JPH09115699A - Circular accelerator and beam radiating method - Google Patents

Circular accelerator and beam radiating method

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JPH09115699A
JPH09115699A JP27528795A JP27528795A JPH09115699A JP H09115699 A JPH09115699 A JP H09115699A JP 27528795 A JP27528795 A JP 27528795A JP 27528795 A JP27528795 A JP 27528795A JP H09115699 A JPH09115699 A JP H09115699A
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JP
Japan
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sextupole
electromagnets
circular accelerator
betatron
orbit
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JP27528795A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Matsuda
浩二 松田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably produce a small diameter beam and make an accelerator small by installing tow sextapole electromagnetics in 180 deg. rotationally symmetric positions of an encircling orbit, and selecting the resonance point of betatron vibration in 5/3. SOLUTION: A beam incident from the outside with an incident device 9 rotates a vacuum duct 10 after the orbit is bent with a deflection electromagnet 1. A high frequency accelerating cavity 4 gives energy to the orbiting beam, a high frequency electric field applying electrode 7 amplifies the betatron vibration amplitude of the beam, a proton whose amplitude is increased is radiated as a proton beam with a radiating deflector 8. Quadrupole electromagnets 2, 3 adjust the tune of the beam. Sextupole electromagnetic 5, 6 are installed in 180 deg. rotationally symmetric positions each other along the encircling orbit, and the resonance point of betatron vibration is selected in 5/3. Sextupole electromagnetic power sources 12, 13 supply current to the sextupole electromagnets 5, 6 respectively, and excite so that the phase difference of the betatron vibration in the radiation deflector 8 becomes the prescribed relation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子を周回さ
せ、出射してビームを得る円形加速器に係り、特に荷電
粒子のベータトロン振動に共鳴を励起してビームを取り
出す円形加速器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circular accelerator in which charged particles are circulated and emitted to obtain a beam, and more particularly to a circular accelerator which excites resonance in betatron oscillation of charged particles to extract a beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビーム中の荷電粒子は運動量によってそ
れぞれ異なるチューンを持つ。この荷電粒子のチューン
の運動量依存性はクロマティシティと呼ばれる。安定限
界の大きさはチューンの共鳴点からの偏差に依存するの
で、すなわち、荷電粒子は運動量によって異なる安定限
界を持つ。
2. Description of the Related Art Charged particles in a beam have different tunes depending on the momentum. The momentum dependence of the tune of this charged particle is called chromaticity. Since the size of the stability limit depends on the deviation of the tune from the resonance point, that is, the charged particle has a stability limit that differs depending on the momentum.

【0003】しかし、小さな安定限界を持つために出射
の共鳴励起の際に失われてしまう荷電粒子や、大きな安
定限界を持つために出射までに時間がかかり、加速器内
に残留する荷電粒子があって、出射効率が悪く、また、
出射ビームの質が時間的に変化していた。この問題を解
決するためには、クロマティシティを0に補正して、運
動量によらず荷電粒子が同じ安定限界を持つようにすれ
ば良い。
However, there are charged particles that are lost during resonance excitation of the emission due to the small stability limit, and charged particles that remain in the accelerator due to the large stability limit. The output efficiency is poor, and
The quality of the emitted beam changed with time. In order to solve this problem, the chromaticity may be corrected to 0 so that the charged particles have the same stability limit regardless of the momentum.

【0004】3次共鳴を利用してビームの取り出しをす
る従来の円形加速器内には、クロマティシティ補正用と
して一対の六極電磁石と、共鳴励起用として一対の六極
電磁石を設置している。
A conventional circular accelerator for extracting a beam by utilizing the third resonance is provided with a pair of sextupole electromagnets for chromaticity correction and a pair of sextupole electromagnets for resonance excitation.

【0005】共鳴励起用の2台の六極電磁石は、回転対
称で、かつ、ベータトロン振動の位相差がnπ/3(n
は奇数)である位置に配置され、それぞれ逆向きで同じ
強さに励磁される。共鳴励起用の2台の六極電磁石は、
クロマティシティを変化させずに3次共鳴を励起する。
Two hexapole electromagnets for resonance excitation are rotationally symmetric and have a phase difference of betatron oscillation of nπ / 3 (n
Is an odd number) and they are excited in the same strength in opposite directions. The two hexapole electromagnets for resonance excitation are
Excitation of the third resonance without changing the chromaticity.

【0006】クロマティシティ補正用の2台の六極電磁
石は、同様に回転対称で、かつ、ベータトロン振動の位
相差がnπ/3(nは奇数)である位置に配置される
が、どちらも同じ向きで同じ強さに励磁される。クロマ
ティシティ補正用の2台の六極電磁石は、共鳴成分を持
たず、クロマティシティを0に補正する。
The two sextupole electromagnets for chromaticity correction are similarly rotationally symmetric, and are arranged at positions where the phase difference of betatron vibration is nπ / 3 (n is an odd number), but both of them are arranged. It is excited by the same strength in the same direction. The two sextupole electromagnets for chromaticity correction have no resonance component and correct chromaticity to zero.

【0007】これらの独立した役割を持つ二対の六極電
磁石によって、クロマティシティを0に補正し、運動量
によらず荷電粒子が同じ安定限界を持つようにして、3
次共鳴によるビーム取り出しが行われていた。
These two pairs of sextupole electromagnets having independent roles correct the chromaticity to 0 so that charged particles have the same stability limit regardless of momentum.
The beam was extracted by the next resonance.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
円形加速器においては、クロマティシティ補正用と共鳴
励起用の少なくとも4台の六極電磁石を用いるので、広
い設置場所が必要であった。
However, in the above-mentioned conventional circular accelerator, since at least four hexapole electromagnets for chromaticity correction and resonance excitation are used, a wide installation place is required.

【0009】また、それぞれの荷電粒子が同じ安定限界
を持っていても、出射する荷電粒子がたどる軌道の位相
空間上の軌跡は異なるために、出射されるビームの径が
大きかった。
Further, even if each charged particle has the same stability limit, the trajectory of the emitted charged particle on the phase space is different, so that the emitted beam has a large diameter.

