JPH10270199A - 超電導加速器 - Google Patents
超電導加速器Info
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- JPH10270199A JPH10270199A JP7406097A JP7406097A JPH10270199A JP H10270199 A JPH10270199 A JP H10270199A JP 7406097 A JP7406097 A JP 7406097A JP 7406097 A JP7406097 A JP 7406097A JP H10270199 A JPH10270199 A JP H10270199A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、駆動機構及び貫通口から超電導電
磁石に熱負荷が加わるのを防止し、超電導電磁石の冷却
の負荷を軽減することを目的とするものである。 【解決手段】 超電導電磁石２が形成する円環の軸線方
向に沿って延びる貫通口１１をヨーク４に設け、この貫
通口１１を通して駆動機構１２を配置することにより、
真空容器１に駆動機構１２のための貫通口を設ける必要
がなくなった。
磁石に熱負荷が加わるのを防止し、超電導電磁石の冷却
の負荷を軽減することを目的とするものである。 【解決手段】 超電導電磁石２が形成する円環の軸線方
向に沿って延びる貫通口１１をヨーク４に設け、この貫
通口１１を通して駆動機構１２を配置することにより、
真空容器１に駆動機構１２のための貫通口を設ける必要
がなくなった。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば陽子線な
どの荷電粒子線を高エネルギに加速する超電導加速器に
関するものである。
どの荷電粒子線を高エネルギに加速する超電導加速器に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１５は例えば「14th Cyclotron and T
heir Application」第１２頁に示された従来の超電導サ
イクロトロン装置の軌道平面における断面図である。図
において、１は真空容器、２は真空容器１内に収容され
荷電粒子を円形に加速するための磁界を発生する超電導
電磁石、３は超電導電磁石２の内側に設けられ、加速中
の荷電粒子を集束するための磁界を形成する相互作用手
段（ポールチップ）、４は真空容器１及び相互作用手段
３を覆うヨークであり、このヨーク４は、荷電粒子軌道
平面上の磁場強度の調整や装置外への磁場漏洩の抑制を
行う。
heir Application」第１２頁に示された従来の超電導サ
イクロトロン装置の軌道平面における断面図である。図
において、１は真空容器、２は真空容器１内に収容され
荷電粒子を円形に加速するための磁界を発生する超電導
電磁石、３は超電導電磁石２の内側に設けられ、加速中
の荷電粒子を集束するための磁界を形成する相互作用手
段（ポールチップ）、４は真空容器１及び相互作用手段
３を覆うヨークであり、このヨーク４は、荷電粒子軌道
平面上の磁場強度の調整や装置外への磁場漏洩の抑制を
行う。
【０００３】５は超電導電磁石２と相互作用手段３との
間に設けられている磁気チャネル、６は真空容器１及び
ヨーク４を貫通して超電導電磁石２の径方向へ延びる貫
通口、７は貫通口６を貫通して磁気チャネル５に接続さ
れており、超電導電磁石２の径方向への磁気チャネル５
の位置調整を装置外から行うための駆動機構、８は加速
された荷電粒子を装置外に取り出すための荷電粒子取出
口、９は装置外に取り出すための蹴り角を荷電粒子に与
える静電デフレクタである。
間に設けられている磁気チャネル、６は真空容器１及び
ヨーク４を貫通して超電導電磁石２の径方向へ延びる貫
通口、７は貫通口６を貫通して磁気チャネル５に接続さ
れており、超電導電磁石２の径方向への磁気チャネル５
の位置調整を装置外から行うための駆動機構、８は加速
された荷電粒子を装置外に取り出すための荷電粒子取出
口、９は装置外に取り出すための蹴り角を荷電粒子に与
える静電デフレクタである。
【０００４】次に、動作について説明する。荷電粒子
は、超電導サイクロトロン装置のほぼ中心部に入射され
た後、所定のエネルギまで加速される。このとき、荷電
粒子は、超電導電磁石２の発生する磁場や相互作用手段
３及びヨーク４で調節された磁場によって、ほぼ円形の
軌道をとる。また、加速中のエネルギの増大に伴い、荷
電粒子の軌道半径は中心部から螺旋状に大きくなる。
は、超電導サイクロトロン装置のほぼ中心部に入射され
た後、所定のエネルギまで加速される。このとき、荷電
粒子は、超電導電磁石２の発生する磁場や相互作用手段
３及びヨーク４で調節された磁場によって、ほぼ円形の
軌道をとる。また、加速中のエネルギの増大に伴い、荷
電粒子の軌道半径は中心部から螺旋状に大きくなる。
【０００５】所定のエネルギまで加速された荷電粒子
は、所定の軌道上に設置された静電デフレクタ９に入射
し、静電デフレクタ９が生じる電場の力を受けて加速軌
道から離脱する。加速軌道から離脱した荷電粒子は、次
に磁気チャネル５に入射し、磁気チャネル５の磁場で集
束力及び偏向力を受け、荷電粒子取出口８から装置外へ
取り出される。上記の過程において、荷電粒子を効率良
く取り出すため、駆動機構７によりビーム軌道上で磁気
チャネル５の位置が調整される。
は、所定の軌道上に設置された静電デフレクタ９に入射
し、静電デフレクタ９が生じる電場の力を受けて加速軌
道から離脱する。加速軌道から離脱した荷電粒子は、次
に磁気チャネル５に入射し、磁気チャネル５の磁場で集
束力及び偏向力を受け、荷電粒子取出口８から装置外へ
取り出される。上記の過程において、荷電粒子を効率良
く取り出すため、駆動機構７によりビーム軌道上で磁気
チャネル５の位置が調整される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の超電導サイクロトロン装置においては、駆動機
