施例】上述の原理に基づく可変ミラー磁場発生方式
は、図１の例に限らず、異なった形状でも可能である。
例えば図２の形状では、磁石１の位置を固定し、可動ヨ
ーク２のみを動かしているが、この方式でも可変ミラー
磁場が得られる。この時、図２で示したように可動ヨー
クが一番外側に置かれたときが最大磁場強度に対応す
る。可動ヨークが可動範囲４内で一番内側に置かれたと
きには、磁石で生成された磁力線５の多くが直接隣接す
る可動ヨーク内に流れ込んで、外部に流れ出るものが減
少するため、磁場強度は最小となる。このように、本原
理を適用した可変ミラー磁場装置は、具体的な装置の要
求に応じて様々な形状で実現できる。図１の例を適用し
た、可変ミラー磁場によるプラズマ閉じ込め装置の例を
図３に示す。磁気回路の内側に図のように内部を真空に
保ったプラズマ容器１を置き、容器内に適量のプラズマ
化したい気体状物質とプラズマ加熱パワーとを導入すれ
ば、ここにプラズマが生成される。プラズマ閉じ込めを
行なうミラー磁場の強度を、プラズマの状態に応じて調
整することで、高密度のプラズマが得られることにな
る。本発明の原理を適用すれば、高密度のプラズマから
高強度のイオンビームを引き出す装置（イオン源）も容
易に作ることができる。図４に、本発明に基づいて筆者
が考案したイオン源の原理図を示す。ここでも図１の例
と同様に、可動ヨーク２をリング型磁石１も含めて動か
すことで、最適なプラズマ閉じ込めのためのミラー磁場
強度が得られる。ここに図のようにイオンビーム引き出
し電極５を置き、適切な電圧を与えることで、６に示し
たようにイオンビームが得られる。この形状に基づいて
具体的に得られたミラー磁場の強度分布を図５に示す。
ここで実線１は可動ヨーク同志が互いに最も近接されて
置かれた最大磁場強度を示し、点線２は逆に最も離した
ときの最小磁場強度を示す。図のように、プラズマ容器
長３に対応する領域では、一定の範囲内で明らかに強度
可変な磁場が実現されている。
は、図１の例に限らず、異なった形状でも可能である。
例えば図２の形状では、磁石１の位置を固定し、可動ヨ
ーク２のみを動かしているが、この方式でも可変ミラー
磁場が得られる。この時、図２で示したように可動ヨー
クが一番外側に置かれたときが最大磁場強度に対応す
る。可動ヨークが可動範囲４内で一番内側に置かれたと
きには、磁石で生成された磁力線５の多くが直接隣接す
る可動ヨーク内に流れ込んで、外部に流れ出るものが減
少するため、磁場強度は最小となる。このように、本原
理を適用した可変ミラー磁場装置は、具体的な装置の要
求に応じて様々な形状で実現できる。図１の例を適用し
た、可変ミラー磁場によるプラズマ閉じ込め装置の例を
図３に示す。磁気回路の内側に図のように内部を真空に
保ったプラズマ容器１を置き、容器内に適量のプラズマ
化したい気体状物質とプラズマ加熱パワーとを導入すれ
ば、ここにプラズマが生成される。プラズマ閉じ込めを
行なうミラー磁場の強度を、プラズマの状態に応じて調
整することで、高密度のプラズマが得られることにな
る。本発明の原理を適用すれば、高密度のプラズマから
高強度のイオンビームを引き出す装置（イオン源）も容
易に作ることができる。図４に、本発明に基づいて筆者
が考案したイオン源の原理図を示す。ここでも図１の例
と同様に、可動ヨーク２をリング型磁石１も含めて動か
すことで、最適なプラズマ閉じ込めのためのミラー磁場
強度が得られる。ここに図のようにイオンビーム引き出
し電極５を置き、適切な電圧を与えることで、６に示し
たようにイオンビームが得られる。この形状に基づいて
具体的に得られたミラー磁場の強度分布を図５に示す。
ここで実線１は可動ヨーク同志が互いに最も近接されて
置かれた最大磁場強度を示し、点線２は逆に最も離した
ときの最小磁場強度を示す。図のように、プラズマ容器
長３に対応する領域では、一定の範囲内で明らかに強度
可変な磁場が実現されている。
【０００７】
【発明の効果】本発明の方式を用いれば、永久磁石を用
いて磁場強度が可変なミラー磁場を発生することができ
る。これにより、従来はソレノイド型コイルを用いてい
た同等の装置に比べて、得られる性能を損なうことなく
大幅に小型化することが可能となる。また、電力並びに
これに付随する経費・設備等も全て不要となるため、装
置全体の建設経費、建設期間も格段に縮小することがで
きる。一方従来の永久磁石を用いていた同等の装置に比
べると、磁場が可変であるため、磁場の最適化による性
能の向上が可能となっている。このように、本方式によ
れば従来の最高レベルと同等のものが容易に建設可能と
なる。また、これにより、従来用いられていた分野のみ
ならず、これまで装置の大きさや必要な電力等の制限か
ら適用できなかったような分野でも、ミラー磁場装置が
実現可能となる。
いて磁場強度が可変なミラー磁場を発生することができ