【0010】本発明の目的は、出射効率が良く、かつ、
出射ビーム径が小さい円形加速器を提供することにあ
る。
An object of the present invention is that the emission efficiency is good, and
It is to provide a circular accelerator having a small outgoing beam diameter.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の円形加速器においては、ベータトロン振
動の位相差がnπ/3(nは奇数)で、かつ、出射用デ
フレクターとのベータトロン振動の位相差φが、設計軌
道に沿ったビーム進行方向の座標をsとし、出射用デフ
レクター位置でのベータトロン関数をβ,分散関数を
η,分散関数の微分をη′としたとき、
In order to achieve the above object, in the circular accelerator according to claim 1, the phase difference of the betatron oscillation is nπ / 3 (n is an odd number), and the phase difference between the deflector and the outgoing deflector is set. When the phase difference φ of the betatron oscillation is s, the coordinate in the beam traveling direction along the design trajectory is s, the betatron function at the exit deflector position is β, the dispersion function is η, and the derivative of the dispersion function is η ′. ,

【0012】[0012]

【数2】 (Equation 2)

【0013】(ただし、θ=(4m±1)π/6、mは
(φ−π/2)<θ<(φ+π/2)を満たす整数)を
満たす位置に配置される2台の六極電磁石が、電流が供
給されることにより磁場を励起するものであり、制御装
置が、前記2台の六極電磁石が励起する前記磁場の強さ
を異なる値に制御するものである。
Two hexapoles arranged at positions satisfying (where, θ = (4m ± 1) π / 6, m is an integer satisfying (φ−π / 2) <θ <(φ + π / 2)) The electromagnet excites a magnetic field by supplying a current, and the control device controls the strengths of the magnetic fields excited by the two sextupole electromagnets to different values.

【0014】請求項2の円形加速器においては、請求項
1の前記2台の六極電磁石が、回転対称である位置に配
置されるものである。
In the circular accelerator according to claim 2, the two hexapole electromagnets according to claim 1 are arranged at positions which are rotationally symmetrical.

【0015】請求項3の円形加速器においては、請求項
2の前記2台の六極電磁石が、鏡映対称である位置に配
置されるものである。
In the circular accelerator according to the third aspect, the two hexapole electromagnets according to the second aspect are arranged at positions which are mirror symmetrical.

【0016】請求項4のビームの出射方法においては、
ベータトロン振動をn次共鳴状態にして前記ビームを出
射する際に、出射用デフレクター位置の位相空間におけ
る前記ビーム中の第1の荷電粒子の安定限界の中心と、
前記第1の荷電粒子の運動量と異なる運動量を持つ第2
の荷電粒子の安定限界の中心とを結んだ直線の傾きが、
前記第2の荷電粒子がn周回ごとに前記位相空間に描く
軌跡の傾きと等しいものである。
In the beam emission method of claim 4,
The center of the stability limit of the first charged particles in the beam in the phase space at the exit deflector position when the beam is emitted with the betatron oscillation in the nth resonance state;
A second momentum having a momentum different from the momentum of the first charged particle
The slope of the straight line connecting the center of the stability limit of the charged particle of
It is equal to the inclination of the trajectory drawn by the second charged particle in the phase space every n revolutions.

【0017】本発明の請求項1の円形加速器によれば、
2台の六極電磁石がベータトロン振動の位相差がnπ/
3(nは奇数)である位置に配置されているので、安定
限界の向きは前記2台の六極電磁石の磁場の強さによら
ず一定であり、前記2台の六極電磁石が制御装置によっ
て磁場の強さをそれぞれ異なる値に制御されることによ
り、クロマティシティが0になるので、全ての荷電粒子
は、運動量によらず大きさが同じ安定限界を持つように
なり、出射効率が良く安定なビームが得られる。また、
2台の六極電磁石は、出射用デフレクターとのベータト
ロン振動の位相差φが、設計軌道に沿ったビーム進行方
向の座標をsとし、出射用デフレクター位置でのベータ
トロン関数をβx ,分散関数をηx ,分散関数の微分を
ηx′としたとき、
According to the circular accelerator of claim 1 of the present invention,
The two hexapole electromagnets have a betatron vibration phase difference of nπ /
Since the position is 3 (n is an odd number), the direction of the stability limit is constant regardless of the magnetic field strength of the two sextupole electromagnets, and the two sextupole electromagnets are the control devices. By controlling the strength of the magnetic field to different values, the chromaticity becomes 0, so that all charged particles have the same stability limit regardless of momentum, and the extraction efficiency is good. A stable beam can be obtained. Also,
In the two hexapole electromagnets, the phase difference φ of the betatron vibration with the deflector for emission is the coordinate of the beam traveling direction along the design trajectory as s, and the betatron function at the deflector for emission is β x , the dispersion Let η x be the function and η x ′ be the derivative of the dispersion function, then

【0018】[0018]

【数3】 (Equation 3)

【0019】(ただし、θ=(4m±1)π/6、mは
(φ−π/2)<θ<(φ+π/2)を満たす整数)を
満たす位置に配置されるので、すべての荷電粒子の出射
軌道が重なり、小さい径の出射ビームが得られる。ま
た、制御装置が2台の六極電磁石が励起する磁場の強さ
をそれぞれ異なる値に制御するので、共鳴励起、及びク
ロマティシティの補正を2台の六極電磁石で行うことが
できる。従って、六極電磁石の数を減少できるので、円
形加速器を小型化できる。
(Where θ = (4m ± 1) π / 6, and m is an integer satisfying (φ−π / 2) <θ <(φ + π / 2)), all charges are charged. The exit trajectories of the particles overlap, and an exit beam with a small diameter is obtained. Further, since the control device controls the strength of the magnetic field excited by the two sextupole electromagnets to different values, resonance excitation and correction of chromaticity can be performed by the two sextupole electromagnets. Therefore, since the number of sextupole magnets can be reduced, the circular accelerator can be downsized.

【0020】本発明の請求項2の円形加速器によれば、
2台の六極電磁石は請求項1の配置で、かつ、回転対称
である位置に配置されているので、請求項1の円形加速
器と同様の作用を得るとともに、回転対称位置における
ビームのベータトロン振動のパラメータは同じで、クロ
マティシティは2台の六極電磁石が励起する磁場の強さ
の和に依存し、安定限界の大きさは2台の六極電磁石が
励起する磁場の強さの差に依存するので、クロマティシ
ティの補正および安定限界の大きさについては、2台の
六極電磁石が励起する磁場の強さのみを制御すればよ
く、制御が容易である。
According to the circular accelerator of claim 2 of the present invention,
Since the two hexapole electromagnets are arranged in the arrangement of claim 1 and in positions which are rotationally symmetrical, the same operation as that of the circular accelerator of claim 1 is obtained, and the betatron of the beam in the rotationally symmetrical position is obtained. The vibration parameters are the same, the chromaticity depends on the sum of the magnetic field strengths excited by the two sextupole magnets, and the size of the stability limit is the difference in the magnetic field strengths excited by the two sextupole magnets. Since the correction of the chromaticity and the size of the stability limit need only be controlled by controlling the strength of the magnetic field excited by the two hexapole electromagnets, the control is easy.