構７のための貫通口６が真空容器１を貫通しているた
め、貫通口６及び駆動機構７からの輻射熱等の熱負荷が
超電導電磁石２の低温部に加わり、超電導電磁石２の冷
却に余分な負荷が必要となるという問題点があった。
た従来の超電導サイクロトロン装置においては、駆動機
構７のための貫通口６が真空容器１を貫通しているた
め、貫通口６及び駆動機構７からの輻射熱等の熱負荷が
超電導電磁石２の低温部に加わり、超電導電磁石２の冷
却に余分な負荷が必要となるという問題点があった。
【０００７】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、磁気チャネル
の駆動機構及び貫通口から超電導電磁石に熱負荷が加わ
るのを防止し、超電導電磁石の冷却の負荷を軽減するこ
とができる超電導加速器を得ることを目的とする。
ることを課題としてなされたものであり、磁気チャネル
の駆動機構及び貫通口から超電導電磁石に熱負荷が加わ
るのを防止し、超電導電磁石の冷却の負荷を軽減するこ
とができる超電導加速器を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る超
電導加速器は、真空容器と、この真空容器内に収容さ
れ、荷電粒子を円形に加速するための磁界を発生する超
電導電磁石と、この超電導電磁石の内側に配置され、超
電導電磁石の磁場強度を変動させる相互作用手段と、超
電導電磁石が形成する円環の軸線方向に沿って延びる貫
通口を有し、真空容器及び相互作用手段を覆うヨーク
と、このヨーク内の超電導電磁石と相互作用手段との間
に設けられている磁気チャネルと、貫通口を貫通してお
り、超電導電磁石の径方向への磁気チャネルの位置を調
整するための駆動機構とを備えたものである。
電導加速器は、真空容器と、この真空容器内に収容さ
れ、荷電粒子を円形に加速するための磁界を発生する超
電導電磁石と、この超電導電磁石の内側に配置され、超
電導電磁石の磁場強度を変動させる相互作用手段と、超
電導電磁石が形成する円環の軸線方向に沿って延びる貫
通口を有し、真空容器及び相互作用手段を覆うヨーク
と、このヨーク内の超電導電磁石と相互作用手段との間
に設けられている磁気チャネルと、貫通口を貫通してお
り、超電導電磁石の径方向への磁気チャネルの位置を調
整するための駆動機構とを備えたものである。
【０００９】請求項２の発明に係る超電導加速器は、真
空容器と、この真空容器内に収容され、荷電粒子を加速
するための磁界を発生する超電導電磁石と、加速された
荷電粒子を取り出す荷電粒子取出口と、加速された荷電
粒子を荷電粒子取出口へ導く磁気チャネルと、荷電粒子
取出口に設けられ、磁気チャネルの位置を調整するため
の駆動機構とを備えたものである。
空容器と、この真空容器内に収容され、荷電粒子を加速
するための磁界を発生する超電導電磁石と、加速された
荷電粒子を取り出す荷電粒子取出口と、加速された荷電
粒子を荷電粒子取出口へ導く磁気チャネルと、荷電粒子
取出口に設けられ、磁気チャネルの位置を調整するため
の駆動機構とを備えたものである。
【００１０】請求項３の発明に係る超電導加速器は、歯
車が設けられており軸線を中心に回転させることにより
磁気チャネルを移動させる剛体軸を有する駆動機構を用
いたものである。
車が設けられており軸線を中心に回転させることにより
磁気チャネルを移動させる剛体軸を有する駆動機構を用
いたものである。
【００１１】請求項４の発明に係る超電導加速器は、超
音波モータを有する駆動機構を用いたものである。
音波モータを有する駆動機構を用いたものである。
【００１２】請求項５の発明に係る超電導加速器は、熱
磁気モータを有する駆動機構を用いたものである。
磁気モータを有する駆動機構を用いたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による超
電導サイクロトロン装置の断面図である。図において、
１は真空容器、２は真空容器１内に収容され荷電粒子を
円形に加速するための磁界を発生する超電導電磁石、３
は超電導電磁石２が形成する円環の内側に設けられ、加
速中の荷電粒子を集束するための磁界を形成する相互作
用手段（ポールチップ）、４は真空容器１及び相互作用
手段３を覆うヨークであり、このヨーク４は、荷電粒子
軌道平面上の磁場強度の調整や装置外への磁場漏洩の抑
制を行う。
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による超
電導サイクロトロン装置の断面図である。図において、
１は真空容器、２は真空容器１内に収容され荷電粒子を
円形に加速するための磁界を発生する超電導電磁石、３
は超電導電磁石２が形成する円環の内側に設けられ、加
速中の荷電粒子を集束するための磁界を形成する相互作
用手段（ポールチップ）、４は真空容器１及び相互作用
手段３を覆うヨークであり、このヨーク４は、荷電粒子
軌道平面上の磁場強度の調整や装置外への磁場漏洩の抑
制を行う。
【００１４】５は超電導電磁石２と相互作用手段３との
間に設けられている磁気チャネル、１１はヨーク４を貫
通して超電導電磁石２が形成する円環の軸線方向に沿っ
て延びる貫通口、１２は貫通口１１を通してヨーク４の
内側へ挿入され、超電導電磁石２の径方向への磁気チャ
ネル５の位置調整を装置外から行うための駆動機構であ
る。他の構成は、図１５とほぼ同様である。
間に設けられている磁気チャネル、１１はヨーク４を貫
通して超電導電磁石２が形成する円環の軸線方向に沿っ
て延びる貫通口、１２は貫通口１１を通してヨーク４の
内側へ挿入され、超電導電磁石２の径方向への磁気チャ
ネル５の位置調整を装置外から行うための駆動機構であ
る。他の構成は、図１５とほぼ同様である。
【００１５】図２は図１の要部を拡大して示す断面図、
図３は図２の要部平面図である。図において、１３は相
互作用手段３に固定されているレール、１４はレール１