る。これにより、従来はソレノイド型コイルを用いてい
た同等の装置に比べて、得られる性能を損なうことなく
大幅に小型化することが可能となる。また、電力並びに
これに付随する経費・設備等も全て不要となるため、装
置全体の建設経費、建設期間も格段に縮小することがで
きる。一方従来の永久磁石を用いていた同等の装置に比
べると、磁場が可変であるため、磁場の最適化による性
能の向上が可能となっている。このように、本方式によ
れば従来の最高レベルと同等のものが容易に建設可能と
なる。また、これにより、従来用いられていた分野のみ
ならず、これまで装置の大きさや必要な電力等の制限か
ら適用できなかったような分野でも、ミラー磁場装置が
実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理に基づく可変ミラー磁場発生装置
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図２】本発明の原理に基づく可変ミラー磁場発生装置
の、別の実施例の縦断面図である。
の、別の実施例の縦断面図である。
【図３】本発明の原理に基づく可変ミラー磁場発生装置
を用いた、プラズマ閉じ込め装置の実施例の縦断面図で
ある。
を用いた、プラズマ閉じ込め装置の実施例の縦断面図で
ある。
【図４】本発明の原理に基づく可変ミラー磁場発生装置
を用いた、イオンビーム発生装置（イオン源）の実施例
の縦断面図である。
を用いた、イオンビーム発生装置（イオン源）の実施例
の縦断面図である。
【図５】上記イオンビーム発生装置（イオン源）におい
て発生される可変ミラー磁場の、磁場強度分布を示す図
（グラフ）である。
て発生される可変ミラー磁場の、磁場強度分布を示す図
（グラフ）である。
Claims (1)
- 【請求項１】永久磁石を用いてミラー磁場を発生し、磁
気回路の一部分に可動部を設けることで磁場強度を可変
にすることを特徴とする、可変ミラー磁場発生方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7175355A JPH08335499A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 永久磁石による可変ミラー磁場発生方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7175355A JPH08335499A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 永久磁石による可変ミラー磁場発生方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08335499A true JPH08335499A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15994630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7175355A Pending JPH08335499A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 永久磁石による可変ミラー磁場発生方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08335499A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100978618B1 (ko) * | 2007-12-12 | 2010-08-30 | 가부시키가이샤 나노빔 | Ｅｃｒ 이온소스의 자장강도 보정방법 및 장치 |
| KR101311467B1 (ko) * | 2011-11-25 | 2013-09-25 | 한국기초과학지원연구원 | 전자 맴돌이 공명 이온원 장치 및 이의 인출 전류를 증가시키는 방법 |
-
1995
- 1995-06-07 JP JP7175355A patent/JPH08335499A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100978618B1 (ko) * | 2007-12-12 | 2010-08-30 | 가부시키가이샤 나노빔 | Ｅｃｒ 이온소스의 자장강도 보정방법 및 장치 |
| KR101311467B1 (ko) * | 2011-11-25 | 2013-09-25 | 한국기초과학지원연구원 | 전자 맴돌이 공명 이온원 장치 및 이의 인출 전류를 증가시키는 방법 |
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