【0021】本発明の請求項3の円形加速器によれば、
2台の六極電磁石は請求項1の配置で、かつ、鏡映対称
である位置に配置されているので、請求項2の円形加速
器と同様の作用を得る。
According to the circular accelerator of claim 3 of the present invention,
Since the two sextupole electromagnets are arranged in the arrangement of claim 1 and at positions that are mirror-symmetrical, the same operation as the circular accelerator of claim 2 can be obtained.

【0022】請求項4のビームの出射方法によれば、ベ
ータトロン振動をn次共鳴状態にして前記ビームを出射
する際に、出射用デフレクター位置の位相空間における
前記ビーム中の第1の荷電粒子の安定限界の中心と、前
記第1の荷電粒子の運動量と異なる運動量を持つ第2の
荷電粒子の安定限界の中心とを結んだ直線の傾きが、前
記第2の荷電粒子がn周回ごとに前記位相空間に描く軌
跡の傾きと等しいので、前記第1の荷電粒子と前記第2
の荷電粒子が位相空間における出射用デフレクターの電
極を横切る距離は短く、出射する前記ビームの径が小さ
くなる。
According to the fourth aspect of the present invention, the first charged particles in the beam in the phase space at the extraction deflector position when the beam is emitted with the betatron oscillation in the nth resonance state. Of the stability limit of the first charged particle and the center of the stability limit of the second charged particle having a momentum different from the momentum of the first charged particle, the slope of the straight line is Since the inclination of the locus drawn in the phase space is equal, the first charged particle and the second charged particle
The distance that the charged particles cross the electrode of the output deflector in the phase space is short, and the diameter of the output beam is small.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1に本実施例の円形加速器を示
す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a circular accelerator according to this embodiment.

【0024】本実施例の円形加速器は、ベータトロン振
動の共鳴点を5/3に選んだ3次共鳴を利用して陽子ビ
ームを出射する。
The circular accelerator of this embodiment emits a proton beam by utilizing the third resonance in which the resonance point of betatron oscillation is selected to be 5/3.

【0025】本実施例の円形加速器は、ビームを外部か
ら円形加速器へ入射させる入射装置9,ビームが周回す
る真空ダクト10,ビーム軌道を曲げる偏向電磁石1,
ビームのチューンを調整する四極電磁石2,3,入射さ
れたビームにエネルギーを与える高周波加速空胴4,ク
ロマティシティの補正および3次共鳴の励起を行う六極
電磁石5,6,ビームのベータトロン振動振幅を増加さ
せる高周波電場印加用電極7,ベータトロン振動振幅を
増加した陽子をビームとして出射する出射用デフレクタ
ー8,六極電磁石5,6に電流を供給する六極電磁石用
電源12,13,六極電磁石用電源12,13が供給す
る電流を変えることによって、六極電磁石5,6が作る
磁場の強さを制御する制御装置11等から構成されてい
る。
The circular accelerator of this embodiment comprises an injector 9 for injecting a beam into the circular accelerator from the outside, a vacuum duct 10 around which the beam circulates, a deflecting electromagnet 1 for bending the beam orbit.
Quadrupole electromagnets 2,3 for adjusting the tune of the beam 2, High-frequency accelerating cavity for energizing the incident beam 4, Six-pole electromagnets 5,6 for correcting the chromaticity and exciting the third resonance, and betatron oscillation of the beam High-frequency electric field applying electrode 7 for increasing the amplitude, betatron oscillation Deflection 8 for emitting protons with increased amplitude as a beam, Hexapole electromagnets 5, 6 for supplying electric current to the hexapole electromagnets 12, 13, 6 The control device 11 is configured to control the strength of the magnetic field generated by the sextupole electromagnets 5 and 6 by changing the currents supplied by the pole electromagnet power supplies 12 and 13.

【0026】本実施例では、主要電磁石である偏向電磁
石1および四極電磁石2,3は、ビームが周回する真空
ダクト10に沿って、それぞれ90度の回転対称位置に
配置されている。よって、本実施例の円形加速器は90
度の回転対称性を持ち、ベータトロン関数β,分散関数
η等の周回するビームの性質を示すパラメータは、90
度毎に同じ値である。
In the present embodiment, the deflection electromagnet 1 and the quadrupole electromagnets 2 and 3, which are the main electromagnets, are arranged at 90-degree rotational symmetric positions along the vacuum duct 10 around which the beam circulates. Therefore, the circular accelerator of this embodiment has 90
The parameter having the rotational symmetry of degree and the property of the orbiting beam such as the betatron function β and the dispersion function η is 90
It is the same value every degree.

【0027】2台の六極電磁石5,6は、以下のように
して配置されている。
The two hexapole electromagnets 5 and 6 are arranged as follows.

【0028】六極電磁石5は、出射用デフレクター8と
のベータトロン振動の位相差φ5(=φ)が式1を満たす
位置に配置されている。
The sextupole electromagnet 5 is arranged at a position where the phase difference φ 5 (= φ) of the betatron vibration with the deflector 8 for emission satisfies Expression 1.

【0029】[0029]

【数4】 (Equation 4)

【0030】ここで、θ=(4m±1)π/6、mは
(φ−π/2)<θ<(φ+π/2)を満たす整数であ
る。ただし、βx は出射用デフレクター位置でのベータ
トロン関数、ηxは出射用デフレクター位置での分散関
数、ηx′は分散関数ηx のビーム進行方向sで微分
(ηx′=dηx/ds)したものであり、これらの値は、
各電磁石の配置および磁場によって決まる値で、予め計
算で求めることができる。
Here, θ = (4m ± 1) π / 6, and m is an integer satisfying (φ−π / 2) <θ <(φ + π / 2). Where β x is the betatron function at the exit deflector position, η x is the dispersion function at the exit deflector position, and η x ′ is the derivative of the dispersion function η x with respect to the beam traveling direction s (η x ′ = dη x / ds) and these values are
It is a value determined by the arrangement of each electromagnet and the magnetic field, and can be calculated in advance.

【0031】もう一方の六極電磁石6は、六極電磁石5
と180度の回転対称位置に配置されている。六極電磁
石5との角度差が180度であるので、六極電磁石6と
出射用デフレクター8とのベータトロン振動の位相差φ
6(=φ5±π)についても式1を満たす。
The other sextupole electromagnet 6 is the sextupole electromagnet 5.
And 180 ° rotationally symmetrical position. Since the angle difference with the sextupole electromagnet 5 is 180 degrees, the phase difference φ of the betatron vibration between the sextupole electromagnet 6 and the deflector 8 for emission is φ.
Formula 1 is also satisfied for 6 (= φ 5 ± π).