３に案内されて超電導電磁石２の径方向へ往復動可能な
支持台であり、この支持台１４には、磁気チャネル５を
構成する鉄バーが支持されている。１５は軸１６を中心
に回転可能に相互作用手段３に設けられ、回転により支
持台１４を往復動させる歯車、１７は貫通口１１を通し
てヨーク４内に挿入されている剛体軸であり、この剛体
軸１７には、歯車１５と噛み合う歯車１７ａが設けられ
ている。また、この例における駆動機構１２は、レール
１３，支持台１４，歯車１５，軸１６及び剛体軸１７を
有している。
図３は図２の要部平面図である。図において、１３は相
互作用手段３に固定されているレール、１４はレール１
３に案内されて超電導電磁石２の径方向へ往復動可能な
支持台であり、この支持台１４には、磁気チャネル５を
構成する鉄バーが支持されている。１５は軸１６を中心
に回転可能に相互作用手段３に設けられ、回転により支
持台１４を往復動させる歯車、１７は貫通口１１を通し
てヨーク４内に挿入されている剛体軸であり、この剛体
軸１７には、歯車１５と噛み合う歯車１７ａが設けられ
ている。また、この例における駆動機構１２は、レール
１３，支持台１４，歯車１５，軸１６及び剛体軸１７を
有している。
【００１６】次に、動作について説明する。荷電粒子
は、超電導サイクロトロン装置のほぼ中心部に入射され
た後、所定のエネルギまで加速される。このとき、荷電
粒子は、超電導電磁石２の発生する磁場や相互作用手段
３及びヨーク４で調節された磁場によって、ほぼ円形の
軌道をとる。また、加速中のエネルギの増大に伴い、荷
電粒子の軌道半径は中心部から螺旋状に大きくなる。
は、超電導サイクロトロン装置のほぼ中心部に入射され
た後、所定のエネルギまで加速される。このとき、荷電
粒子は、超電導電磁石２の発生する磁場や相互作用手段
３及びヨーク４で調節された磁場によって、ほぼ円形の
軌道をとる。また、加速中のエネルギの増大に伴い、荷
電粒子の軌道半径は中心部から螺旋状に大きくなる。
【００１７】所定のエネルギまで加速された荷電粒子
は、所定の軌道上に設置された静電デフレクタ９（図１
５）に入射し、静電デフレクタ９が生じる電場の力を受
けて加速軌道から離脱する。加速軌道から離脱した荷電
粒子は、次に磁気チャネル５に入射し、磁気チャネル５
の磁場で集束力及び偏向力を受け、荷電粒子取出口８
（図１５）から装置外へ取り出される。上記の過程にお
いて、荷電粒子を効率良く取り出すため、駆動機構１２
によりビーム軌道上で磁気チャネル５の位置が調整され
る。
は、所定の軌道上に設置された静電デフレクタ９（図１
５）に入射し、静電デフレクタ９が生じる電場の力を受
けて加速軌道から離脱する。加速軌道から離脱した荷電
粒子は、次に磁気チャネル５に入射し、磁気チャネル５
の磁場で集束力及び偏向力を受け、荷電粒子取出口８
（図１５）から装置外へ取り出される。上記の過程にお
いて、荷電粒子を効率良く取り出すため、駆動機構１２
によりビーム軌道上で磁気チャネル５の位置が調整され
る。
【００１８】次に、駆動機構１２の動作について説明す
る。ヨーク３の外部から剛体軸１７を回転させると、歯
車１７ａと噛み合う歯車１５が軸１６を中心として回転
する。この歯車１５の回転により、支持台１４がレール
１３に沿って摺動する。従って、剛体軸１７の回転方向
に応じて、磁気チャネル５が超電導電磁石２の径方向内
側及び外側へ移動される。
る。ヨーク３の外部から剛体軸１７を回転させると、歯
車１７ａと噛み合う歯車１５が軸１６を中心として回転
する。この歯車１５の回転により、支持台１４がレール
１３に沿って摺動する。従って、剛体軸１７の回転方向
に応じて、磁気チャネル５が超電導電磁石２の径方向内
側及び外側へ移動される。
【００１９】このような超電導サイクロトロン装置で
は、超電導電磁石２が形成する円環の軸線方向に沿って
貫通口１１が設けられているため、真空容器１を貫通す
ることなく駆動機構１２を配置することができ、従って
超電導電磁石２の低温部への熱侵入を低減して、超電導
電磁石２の冷却の負荷を軽減することができる。
は、超電導電磁石２が形成する円環の軸線方向に沿って
貫通口１１が設けられているため、真空容器１を貫通す
ることなく駆動機構１２を配置することができ、従って
超電導電磁石２の低温部への熱侵入を低減して、超電導
電磁石２の冷却の負荷を軽減することができる。
【００２０】実施の形態２．次に、図４はこの発明の実
施の形態２による超電導サイクロトロン装置の要部断面
図、図５は図４の要部平面図である。図において、２１
は相互作用手段３に固定されている支持体、２２は歯車
１５の両面に対向するように支持体２１及び相互作用手
段３に固定されている圧電素子、２３は圧電素子２２の
表面に固定されているとともに歯車１５の両面に接して
いる弾性体、２４は圧電素子２２に接続されている導体
であり、この導体２４は、貫通口１１（図１）を通して
ヨーク４（図１）外へ引き出されている。２５はレール
１３，支持台１４，歯車１５，軸１６，支持体２１，圧
電素子２２，弾性体２３及び導体２４を有する駆動機構
である。また、超音波モータは、圧電素子２２，弾性体
２３，導体２４及び歯車１５を有している。他の構成
は、実施の形態１と同様である。
施の形態２による超電導サイクロトロン装置の要部断面
図、図５は図４の要部平面図である。図において、２１
は相互作用手段３に固定されている支持体、２２は歯車
１５の両面に対向するように支持体２１及び相互作用手
段３に固定されている圧電素子、２３は圧電素子２２の
表面に固定されているとともに歯車１５の両面に接して
いる弾性体、２４は圧電素子２２に接続されている導体
であり、この導体２４は、貫通口１１（図１）を通して
ヨーク４（図１）外へ引き出されている。２５はレール
１３，支持台１４，歯車１５，軸１６，支持体２１，圧
電素子２２，弾性体２３及び導体２４を有する駆動機構
である。また、超音波モータは、圧電素子２２，弾性体
