JPH084040B2 - 荷電粒子加速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は荷電粒子の加速、蓄積等に用いられる荷電
粒子加速装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば〜平面構成図である」を「特願昭61−
124022号明細書に示されている荷電粒子加速装置を示す
平面構成図であり、例えば「入射用シンクロトロンの設
計」（分子科学研究所S56.3）を基に小型化を図って改
良されたものである。図において、（１）はライナッ
ク、マイクロトロンなどの予備加速器、（２）は低エネ
ルギ輸送管、（３）は予備加速器（１）の出力ビームを
管状の真空槽（４）へ入射するインフレクタ、（５）は
入射の時に粒子軌道をずらせるためのパータベータ、
（６）は荷電粒子を曲げて閉軌道を作る二極電磁石で、
真空槽（４）をはさんで周設されている。（７）はビー
ムを集束・発散するための四極電磁石であり、閉軌道の
直線部に一対設けられており、一方が水平方向にビーム
を発散し、他方は集束するものである。垂直方向の作用
はこれと逆になる。（８）は粒子を加速する高周波空
洞、（９）は出射時にビームを蹴り出すキッカー電磁
石、（10）は出射ビームを高エネルギ輸送管（11）へ送
り出すデフレクタ、また破線（12）は荷電粒子の軌跡で
ある。

なお、４個の二極電磁石の荷電粒子の周回方向と交差
する鉄芯端面（6a）の法線は真空槽（４）の管軸より閉
軌道の外側に20度の角度を持つように配置されている。

次に動作について説明する。予備加速器（１）で加速
された荷電粒子は低エネルギ輸送管（２）を経由してイ
ンフレクタ（３）で曲げられ、真空槽（４）へ入る。パ
ータベータ（５）は当初軌道を閉軌道の外側へずらし、
入射粒子を取り込みながら徐々に軌道を内側へ戻す。入
射された粒子は二極電磁石（６）で曲げられて閉軌道を
周回する。

この二極電磁石（６）は偏向角度が90度と大きいので
内部における水平方向の集束作用が大きい。一方鉄芯端
面（6a）が荷電粒子の周回方向に垂直でないので入口と
出口では水平方向に粒子を発散する作用がある。これら
の作用が打ち消し合って荷電粒子を安定に保つことが可
能である。上記のような両作用を打ち消すのに適当な角
度は鉄芯の外側に向かう端面の法線と真空槽の管軸との
角度が15度から25度と計算されている。

入射が完了すると高周波空洞（８）の電圧を上げ、二
極電磁石（６）および四極電磁石（７）の磁界の強さを
これと連動させることによってエネルギを高くする。所
定のエネルギに達した時点でキッカ（９）を起動すると
荷電粒子は安定起動からずれ、デフレクタ（10）に達し
てここで更に外側へ曲げられて高エネルギ輸送管（11）
へ出射される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の荷電粒子加速装置は以上のように構成されてい
るが、二極電磁石の鉄芯端面（6a）が真空槽（４）の軸
と垂直でないため真空槽からのはみ出し部が大きく、電
磁石が大きく高価になるばかりでなく、荷電粒子加速装
置に必要な機器を真空槽の直線部に配置するために、は
み出し部があることにより真空槽の直線部が長くなり、
装置全体が大きくまた高価になるという問題点があっ
た。

この発明は上記のような従来のものの問題点を解決す
るためになされたもので、小型の安価な荷電粒子加速装
置を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る荷電粒子加速装置は二極電磁石の、荷
電粒子の周回方向と交差する鉄芯端面を二面以上の平面
で構成するようにしたものである。

〔作用〕

この発明における二極電磁石は真空槽からのはみ出し
部を小さくでき、またこれにより真空槽の直線部を短く
することができるので小型の装置を安価に得ることがで
きる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例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荷電粒子加速装置を示す
平面構成図、第２図（ａ）（ｂ）は各々この発明の一実
施例及び従来の二極電磁石を示す平面図である。

図において（６）は真空槽（４）をはさんで周設され
る二極電磁石で真空槽（４）をはさむ第１鉄芯部（61）
とこれら第１鉄芯部（61）をつなぐ第２鉄芯部（62）と
で構成され、第１鉄芯部（61）の端面（61a）と第２鉄
芯部（62）の端面（62a）は同一平面をなしておらず、
端面端面（61a）の鉄芯の外側に向かう法線と、真空槽
（４）の管軸とのなす角度は例えば20゜、端面（62a）
は管軸と垂直となっている。

（即ち端面（61）と端面（62）は第２図（ａ）のように
20゜折れ曲がっている。） 次に動作について説明する。予備加速器（１）で加速
された荷電粒子は低エネルギ輸送管（２）を経由してイ
ンフレクタ（３）で曲げられ、真空槽（４）へ入る。バ
ータベータ（５）は当初軌道を閉軌道の外側へずらし、
入射粒子を取り込みながら徐々に軌道を内側へ戻す。入
射された粒子は二極磁石（６）で曲げられて閉軌道を周
回する。

この二極電磁石の鉄芯端面（6a）の真空槽と交差する
端面は荷電粒子の周回方向に垂直でないので入口と出口
では水平方向に粒子を発散する作用があり、偏向部の収
束作用と打ち消し合って荷電粒子を安定に保つことが可
能である。

また、鉄芯端面の真空槽との交差部以外は真空槽の軸
と垂直なので二極電磁石（６）は小型になり、また直線
部へのはみ出しが小さくなり、他の機器（四極電磁石や
入射・出射機器）の配置を妨げることが無い。

なお、上記実施例では四極電磁石と入出射機器の配置
を特定したが、他の配置も可能である。

また、上記実施例では荷電粒子加速装置について述べ
たが、荷電粒子蓄積装置についても同様の効果が得られ
る。

また、鉄芯端面（6a）は二面より構成されるものを示
したが、それ以上でもよく曲面でもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば二極電磁石の、荷電
粒子の周回方向と交差する鉄芯端面を二面以上の平面で
構成するようにしたので、小型の荷電粒子加速装置が安
価に得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による荷電粒子加速装置を
示す平面構成図、第２図（ａ）（ｂ）は各々この発明の
一実施例及び従来の二極電磁石を示す平面図、並びに第
３図は従来の荷電粒子加速装置を示す平面構成図であ
る。 （４）……真空槽、（６）二極電磁石、（6a）……鉄芯
端面 （61）……第１鉄芯部、（61a）……第１鉄芯部の端
面、 （62）……第２鉄芯部、（62a）……第２鉄芯部の端
面、 なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】閉軌道を形成し、内部を荷電粒子が周回す
   る管状の真空槽、この真空槽をはさんで周設され、荷電
   粒子を偏向する４つの二極電磁石、及び各上記二極電磁
   石の外側に設けられた一対の四極電磁石を備えるものに
   おいて、上記二極電磁石の、週回方向と交差する鉄芯端
   面が二面以上の平面で構成され、かつ上記平面の内、上
   記真空槽と交差する平面は、鉄芯の外側に向かう法線
   が、上記真空槽の管軸よりも閉軌道の外側にあり、上記
   法線と上記管軸とのなす角度が15度以上25度以下である
   ことを特徴とする荷電粒子加速装置。