【0032】式1について、図2(a)を用いて説明す
る。図2には位相空間における陽子の安定限界A,A′
と、安定限界を超えた陽子がたどる軌跡(以下、出射軌
跡と呼ぶ)Q,Q′が示されている。
Formula 1 will be described with reference to FIG. Figure 2 shows the proton stability limits A and A'in the phase space.
And trajectories (hereinafter referred to as exit trajectories) Q and Q'followed by protons exceeding the stability limit are shown.

【0033】設計軌道を基準にして、横軸は水平方向x
を示し、縦軸は、水平面における、粒子の速度ベクトル
の射影の設計軌道に対する傾き(軌道勾配)x′を示
す。ビームの進行方向をsとすると、水平方向軌道勾配
はx′=dx/dsと表される。このx−x′空間が位
相空間と呼ばれる。この位相空間の三角形は、粒子の3
次共鳴の安定限界を示す。
Based on the design trajectory, the horizontal axis is the horizontal direction x
And the vertical axis represents the inclination (orbital gradient) x ′ of the projection of the velocity vector of the particle with respect to the design orbital on the horizontal plane. When the traveling direction of the beam is s, the horizontal trajectory gradient is expressed as x '= dx / ds. This xx 'space is called a phase space. The triangle of this topological space is the particle 3
The stability limit of the second resonance is shown.

【0034】式1の左辺は、図2(a)における、平均
の運動量を持つ陽子の安定限界Aの中心a(実空間では
周回するビームの中心軌道である)と、平均の運動量と
は異なる運動量を持つ陽子の安定限界A′の中心a′と
を結んだ線分a−a′の傾きを表している。式1の右辺
は、安定限界A′の出射軌跡Q′の勾配を表している。
従って、式1は、それぞれの陽子の安定限界の中心を結
んだ直線の勾配と出射軌跡の勾配とが同じであり、すべ
ての陽子について出射軌跡の勾配が等しいことを表して
いる。
The left side of the equation 1 is different from the average momentum, which is the center a of the stability limit A of the proton having the average momentum (which is the central orbit of the orbiting beam in real space) in FIG. 2A. It represents the slope of the line segment aa 'that connects the center a'of the stability limit A'of the proton with momentum. The right side of Expression 1 represents the gradient of the output trajectory Q'of the stability limit A '.
Therefore, Expression 1 indicates that the slope of the straight line connecting the centers of the stability limits of the respective protons is the same as the slope of the output trajectory, and the slope of the output trajectory is the same for all protons.

【0035】また、本実施例では、ベータトロン振動の
共鳴点を5/3に選んでいるので、円形加速器1周の位
相差(チューンの2π倍)は10π/3であり、180
度離れた位置のベータトロン振動の位相差は5π/3で
ある。
Further, in the present embodiment, the resonance point of the betatron oscillation is selected to be 5/3, so the phase difference (2π times the tune) of one round of the circular accelerator is 10π / 3, which is 180
The phase difference of the betatron oscillations at positions separated by 5 degrees is 5π / 3.

【0036】従って、2台の六極電磁石5,6の位置の
位置のベータトロン振動の位相差は5π/3である。
Therefore, the phase difference of the betatron vibration at the positions of the two sextupole electromagnets 5 and 6 is 5π / 3.

【0037】六極電磁石5,6は、出射用デフレクター
8とのベータトロン振動の位相差φ5,φ6がそれぞれ式
1を満たし、かつ、ベータトロン振動の位相差が5π/
3である位置に配置されているので、すべての陽子の安
定限界の中心の勾配と、出射軌跡の勾配が同じで、六極
電磁石5,6の励磁量によらず一定に保たれる。
In the sextupole electromagnets 5 and 6, the phase difference φ 5 and φ 6 of the betatron vibration with the deflector 8 for emission satisfy the formula 1, and the phase difference of the betatron vibration is 5π /.
Since it is arranged at the position of 3, the gradient of the center of the stability limit of all protons and the gradient of the emission trajectory are the same, and they are kept constant regardless of the excitation amounts of the sextupole electromagnets 5, 6.

【0038】制御装置11は、シーケンス制御部111
および磁場強度制御器112を備える。制御装置11
は、ビームの入射開始から出射終了までの、所定の円形
加速器の運転順序に沿って各機器の制御が行われるよう
に、プログラムされている。
The controller 11 includes a sequence controller 111.
And a magnetic field strength controller 112. Control device 11
Is programmed such that each device is controlled in accordance with a predetermined circular accelerator operation sequence from the start of beam incidence to the end of beam extraction.

【0039】制御装置11は、プログラムされた円形加
速器の運転パターンに従って、シーケンス制御部111
に、ビーム取り出し開始の信号、または、ビーム取り出
し終了の信号を磁場強度制御器112へ出力させる。磁
場強度制御器112は、シーケンス制御部111からビ
ーム取り出し開始の信号を受け取ると、六極電磁石用電
源12,13に制御信号A1およびA2を出力する。制御
信号A1,A2は、所定の強さの磁場に六極電磁石5,6
をそれぞれ励磁する制御信号である。また、磁場強度制
御器112は、シーケンス制御部111からビーム取り
出し終了の信号を受け取ると、六極電磁石用電源12,
13に制御信号Bを出力する。制御信号Bは、六極電磁
石5,6の励磁を停止する制御信号である。
The controller 11 controls the sequence controller 111 according to the programmed operation pattern of the circular accelerator.
Then, the beam extraction start signal or the beam extraction end signal is output to the magnetic field strength controller 112. Upon receiving the beam extraction start signal from the sequence controller 111, the magnetic field strength controller 112 outputs control signals A 1 and A 2 to the sextupole electromagnet power supplies 12 and 13. The control signals A 1 and A 2 are applied to the hexapole electromagnets 5 and 6 in a magnetic field having a predetermined strength.
Is a control signal for exciting each. In addition, when the magnetic field strength controller 112 receives the beam extraction end signal from the sequence controller 111, the hexapole electromagnet power source 12,
The control signal B is output to 13. The control signal B is a control signal for stopping the excitation of the sextupole electromagnets 5, 6.

【0040】六極電磁石用電源12,13は、制御信号
1,A2により、六極電磁石5,6にそれぞれ電流を供
給し、制御信号Bが入力されるまで電流を供給し続け
る。制御信号Bにより、電流の供給を停止し、次の制御
信号A1,A2が入力されるまで、電流を供給しない。
The power supplies 12 and 13 for the sextupole electromagnets respectively supply currents to the sextupole electromagnets 5 and 6 by the control signals A 1 and A 2 , and continue to supply currents until the control signal B is input. The supply of the current is stopped by the control signal B, and the current is not supplied until the next control signals A 1 and A 2 are input.