２３，導体２４及び歯車１５を有している。他の構成
は、実施の形態１と同様である。
【００２１】次に、動作について説明する。導体２４を
通して圧電素子２２に高周波を加えると、圧電素子２２
が振動し、この振動が弾性体２３の表面に加えられる。
このような振動により発生した弾性波は、弾性体２３の
表面を伝搬され、弾性体２３と歯車１５との間の摩擦に
より（いわゆる超音波モータの駆動原理により）歯車１
５が回転される。この歯車１５の回転により、支持台１
４がレール１３に沿って摺動し、磁気チャネル５が超電
導電磁石２の径方向へ移動される。
通して圧電素子２２に高周波を加えると、圧電素子２２
が振動し、この振動が弾性体２３の表面に加えられる。
このような振動により発生した弾性波は、弾性体２３の
表面を伝搬され、弾性体２３と歯車１５との間の摩擦に
より（いわゆる超音波モータの駆動原理により）歯車１
５が回転される。この歯車１５の回転により、支持台１
４がレール１３に沿って摺動し、磁気チャネル５が超電
導電磁石２の径方向へ移動される。
【００２２】このような超電導サイクロトロン装置で
は、超電導電磁石２が形成する円環の軸線方向に沿って
貫通口１１が設けられており、この貫通口１１を通して
導体２４がヨーク４内に導入されているため、真空容器
１を貫通することなく駆動機構２５を配置することがで
き、従って超電導電磁石２の低温部への熱侵入を低減し
て、超電導電磁石２の冷却の負荷を軽減することができ
る。
は、超電導電磁石２が形成する円環の軸線方向に沿って
貫通口１１が設けられており、この貫通口１１を通して
導体２４がヨーク４内に導入されているため、真空容器
１を貫通することなく駆動機構２５を配置することがで
き、従って超電導電磁石２の低温部への熱侵入を低減し
て、超電導電磁石２の冷却の負荷を軽減することができ
る。
【００２３】実施の形態３．次に、図６はこの発明の実
施の形態３による超電導サイクロトロン装置の要部断面
図、図７は図６の要部平面図である。図において、２６
は歯車１５に円周方向に並べて固定されている感温性の
複数の磁性片であり、これらの磁性片２６は、キュリー
温度以上に加熱されると磁性を失う性質を有している。
２７ａ，２７ｂは各歯車２６に対してそれぞれ一対ずつ
対向して設けられ磁性片２６を加熱するヒータであり、
これらのヒータ２７ａ，２７ｂは、例えば無誘導巻電磁
石からなっている。２８はヒータ２７ａ，２７ｂにそれ
ぞれ接続されている複数の導体であり、これらの導体２
８は、貫通口１１（図１）を通してヨーク４（図１）外
へ引き出されている。
施の形態３による超電導サイクロトロン装置の要部断面
図、図７は図６の要部平面図である。図において、２６
は歯車１５に円周方向に並べて固定されている感温性の
複数の磁性片であり、これらの磁性片２６は、キュリー
温度以上に加熱されると磁性を失う性質を有している。
２７ａ，２７ｂは各歯車２６に対してそれぞれ一対ずつ
対向して設けられ磁性片２６を加熱するヒータであり、
これらのヒータ２７ａ，２７ｂは、例えば無誘導巻電磁
石からなっている。２８はヒータ２７ａ，２７ｂにそれ
ぞれ接続されている複数の導体であり、これらの導体２
８は、貫通口１１（図１）を通してヨーク４（図１）外
へ引き出されている。
【００２４】２９は相互作用手段３に固定されている支
持体、３０は歯車１５の側面に対向して支持体２９に取
り付けられている永久磁石、３１はレール１３，支持台
１４，歯車１５，軸１６，磁性片２６，ヒータ２７ａ，
２７ｂ，導体２８，支持体２９及び永久磁石３０を有す
る駆動機構である。また、熱磁気モータは、磁性片２
６，ヒータ２７ａ，２７ｂ，導体２８及び永久磁石３０
を有している。他の構成は、実施の形態１と同様であ
る。
持体、３０は歯車１５の側面に対向して支持体２９に取
り付けられている永久磁石、３１はレール１３，支持台
１４，歯車１５，軸１６，磁性片２６，ヒータ２７ａ，
２７ｂ，導体２８，支持体２９及び永久磁石３０を有す
る駆動機構である。また、熱磁気モータは、磁性片２
６，ヒータ２７ａ，２７ｂ，導体２８及び永久磁石３０
を有している。他の構成は、実施の形態１と同様であ
る。
【００２５】次に、動作について説明する。導体２８を
介して例えばヒータ２７ａに通電し、対向する磁性片２
６をキュリー温度以上に加熱すると、加熱された磁性片
２６が磁性を失い、磁性を有する磁性片２６が永久磁石
３０により吸引される。これにより、歯車１５が回転さ
れ、吸引された磁性片２６が加熱されて磁性を失う。こ
のように、いわゆる熱磁気モータの駆動原理により、磁
性片２６が連続して吸引され、歯車１５が連続して回転
される。また、加熱領域を通過した磁性片２６は、再加
熱に至るまでの過程で冷却されて磁性を回復する。
介して例えばヒータ２７ａに通電し、対向する磁性片２
６をキュリー温度以上に加熱すると、加熱された磁性片
２６が磁性を失い、磁性を有する磁性片２６が永久磁石
３０により吸引される。これにより、歯車１５が回転さ
れ、吸引された磁性片２６が加熱されて磁性を失う。こ
のように、いわゆる熱磁気モータの駆動原理により、磁
性片２６が連続して吸引され、歯車１５が連続して回転
される。また、加熱領域を通過した磁性片２６は、再加
熱に至るまでの過程で冷却されて磁性を回復する。
【００２６】上記のような歯車１５の回転により、支持
台１４がレール１３に沿って摺動し、磁気チャネル５が
超電導電磁石２の径方向へ移動される。また、歯車１５
は、ヒータ２７ａに通電することにより図７の反時計方
向へ回転され、ヒータ２７ｂに通電することにより図７
の時計方向へ回転される。
台１４がレール１３に沿って摺動し、磁気チャネル５が
超電導電磁石２の径方向へ移動される。また、歯車１５
は、ヒータ２７ａに通電することにより図７の反時計方
向へ回転され、ヒータ２７ｂに通電することにより図７
の時計方向へ回転される。
【００２７】このような超電導サイクロトロン装置で
は、超電導電磁石２が形成する円環の軸線方向に沿って