【0041】次に、本実施例の運転方法を説明する。Next, the operating method of this embodiment will be described.

【0042】円形加速器を周回するビームのベータトロ
ン振動の水平方向チューンが1.73,垂直方向チューンが
0.85 となるように、偏向電磁石1および四極電磁石
2,3を励磁する。その後、ビーム入射装置9から、エ
ネルギーが10MeVで、エミッタンスが100πmm・
mradの陽子ビームを円形加速器に入射する。入射された
陽子ビームは、偏向電磁石1および四極電磁石2,3に
よって円形に保たれ、加速器の円形の真空ダクト10内
を周回する。
The deflection electromagnet 1 and the quadrupole electromagnets 2 and 3 are excited so that the horizontal tune of the betatron oscillation of the beam circling the circular accelerator is 1.73 and the vertical tune thereof is 0.85. Then, from the beam injection device 9, the energy is 10 MeV and the emittance is 100 π mm.
Inject mrad proton beam into circular accelerator. The incident proton beam is kept in a circular shape by the deflection electromagnet 1 and the quadrupole electromagnets 2 and 3, and circulates in the circular vacuum duct 10 of the accelerator.

【0043】周回する陽子ビームは、チューンを保った
まま、高周波加速空洞4を通過する毎に高周波電力を印
加されて、加速される。ビーム出射に適するビームエネ
ルギーを200MeVとし、これが目標エネルギーであ
る。目標エネルギーまで加速されたときの、陽子ビーム
のエミッタンスは21πmm・mradであり、これをエミッ
タンスεとする。
The orbiting proton beam is accelerated by applying high-frequency power every time it passes through the high-frequency accelerating cavity 4 while maintaining the tune. The beam energy suitable for beam emission is 200 MeV, and this is the target energy. The emittance of the proton beam when accelerated to the target energy is 21πmm · mrad, and this is referred to as emittance ε.

【0044】目標エネルギーまで加速したら、四極電磁
石2,3の励磁量を調整して、陽子ビームのベータトロ
ン振動の水平方向チューンνxを1.67にする。
After accelerating to the target energy, the amount of excitation of the quadrupole electromagnets 2 and 3 is adjusted to set the horizontal tune ν x of the betatron oscillation of the proton beam to 1.67.

【0045】ビームエネルギーが前述の所定値に達する
と、シーケンス制御部111はビーム取り出し開始の信
号を磁場強度制御器112へ出力する。磁場強度制御器
112は六極電磁石用電源12,13に制御信号A1,A2
を出力する。制御信号A1 は、六極電磁石用電源12を
制御し、六極電磁石用電源12から六極電磁石5に供給
する電流を所定値に制御する。制御信号A2 は、六極電
磁石用電源13を制御し、六極電磁石用電源13から六
極電磁石6に供給する電流を所定値に制御する。
When the beam energy reaches the above-mentioned predetermined value, the sequence controller 111 outputs a beam extraction start signal to the magnetic field intensity controller 112. Magnetic field strength controller
112 is a control signal A 1 , A 2 to the power supplies 12 and 13 for the sextupole electromagnet.
Is output. The control signal A 1 controls the sextupole electromagnet power supply 12, and controls the current supplied from the sextupole electromagnet power supply 12 to the sextupole electromagnet 5 to a predetermined value. The control signal A 2 controls the power supply 13 for the sextupole electromagnet, and controls the current supplied from the power supply 13 for the sextupole electromagnet to the sextupole electromagnet 6 to a predetermined value.

【0046】制御信号A1は、式2および式3を解くこ
とによって得られたK5に対応して定められた大きさを
有する信号である。制御信号A2 は、同様に式2および
式3を解くことによって得られたK6 に対応して定めら
れた大きさを有する信号である。このため、六極電磁石
5に供給される電流値はK5 に対応し、六極電磁石6に
供給される電流値はK6に対応している。
The control signal A 1 is a signal having a magnitude determined corresponding to K 5 obtained by solving the equations 2 and 3. The control signal A 2 is a signal having a magnitude determined corresponding to K 6 similarly obtained by solving the equations 2 and 3. Therefore, the current value supplied to the sextupole electromagnet 5 corresponds to K 5 , and the current value supplied to the sextupole electromagnet 6 corresponds to K 6 .

【0047】K5,K6を求める式2および式3について
以下に詳細に説明する。六極電磁石5が励起した磁場に
ついて、水平方向xの2階微分を磁気剛性率で割った値
をK5 、六極電磁石6が励起した磁場について、水平方
向xの2階微分を磁気剛性率で割った値をK6 とする。
5,K6によるクロマティシティの補正を示す式は、次
のようになる。
Equations 2 and 3 for obtaining K 5 and K 6 will be described in detail below. For the magnetic field excited by the sextupole electromagnet 5, the value obtained by dividing the second derivative in the horizontal direction x by the magnetic rigidity is K 5 , and for the magnetic field excited by the sextupole electromagnet 6, the second derivative in the horizontal direction x is the magnetic rigidity. The value divided by is K 6 .
The equation showing the correction of the chromaticity by K 5 and K 6 is as follows.

【0048】[0048]

【数5】 (Equation 5)

【0049】ただし、ξx は六極電磁石を励磁しない場
合の出射時のチューンの運動量依存性(ナチュラルクロ
マティシティ)、βsxは六極電磁石5,6の位置でのベ
ータトロン関数、ηsxは六極電磁石5,6の位置での分
散関数、νx は水平方向チューンであり、これらの値
は、各電磁石の配置および磁場によって決まる値で、予
め計算で求めることができる。Lは六極電磁石5,6の
磁極長である。
However, ξ x is the momentum dependence of the tune at the time of emission when the sextupole electromagnet is not excited (natural chromaticity), β sx is the betatron function at the positions of the sextupole electromagnets 5, 6, and η sx is The dispersion function at the positions of the sextupole electromagnets 5 and 6, ν x, is a horizontal tune, and these values are values determined by the arrangement of each electromagnet and the magnetic field, and can be calculated in advance. L is the magnetic pole length of the sextupole electromagnets 5 and 6.

【0050】式2は、六極電磁石5,6が回転対称位置
にあるとき、それぞれの位置におけるベータトロン振動
のパラメータは等しいので、K5およびK6の和によって
ナチュラルクロマティシティが打ち消されることを示
す。
Equation 2 shows that when the hexapole electromagnets 5 and 6 are in rotationally symmetric positions, the parameters of the betatron oscillation at the respective positions are equal, and therefore the natural chromaticity is canceled by the sum of K 5 and K 6. Show.