貫通口１１が設けられており、この貫通口１１を通して
導体２８がヨーク４内に導入されているため、真空容器
１を貫通することなく駆動機構３１を配置することがで
き、従って超電導電磁石２の低温部への熱侵入を低減し
て、超電導電磁石２の冷却の負荷を軽減することができ
る。また、ヒータ２７ａ，２７ｂを無誘導巻電磁石で構
成することにより、磁気チャネル５を安定して駆動する
ことができ、駆動機構３１の信頼性を向上させることが
できる。
は、超電導電磁石２が形成する円環の軸線方向に沿って
貫通口１１が設けられており、この貫通口１１を通して
導体２８がヨーク４内に導入されているため、真空容器
１を貫通することなく駆動機構３１を配置することがで
き、従って超電導電磁石２の低温部への熱侵入を低減し
て、超電導電磁石２の冷却の負荷を軽減することができ
る。また、ヒータ２７ａ，２７ｂを無誘導巻電磁石で構
成することにより、磁気チャネル５を安定して駆動する
ことができ、駆動機構３１の信頼性を向上させることが
できる。
【００２８】実施の形態４．次に、図８はこの発明の実
施の形態４による超電導サイクロトロン装置の軌道平面
における断面図である。図において、８は加速された荷
電粒子を装置外に取り出すための荷電粒子取出口、９は
装置外に取り出すための蹴り角を荷電粒子に与える静電
デフレクタ、３２は荷電粒子取出口８を通してヨーク４
の内側へ挿入され、超電導電磁石２の径方向への磁気チ
ャネル５の位置調整を装置外から行うための駆動機構で
ある。
施の形態４による超電導サイクロトロン装置の軌道平面
における断面図である。図において、８は加速された荷
電粒子を装置外に取り出すための荷電粒子取出口、９は
装置外に取り出すための蹴り角を荷電粒子に与える静電
デフレクタ、３２は荷電粒子取出口８を通してヨーク４
の内側へ挿入され、超電導電磁石２の径方向への磁気チ
ャネル５の位置調整を装置外から行うための駆動機構で
ある。
【００２９】図９は図８の駆動機構３２を示す構成図、
図１０は図９の要部平面図である。図において、３３は
荷電粒子取出口８内に固定されているレール、３４はレ
ール３３に案内されて超電導電磁石２の径方向へ往復動
可能な支持台であり、この支持台３４には、磁気チャネ
ル５を構成する鉄バーが支持されている。３５は荷電粒
子取出口８内に軸３６を中心に回転可能に設けられ、回
転により支持台３４を往復動させる歯車、３７は荷電粒
子取出口８を通してヨーク４内に挿入されている剛体軸
であり、この剛体軸３７には、歯車３５と噛み合う歯車
３７ａが設けられている。また、この例における駆動機
構３２は、レール３３，支持台３４，歯車３５，軸３６
及び剛体軸３７を有している。
図１０は図９の要部平面図である。図において、３３は
荷電粒子取出口８内に固定されているレール、３４はレ
ール３３に案内されて超電導電磁石２の径方向へ往復動
可能な支持台であり、この支持台３４には、磁気チャネ
ル５を構成する鉄バーが支持されている。３５は荷電粒
子取出口８内に軸３６を中心に回転可能に設けられ、回
転により支持台３４を往復動させる歯車、３７は荷電粒
子取出口８を通してヨーク４内に挿入されている剛体軸
であり、この剛体軸３７には、歯車３５と噛み合う歯車
３７ａが設けられている。また、この例における駆動機
構３２は、レール３３，支持台３４，歯車３５，軸３６
及び剛体軸３７を有している。
【００３０】次に、動作について説明する。ヨーク３の
外部から剛体軸３７を回転させると、歯車３７ａと噛み
合う歯車３５が軸３６を中心として回転する。この歯車
３５の回転により、支持台３４がレール３３に沿って摺
動する。従って、剛体軸３７の回転方向に応じて、磁気
チャネル５が超電導電磁石２の径方向内側及び外側へ移
動される。
外部から剛体軸３７を回転させると、歯車３７ａと噛み
合う歯車３５が軸３６を中心として回転する。この歯車
３５の回転により、支持台３４がレール３３に沿って摺
動する。従って、剛体軸３７の回転方向に応じて、磁気
チャネル５が超電導電磁石２の径方向内側及び外側へ移
動される。
【００３１】このような超電導サイクロトロン装置で
は、荷電粒子取出口８を利用して駆動機構３２をヨーク
４内に導入しているため、駆動機構３２のための貫通口
を真空容器１に設けられる必要がなく、従って超電導電
磁石２の低温部への熱侵入を低減して、超電導電磁石２
の冷却の負荷を軽減することができる。また、荷電粒子
取出口８の径は、駆動機構３２のためにやや大きくする
必要があるが、個別の貫通口を真空容器１に設ける場合
に比べれば、熱侵入量は低減する。
は、荷電粒子取出口８を利用して駆動機構３２をヨーク
４内に導入しているため、駆動機構３２のための貫通口
を真空容器１に設けられる必要がなく、従って超電導電
磁石２の低温部への熱侵入を低減して、超電導電磁石２
の冷却の負荷を軽減することができる。また、荷電粒子
取出口８の径は、駆動機構３２のためにやや大きくする
必要があるが、個別の貫通口を真空容器１に設ける場合
に比べれば、熱侵入量は低減する。
【００３２】実施の形態５．次に、図１１はこの発明の
実施の形態５による超電導サイクロトロン装置の要部を
示す構成図、図１２は図１１の要部平面図である。図に
おいて、４１は荷電粒子取出口８内に固定されている支
持体、４２は歯車３５の両面に対向するように支持体４
１に固定されている圧電素子、４３は圧電素子４２の表
面に固定されているとともに歯車３５の両面に接してい
る弾性体、４４は圧電素子４２に接続されている導体で
あり、この導体４４は、荷電粒子取出口８を通してヨー
ク４外へ引き出されている。４５はレール３３，支持台
３４，歯車３５，軸３６，支持体４１，圧電素子４２，
弾性体４３及び導体４４を有する駆動機構である。ま
た、超音波モータは、圧電素子４２，弾性体４３，導体
４４及び歯車３５を有している。
実施の形態５による超電導サイクロトロン装置の要部を
示す構成図、図１２は図１１の要部平面図である。図に
おいて、４１は荷電粒子取出口８内に固定されている支