【0051】また、K5,K6と安定限界の大きさの関係
を示す式は、次のようになる。
The equation showing the relationship between K 5 and K 6 and the size of the stability limit is as follows.

【0052】[0052]

【数6】 (Equation 6)

【0053】ただし、εは加速終了時のビームのエミッ
タンスであり、δはチューンの共鳴点からのずれで1.
67−5/3=0.00333とする。
However, ε is the emittance of the beam at the end of acceleration, and δ is the deviation from the resonance point of the tune.
67-5 / 3 = 0.00333.

【0054】式3は、六極電磁石5,6が回転対称位置
にあるとき、それぞれの位置におけるベータトロン振動
のパラメータは等しいので、安定限界の大きさがK5
よびK6 の差によって決まり、エミッタンスεに等しい
ことを示す。
Equation 3 shows that when the sextupole electromagnets 5 and 6 are in rotationally symmetrical positions, the parameters of the betatron oscillation at the respective positions are equal, so the magnitude of the stability limit is determined by the difference between K 5 and K 6 , It is equal to emittance ε.

【0055】式2および式3を連立してK5,K6の値を
求める。K5 に対応する電流によって六極電磁石5に励
起される磁場の強さと、K6 に対応する電流によって、
六極電磁石6に励起される磁場の強さは、異なる。
The values of K 5 and K 6 are obtained by simultaneous expression 2 and 3. By the strength of the magnetic field excited in the sextupole magnet 5 by the current corresponding to K 5 and the current corresponding to K 6 ,
The strength of the magnetic field excited by the sextupole electromagnet 6 is different.

【0056】制御信号A1,A2に基づいた制御により、
六極電磁石5,6に互いに異なる強さの磁場が励起され
る。このため、ベータトロン振動振幅の大きな陽子に3
次共鳴が励起され、かつ、クロマティシティが補正され
る。出射用デフレクター位置における安定限界は、クロ
マティシティの補正により、陽子の運動量によらずエミ
ッタンスεと同じ大きさになる。また、六極電磁石5,
6が、ベータトロン振動の位相差が5π/3である位置
に配置されているので、K5,K6によらず安定限界の向
きは一定に保たれる。
By the control based on the control signals A 1 and A 2 ,
Magnetic fields having different strengths are excited in the sextupole electromagnets 5 and 6. For this reason, the
The second resonance is excited and the chromaticity is corrected. The stability limit at the exit deflector position becomes the same as the emittance ε regardless of the momentum of the proton due to the correction of the chromaticity. In addition, the hexapole electromagnet 5,
Since 6 is arranged at a position where the phase difference of betatron oscillation is 5π / 3, the direction of the stability limit is kept constant regardless of K 5 and K 6 .

【0057】ところで、出射ビームの径は、陽子が位相
空間における出射用デフレクターの電極30i,30o
を横切る縦軸x′方向の距離dで表される。図3に示す
ように、それぞれの陽子が同じ安定限界を持っていて
も、出射軌跡が異なる場合、この距離dが大きくなり、
出射ビームの径は大きい。
By the way, as for the diameter of the outgoing beam, the electrodes 30i, 30o of the outgoing deflector in the phase space where the protons are in phase space are used.
It is represented by the distance d in the direction of the vertical axis x'that intersects As shown in FIG. 3, even if each of the protons has the same stability limit, the distance d becomes large when the emission trajectories are different,
The diameter of the emitted beam is large.

【0058】しかし、本実施例では、すべての陽子につ
いて、中心軌道を結んだ直線の勾配と出射軌跡の勾配と
が同じで、かつ、安定限界の大きさが同じあるから、図
2(b)に示されるように、すべての陽子について位相
空間における出射軌跡が重なり、出射軌跡の範囲dが小
さくなるので、出射ビームの径は小さい。
However, in this embodiment, for all the protons, the gradient of the straight line connecting the central orbits and the gradient of the exit trajectory are the same, and the magnitude of the stability limit is the same, so that FIG. As shown in, the output trajectories in the phase space overlap for all protons, and the range d of the output trajectories becomes small, so the diameter of the output beam is small.

【0059】次に、六極電磁石5,6の励磁とともに、
高周波電場印加用電極7によって陽子のベータトロン振
動の周期に同期する高周波電場を水平方向に印加する。
陽子は高周波電場からエネルギーを受け取り徐々に振幅
が増大する。
Next, with the excitation of the sextupole electromagnets 5 and 6,
A high frequency electric field is applied in the horizontal direction by the high frequency electric field applying electrode 7 in synchronization with the period of the betatron oscillation of the proton.
Protons receive energy from the high-frequency electric field and gradually increase in amplitude.

【0060】安定限界を越えた陽子は、共鳴を起こして
急激にベータトロン振動振幅を増加する。
Protons exceeding the stability limit resonate and rapidly increase the betatron oscillation amplitude.

【0061】出射用デフレクター8の電極間に入った陽
子はビームとして円形加速器の外へ取り出される。この
とき、どの陽子も、異なる運動量を持っているが、同じ
大きさの安定限界を持つから、安定限界を形成した時点
で失われる陽子や、出射終了時までに安定限界に達しな
い陽子がほとんどないので、出射効率がよい。また、安
定限界はビームの出射開始から終了まで一定であるか
ら、全ての陽子について、同じ条件下で出射されるの
で、出射ビームの質が安定である。
The protons entered between the electrodes of the deflector 8 for extraction are taken out of the circular accelerator as a beam. At this time, all protons have different momentums, but since they have the same stability limit, most of the protons that are lost when the stability limit is formed and those that do not reach the stability limit by the end of emission Therefore, the emission efficiency is good. Further, since the stability limit is constant from the start to the end of beam emission, all the protons are emitted under the same conditions, so the quality of the emitted beam is stable.

【0062】さらに、すべての陽子について位相空間に
おける出射軌跡が重なるので、径の小さい出射ビームが
得られる。
Further, since the emission loci in the phase space overlap for all protons, an emission beam with a small diameter can be obtained.

【0063】真空ダクト10内を周回する陽子ビームが
所定の時間出射されると、シーケンス制御部111はビ
ーム取り出し終了の信号を磁場強度制御器112に出力
する。磁場強度制御器112は六極電磁石用電源12,
13に制御信号Bを出力する。六極電磁石用電源12,
13は電流の供給を止め、陽子ビームの出射を終了す
る。
When the proton beam circulating in the vacuum duct 10 is emitted for a predetermined time, the sequence control unit 111 outputs a beam extraction completion signal to the magnetic field intensity controller 112. The magnetic field strength controller 112 is a power supply 12 for a sextupole electromagnet,
The control signal B is output to 13. Power supply for sextupole magnet 12,
At 13, the current supply is stopped and the emission of the proton beam is completed.

【0064】本実施例によれば、ベータトロン振動の位
相差が5π/3である位置に配置されている六極電磁石
5,6が、制御装置11の制御によって、異なる強さの
磁場を励起することにより、全ての荷電粒子が、前記磁
場によらず向きが一定で、運動量によらず大きさが同じ
安定限界を持つようになるので、出射効率が良くビーム
を安定に得られる。さらに、すべての陽子について位相
空間における出射軌跡が重なるので、径の小さい出射ビ
ームが得られる。
According to this embodiment, the sextupole electromagnets 5 and 6 arranged at the position where the phase difference of the betatron vibration is 5π / 3 excites magnetic fields of different strength under the control of the controller 11. By doing so, all charged particles have the same direction regardless of the magnetic field and have the same stability limit in size regardless of the momentum, so that the extraction efficiency is good and the beam can be stably obtained. Further, since the emission loci in the phase space overlap for all protons, an emission beam with a small diameter can be obtained.

【0065】また、六極電磁石5,6が回転対称である
位置に配置されているので、クロマティシティの補正は
六極電磁石5,6が励起する磁場の強さの和に依存し、
安定限界の大きさは六極電磁石5,6が励起する磁場の
強さの差に依存する。従って、クロマティシティの補正
および安定限界の大きさについては、六極電磁石5,6
が励起する磁場の強さのみを制御すればよいので、制御
が容易である。
Further, since the sextupole electromagnets 5 and 6 are arranged at positions which are rotationally symmetric, the chromaticity correction depends on the sum of the magnetic field strengths excited by the sextupole electromagnets 5 and 6,
The size of the stability limit depends on the difference in the strength of the magnetic fields excited by the sextupole electromagnets 5 and 6. Therefore, regarding the correction of chromaticity and the size of the stability limit, the hexapole electromagnets 5, 6
Since it is necessary to control only the strength of the magnetic field excited by, the control is easy.

【0066】また、制御装置が六極電磁石5,6が励起
する磁場の強さをそれぞれ異なる値に制御するので、共
鳴励起、及びクロマティシティの補正を2台の六極電磁
石で行うことができる。従って、六極電磁石の数を減少
できるので、円形加速器を小型化できる。
Further, since the control device controls the strengths of the magnetic fields excited by the sextupole electromagnets 5 and 6 to different values, resonance excitation and correction of chromaticity can be performed by two sextupole electromagnets. . Therefore, since the number of sextupole magnets can be reduced, the circular accelerator can be downsized.

【0067】また、四極電磁石2,3の励磁量を調整し
て、陽子ビームのベータトロン振動の水平方向チューン
νxを1.67にすることと、六極電磁石5,6を励磁す
ることは、同時に行ってもよい。
Further, by adjusting the excitation amounts of the quadrupole electromagnets 2 and 3, the horizontal tune ν x of the betatron oscillation of the proton beam is set to 1.67 and the hexapole electromagnets 5 and 6 are excited. , You may go at the same time.

【0068】また、主要電磁石である偏向電磁石と四極
電磁石との繰り返して配置されている円形加速器におい
て、繰り返しの単位が左右対称な配置構造であるとき、
その円形加速器は鏡映対称性を持つといい、鏡映対称で
ある位置においては、回転対称である位置と同様に、ベ
ータトロン振動のパラメータは同じである。このとき、
本実施例の「180度の回転対称」に替えて、「鏡映対
称」の位置に2台の六極電磁石を配置してもよい。
Further, in a circular accelerator in which a bending electromagnet, which is a main electromagnet, and a quadrupole electromagnet are repeatedly arranged, when the repeating unit has a bilaterally symmetrical arrangement structure,
The circular accelerator is said to have mirror symmetry, and at the position of mirror symmetry, the betatron oscillation parameters are the same as at the position of rotational symmetry. At this time,
Instead of the “180 ° rotational symmetry” in this embodiment, two hexapole electromagnets may be arranged at the “mirror symmetry” position.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明の請求項1の円形加速器によれ
ば、ベータトロン振動の位相差がnπ/3(nは奇数)
で、かつ、出射用デフレクターとのベータトロン振動の
位相差φが、設計軌道に沿ったビーム進行方向の座標を
sとし、出射用デフレクター位置でのベータトロン関数
をβ,分散関数をη,分散関数の微分をη′としたと
き、
According to the circular accelerator of claim 1 of the present invention, the phase difference of betatron oscillation is nπ / 3 (n is an odd number).
And the phase difference φ of the betatron oscillation with the output deflector is s, where s is the coordinate in the beam traveling direction along the design trajectory, β is the betatron function at the position of the output deflector, η is the dispersion function, and dispersion When the derivative of the function is η ′,

【0070】[0070]

【数7】 (Equation 7)

【0071】(ただし、θ=(4m±1)π/6、mは
(φ−π/2)<θ<(φ+π/2)を満たす整数)を
満たす位置に配置されている2台の六極電磁石が、制御
装置によって異なる値に制御される強さの磁場を励起
し、全ての荷電粒子が、前記磁場によらず向きが一定
で、運動量によらず大きさが同じ安定限界を持つように
なり、出射するすべての荷電粒子の軌道が重なるので、
出射効率が良く径の小さいビームを安定に得られ、ま
た、共鳴励起、及びクロマティシティの補正を2台の六
極電磁石により行い、六極電磁石の数を減少できるの
で、円形加速器を小型化できる。
(Where, θ = (4m ± 1) π / 6, where m is an integer satisfying (φ−π / 2) <θ <(φ + π / 2)). A polar electromagnet excites a magnetic field of a strength controlled to a different value by the control device, and all charged particles have a constant direction regardless of the magnetic field and have the same stability limit regardless of momentum. And the orbits of all outgoing charged particles overlap,
A beam with a small diameter can be stably obtained with good extraction efficiency, and resonance excitation and correction of chromaticity are performed by two sextupole electromagnets, and the number of sextupole electromagnets can be reduced, so the circular accelerator can be miniaturized. .