持体、４２は歯車３５の両面に対向するように支持体４
１に固定されている圧電素子、４３は圧電素子４２の表
面に固定されているとともに歯車３５の両面に接してい
る弾性体、４４は圧電素子４２に接続されている導体で
あり、この導体４４は、荷電粒子取出口８を通してヨー
ク４外へ引き出されている。４５はレール３３，支持台
３４，歯車３５，軸３６，支持体４１，圧電素子４２，
弾性体４３及び導体４４を有する駆動機構である。ま
た、超音波モータは、圧電素子４２，弾性体４３，導体
４４及び歯車３５を有している。
【００３３】次に、動作について説明する。導体４４を
通して圧電素子４２に高周波を加えると、圧電素子４２
が振動し、この振動が弾性体４３の表面に加えられる。
このような振動により発生した弾性波は、弾性体４３の
表面を伝搬され、弾性体４３と歯車３５との間の摩擦に
より（いわゆる超音波モータの駆動原理により）歯車３
５が回転される。この歯車３５の回転により、支持台３
４がレール３３に沿って摺動し、磁気チャネル５が超電
導電磁石２の径方向へ移動される。
通して圧電素子４２に高周波を加えると、圧電素子４２
が振動し、この振動が弾性体４３の表面に加えられる。
このような振動により発生した弾性波は、弾性体４３の
表面を伝搬され、弾性体４３と歯車３５との間の摩擦に
より（いわゆる超音波モータの駆動原理により）歯車３
５が回転される。この歯車３５の回転により、支持台３
４がレール３３に沿って摺動し、磁気チャネル５が超電
導電磁石２の径方向へ移動される。
【００３４】このような超電導サイクロトロン装置で
は、荷電粒子取出口８を通して導体４４がヨーク４内に
導入されているため、真空容器１を個別に貫通すること
なく駆動機構４５を配置することができ、従って超電導
電磁石２の低温部への熱侵入を低減して、超電導電磁石
２の冷却の負荷を軽減することができる。
は、荷電粒子取出口８を通して導体４４がヨーク４内に
導入されているため、真空容器１を個別に貫通すること
なく駆動機構４５を配置することができ、従って超電導
電磁石２の低温部への熱侵入を低減して、超電導電磁石
２の冷却の負荷を軽減することができる。
【００３５】実施の形態６．次に、図１３はこの発明の
実施の形態６による超電導サイクロトロン装置の要部を
示す構成図、図１４は図１３の要部平面図である。図に
おいて、４６は歯車３５に円周方向に並べて固定されて
いる感温性の複数の磁性片であり、これらの磁性片４６
は、キュリー温度以上に加熱されると磁性を失う性質を
有している。４７ａ，４７ｂは各歯車２６に対してそれ
ぞれ対向して設けられ磁性片４６を加熱するヒータであ
り、これらのヒータ４７ａ，４７ｂは、例えば無誘導巻
電磁石からなっている。４８はヒータ４７ａ，４７ｂに
それぞれ接続されている複数の導体であり、これらの導
体４８は、荷電粒子取出口８を通してヨーク４外へ引き
出されている。
実施の形態６による超電導サイクロトロン装置の要部を
示す構成図、図１４は図１３の要部平面図である。図に
おいて、４６は歯車３５に円周方向に並べて固定されて
いる感温性の複数の磁性片であり、これらの磁性片４６
は、キュリー温度以上に加熱されると磁性を失う性質を
有している。４７ａ，４７ｂは各歯車２６に対してそれ
ぞれ対向して設けられ磁性片４６を加熱するヒータであ
り、これらのヒータ４７ａ，４７ｂは、例えば無誘導巻
電磁石からなっている。４８はヒータ４７ａ，４７ｂに
それぞれ接続されている複数の導体であり、これらの導
体４８は、荷電粒子取出口８を通してヨーク４外へ引き
出されている。
【００３６】４９は荷電粒子取出口８内に固定されてい
る支持体、５０は歯車３５の側面に対向して支持体４９
に取り付けられている永久磁石、５１はレール３３，支
持台３４，歯車３５，軸３６，磁性片４６，ヒータ４７
ａ，４７ｂ，導体４８，支持体４９及び永久磁石５０を
有する駆動機構である。また、熱磁気モータは、磁性片
４６，ヒータ４７ａ，４７ｂ，導体４８及び永久磁石５
０を有している。
る支持体、５０は歯車３５の側面に対向して支持体４９
に取り付けられている永久磁石、５１はレール３３，支
持台３４，歯車３５，軸３６，磁性片４６，ヒータ４７
ａ，４７ｂ，導体４８，支持体４９及び永久磁石５０を
有する駆動機構である。また、熱磁気モータは、磁性片
４６，ヒータ４７ａ，４７ｂ，導体４８及び永久磁石５
０を有している。
【００３７】次に、動作について説明する。導体４８を
介して例えばヒータ４７ａに通電し、対向する磁性片４
６をキュリー温度以上に加熱すると、加熱された磁性片
４６が磁性を失い、磁性を有する磁性片４６が永久磁石
５０により吸引される。これにより、歯車３５が回転さ
れ、吸引された磁性片４６が加熱されて磁性を失う。こ
のように、いわゆる熱磁気モータの駆動原理により、磁
性片４６が連続して吸引され、歯車３５が連続して回転
される。また、加熱領域を通過した磁性片４６は、再加
熱に至るまでの過程で冷却されて磁性を回復する。
介して例えばヒータ４７ａに通電し、対向する磁性片４
６をキュリー温度以上に加熱すると、加熱された磁性片
４６が磁性を失い、磁性を有する磁性片４６が永久磁石
５０により吸引される。これにより、歯車３５が回転さ
れ、吸引された磁性片４６が加熱されて磁性を失う。こ
のように、いわゆる熱磁気モータの駆動原理により、磁
性片４６が連続して吸引され、歯車３５が連続して回転
される。また、加熱領域を通過した磁性片４６は、再加
熱に至るまでの過程で冷却されて磁性を回復する。
【００３８】上記のような歯車３５の回転により、支持
台３４がレール３３に沿って摺動し、磁気チャネル５が
超電導電磁石２の径方向へ移動される。また、ヒータ４
７ａ，４７ｂに選択的に通電することにより、磁気チャ
ネル５の移動方向が切り替えられる。
台３４がレール３３に沿って摺動し、磁気チャネル５が
超電導電磁石２の径方向へ移動される。また、ヒータ４
７ａ，４７ｂに選択的に通電することにより、磁気チャ