【0072】本発明の請求項2の円形加速器によれば、
2台の六極電磁石は請求項1の配置で、かつ、回転対称
である位置に配置されているので、請求項1の円形加速
器と同様の作用により、請求項1の円形加速器と同様の
効果を得るとともに、回転対称位置におけるビームのベ
ータトロン振動のパラメータは同じで、クロマティシテ
ィは2台の六極電磁石が励起する磁場の強さの和に依存
し、安定限界の大きさは2台の六極電磁石が励起する磁
場の強さの差に依存するので、クロマティシティの補正
および安定限界の大きさについては、六極電磁石5,6
が励起する磁場の強さのみを制御すればよく、制御が容
易である。
According to the circular accelerator of claim 2 of the present invention,
Since the two hexapole electromagnets are arranged in the positions of claim 1 and at positions which are rotationally symmetric, the same effect as the circular accelerator of claim 1 can be obtained by the same operation as that of the circular accelerator of claim 1. And the parameters of the betatron oscillation of the beam at the rotationally symmetric position are the same, the chromaticity depends on the sum of the magnetic field strengths excited by the two sextupole magnets, and the size of the stability limit is two. Since it depends on the difference in the strength of the magnetic field excited by the sextupole electromagnet, for the correction of chromaticity and the size of the stability limit, the sextupole electromagnets 5, 6 are used.
It is sufficient to control only the strength of the magnetic field excited by, and the control is easy.

【0073】本発明の請求項3の円形加速器によれば、
2台の六極電磁石は請求項1の配置で、かつ、鏡映対称
である位置に配置されているので、請求項2の円形加速
器と同様の作用により、請求項2の円形加速器と同様の
効果を得る。
According to the circular accelerator of claim 3 of the present invention,
Since the two hexapole electromagnets are arranged according to claim 1 and at positions that are mirror-symmetrical to each other, the same operation as that of the circular accelerator according to claim 2 causes the same effect as that of the circular accelerator according to claim 2. Get the effect.

【0074】請求項4のビームの出射方法によれば、ベ
ータトロン振動をn次共鳴状態にして荷電粒子を出射す
る際に、出射用デフレクター位置の位相空間における前
記ビーム中の第1の荷電粒子の安定限界の中心と、前記
第1の荷電粒子の運動量と異なる運動量を持つ第2の荷
電粒子の安定限界の中心とを結んだ直線の傾きが、前記
第2の荷電粒子がn周回ごとに前記位相空間に描く軌跡
の傾きと等しいので、出射する前記ビームの径が小さく
なる。
According to the beam extraction method of claim 4, when the betatron oscillation is brought into the nth resonance state and the charged particles are emitted, the first charged particles in the beam in the phase space at the extraction deflector position. Of the stability limit of the first charged particle and the center of the stability limit of the second charged particle having a momentum different from the momentum of the first charged particle, the slope of the straight line is Since the inclination of the trajectory drawn in the phase space is the same, the diameter of the emitted beam becomes small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の円形加速器を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a circular accelerator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】位相空間における安定限界と出射軌跡を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a stability limit and an output trajectory in a phase space.

【図3】位相空間における安定限界と出射軌跡を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a stability limit and an output trajectory in a phase space.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…偏向電磁石、2…収束用四極電磁石、3…発散用四
極電磁石、4…高周波加速空胴、5,6…六極電磁石、
7…高周波電場印加用電極、8…出射用デフレクター、
9…入射装置、10…真空ダクト、11…制御装置、1
2,13…六極電磁石用電源、111…シーケンス制御
部、112…磁場強度制御器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bending electromagnet, 2 ... Focusing quadrupole electromagnet, 3 ... Divergence quadrupole electromagnet, 4 ... High frequency acceleration cavity, 5, 6 ... Hexapole electromagnet,
7 ... Electrode for applying high frequency electric field, 8 ... Deflector for emission,
9 ... Incident device, 10 ... Vacuum duct, 11 ... Control device, 1
2, 13 ... Power supply for sextupole electromagnet, 111 ... Sequence control unit, 112 ... Magnetic field strength controller.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ベータトロン振動の位相差がnπ/3(n
は奇数)で、かつ、出射用デフレクターとのベータトロ
ン振動の位相差φが、設計軌道に沿ったビーム進行方向
の座標をsとし、出射用デフレクター位置でのベータト
ロン関数をβ,分散関数をη,分散関数の微分をη′と
したとき、 【数1】 (ただし、θ=(4m±1)π/6、mは(φ−π/
2)<θ<(φ+π/2)を満たす整数)を満たす位置
に配置され、電流が供給されることにより磁場を励起す
る2台の6極電磁石と、前記2台の6極電磁石が励起す
る前記磁場の強さを異なる値に制御する制御装置とを備
えることを特徴とする円形加速器。
1. A phase difference of betatron oscillation is nπ / 3 (n
Is the odd number), and the phase difference φ of the betatron oscillation with the deflector for extraction is the coordinate of the beam traveling direction along the design orbit, s is the betatron function at the deflector position for emission, and the dispersion function is If η and the derivative of the dispersion function are η ′, then (However, θ = (4m ± 1) π / 6, and m is (φ−π /
(2) An integer satisfying <θ <(φ + π / 2)), and two 6-pole electromagnets that excite a magnetic field by supplying a current and the two 6-pole electromagnets excite. A circular accelerator comprising: a controller for controlling the strength of the magnetic field to different values.
【請求項2】前記2台の六極電磁石が配置される位置
は、回転対称である請求項1の円形加速器。
2. The circular accelerator according to claim 1, wherein the positions where the two hexapole electromagnets are arranged are rotationally symmetrical.
【請求項3】前記回転対称に替えて鏡映対称である請求
項2の円形加速器。
3. The circular accelerator according to claim 2, which has a mirror symmetry instead of the rotational symmetry.
【請求項4】円形加速器を周回するビームのチューンを
整数±m/n(m/nは既約分数)に近付け、ベータト
ロン振動をn次共鳴状態にして、前記ビームを出射する
ビームの出射方法において、 出射用デフレクター位置の位相空間における、前記ビー
ム中の第1の荷電粒子の中心軌道と、前記第1の荷電粒
子の運動量と異なる運動量を持つ第2の荷電粒子の中心
軌道とを結んだ直線の傾きが、前記第2の荷電粒子がn
周回ごとに前記位相空間に描く軌跡の傾きと等しいこと
を特徴とするビームの出射方法。
4. A beam radiating the beam which circulates around a circular accelerator is brought close to an integer ± m / n (m / n is an irreducible fraction) to bring the betatron oscillation into an nth resonance state, and the beam is emitted. In the method, a central orbit of a first charged particle in the beam and a central orbit of a second charged particle having a momentum different from the momentum of the first charged particle in the phase space at the exit deflector position are connected. The inclination of the straight line is such that the second charged particle is n
A method of emitting a beam, wherein the inclination is equal to the trajectory drawn in the phase space for each orbit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0994638A1 (en) * 1998-10-16 2000-04-19 Hitachi, Ltd. Charged-particle beam ejection method and apparatus using the method
KR100702478B1 (en) * 2006-02-14 2007-04-03 한국원자력연구소 A circular-shaped ion beam irradiation method using scott transformer and the apparatus thereof

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