ネル５の移動方向が切り替えられる。
【００３９】このような超電導サイクロトロン装置で
は、荷電粒子取出口８を通して導体４８がヨーク４内に
導入されているため、真空容器１を個別に貫通すること
なく駆動機構５１を配置することができ、従って超電導
電磁石２の低温部への熱侵入を低減して、超電導電磁石
２の冷却の負荷を軽減することができる。また、ヒータ
４７ａ，４７ｂを無誘導巻電磁石で構成することによ
り、磁気チャネル５を安定して駆動することができ、駆
動機構５１の信頼性を向上させることができる。
は、荷電粒子取出口８を通して導体４８がヨーク４内に
導入されているため、真空容器１を個別に貫通すること
なく駆動機構５１を配置することができ、従って超電導
電磁石２の低温部への熱侵入を低減して、超電導電磁石
２の冷却の負荷を軽減することができる。また、ヒータ
４７ａ，４７ｂを無誘導巻電磁石で構成することによ
り、磁気チャネル５を安定して駆動することができ、駆
動機構５１の信頼性を向上させることができる。
【００４０】実施の形態７．なお、上記実施の形態３，
６では、磁性片２６，４６を永久磁石３０，５０で吸引
したが、駆動機構の配置を最適化することで、永久磁石
の発生する磁場をサイクロトロン自体の発生する磁場で
代用することができる。即ち、永久磁石は省略可能であ
る。
６では、磁性片２６，４６を永久磁石３０，５０で吸引
したが、駆動機構の配置を最適化することで、永久磁石
の発生する磁場をサイクロトロン自体の発生する磁場で
代用することができる。即ち、永久磁石は省略可能であ
る。
【００４１】また、上記の例では超電導サイクロトロン
装置について示したが、他の超電導加速器にもこの発明
は適用できる。
装置について示したが、他の超電導加速器にもこの発明
は適用できる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
超電導加速器は、超電導電磁石が形成する円環の軸線方
向に沿って延びる貫通口をヨークに設け、この貫通口を
通して駆動機構を配置したので、真空容器に駆動機構の
ための貫通口を設ける必要がなくなり、駆動機構及び貫
通口から超電導電磁石に熱負荷が加わるのを防止し、超
電導電磁石の冷却の負荷を軽減することができる。
超電導加速器は、超電導電磁石が形成する円環の軸線方
向に沿って延びる貫通口をヨークに設け、この貫通口を
通して駆動機構を配置したので、真空容器に駆動機構の
ための貫通口を設ける必要がなくなり、駆動機構及び貫
通口から超電導電磁石に熱負荷が加わるのを防止し、超
電導電磁石の冷却の負荷を軽減することができる。
【００４３】請求項２の発明の超電導加速器は、荷電粒
子取出口に磁気チャネルの駆動機構を設けたので、真空
容器に駆動機構だけのための貫通口を設ける必要がなく
なり、駆動機構及び貫通口から超電導電磁石に熱負荷が
加わるのを防止し、超電導電磁石の冷却の負荷を軽減す
ることができる。
子取出口に磁気チャネルの駆動機構を設けたので、真空
容器に駆動機構だけのための貫通口を設ける必要がなく
なり、駆動機構及び貫通口から超電導電磁石に熱負荷が
加わるのを防止し、超電導電磁石の冷却の負荷を軽減す
ることができる。
【００４４】請求項３の発明の超電導加速器は、歯車が
設けられており軸線を中心に回転させることにより磁気
チャネルを移動させる剛体軸を有する駆動機構を用いた
ので、簡単な構造により、磁気チャネルの位置を容易に
調整することができる。
設けられており軸線を中心に回転させることにより磁気
チャネルを移動させる剛体軸を有する駆動機構を用いた
ので、簡単な構造により、磁気チャネルの位置を容易に
調整することができる。
【００４５】請求項４の発明の超電導加速器は、超音波
モータを有する駆動機構を用いたので、真空容器に専用
の貫通口を設けることなく、導体を配線することで低温
部への熱負荷の増加を防止することができる。
モータを有する駆動機構を用いたので、真空容器に専用
の貫通口を設けることなく、導体を配線することで低温
部への熱負荷の増加を防止することができる。
【００４６】請求項５の発明の超電導加速器は、熱磁気
モータを有する駆動機構を用いたので、真空容器に専用
の貫通口を設けることなく、導体を配線することで低温
部への熱負荷の増加を防止することができる。
モータを有する駆動機構を用いたので、真空容器に専用
の貫通口を設けることなく、導体を配線することで低温
部への熱負荷の増加を防止することができる。
【図１】 この発明の実施の形態１による超電導サイク
ロトロン装置の断面図である。
ロトロン装置の断面図である。
【図２】 図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】 図２の要部平面図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による超電導サイク
ロトロン装置の要部断面図である。
ロトロン装置の要部断面図である。
【図５】 図４の要部平面図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による超電導サイク
ロトロン装置の要部断面図である。
ロトロン装置の要部断面図である。
【図７】 図６の要部平面図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による超電導サイク
ロトロン装置の軌道平面における断面図である。
ロトロン装置の軌道平面における断面図である。
【図９】 図８の駆動機構を示す構成図である。
【図１０】 図９の要部平面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態５による超電導サイ
クロトロン装置の要部を示す構成図である。
クロトロン装置の要部を示す構成図である。
【図１２】 図１１の要部平面図である。
【図１３】 この発明の実施の形態６による超電導サイ
クロトロン装置の要部を示す構成図である。
クロトロン装置の要部を示す構成図である。
【図１４】 図１３の要部平面図である。
【図１５】 従来の超電導サイクロトロン装置の一例の
軌道平面における断面図である。
軌道平面における断面図である。
１ 真空容器、２ 超電導電磁石、３ 相互作用手段、
４ ヨーク、５ 磁気チャネル、８ 荷電粒子取出口、
１１ 貫通口、１２，２５，３１，３２，４５，５１
駆動機構、１７，３７ 剛体軸。
４ ヨーク、５ 磁気チャネル、８ 荷電粒子取出口、
１１ 貫通口、１２，２５，３１，３２，４５，５１
駆動機構、１７，３７ 剛体軸。
Claims (5)
- 【請求項１】 真空容器と、 この真空容器内に収容され、荷電粒子を円形に加速する
ための磁界を発生する超電導電磁石と、 この超電導電磁石の内側に配置され、上記超電導電磁石
の磁場強度を変動させる相互作用手段と、 上記超電導電磁石が形成する円環の軸線方向に沿って延
びる貫通口を有し、上記真空容器及び上記相互作用手段
を覆うヨークと、 このヨーク内の上記超電導電磁石と上記相互作用手段と
の間に設けられている磁気チャネルと、 上記貫通口を貫通しており、上記超電導電磁石の径方向
への上記磁気チャネルの位置を調整するための駆動機構
とを備えていることを特徴とする超電導加速器。 - 【請求項２】 真空容器と、 この真空容器内に収容され、荷電粒子を加速するための
磁界を発生する超電導電磁石と、 加速された荷電粒子を取り出す荷電粒子取出口と、 加速された荷電粒子を上記荷電粒子取出口へ導く磁気チ
ャネルと、 上記荷電粒子取出口に設けられ、上記磁気チャネルの位
置を調整するための駆動機構とを備えていることを特徴
とする超電導加速器。 - 【請求項３】 駆動機構は、歯車が設けられており軸線
を中心に回転させることにより磁気チャネルを移動させ
る剛体軸を有していることを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の超電導加速器。 - 【請求項４】 駆動機構は、超音波モータを有している
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超電導
加速器。 - 【請求項５】 駆動機構は、熱磁気モータを有している
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超電導
加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7406097A JPH10270199A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 超電導加速器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7406097A JPH10270199A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 超電導加速器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270199A true JPH10270199A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13536286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7406097A Pending JPH10270199A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 超電導加速器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270199A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012134146A (ja) * | 2010-12-23 | 2012-07-12 | General Electric Co <Ge> | 電気機械的モータを有する粒子加速器並びにその動作及び製造方法 |
| JP2014241217A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 住友重機械工業株式会社 | サイクロトロン |
| KR101648972B1 (ko) * | 2015-06-01 | 2016-08-19 | 한국원자력연구원 | 입자 가속기용 전자석 구동 장치 |
| CN106102298A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-11-09 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于紧凑型超导回旋加速器引出系统的中高压馈入管 |
| CN106132062A (zh) * | 2016-08-26 | 2016-11-16 | 中国原子能科学研究院 | 超导回旋加速器主真空室与低温恒温器合二为一的结构 |
| JP2021034308A (ja) * | 2019-08-28 | 2021-03-01 | 住友重機械工業株式会社 | サイクロトロン |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP7406097A patent/JPH10270199A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112449476A (zh) * | 2019-08-28 | 2021-03-05 | 住友重机械工业株式会社 | 回旋加速器 |
| CN112449476B (zh) * | 2019-08-28 | 2024-03-08 | 住友重机械工业株式会社 | 回旋加速器 |
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