JPS61208800A - 電子加速器用磁場発生装置 - Google Patents
電子加速器用磁場発生装置Info
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- JPS61208800A JPS61208800A JP61048168A JP4816886A JPS61208800A JP S61208800 A JPS61208800 A JP S61208800A JP 61048168 A JP61048168 A JP 61048168A JP 4816886 A JP4816886 A JP 4816886A JP S61208800 A JPS61208800 A JP S61208800A
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/08—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means
- G21K1/093—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means by magnetic means
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、湾曲区間と直線区間を含む軌道に沿って荷
電粒子全加速する加速器に必要な磁場を発生する装置に
関する。
電粒子全加速する加速器に必要な磁場を発生する装置に
関する。
この種の装置には粒子を軌道上に集束する補助巻線が設
けられているが、この種の磁場発生装置は例えば文献「
ニュークリア インスッルメンツアンド メソツズ（Ｎ
ｕｃｌｅａｒ ＩｎｓｔｒｕｍｅｘｔｓａｎｄＭｅｔｈ
ｏｄｓ ｌ Ｊ Ｖｏｌ、、２０３． Ｉ ９８２．
ｐ−１〜５に記載され公知である。
けられているが、この種の磁場発生装置は例えば文献「
ニュークリア インスッルメンツアンド メソツズ（Ｎ
ｕｃｌｅａｒ ＩｎｓｔｒｕｍｅｘｔｓａｎｄＭｅｔｈ
ｏｄｓ ｌ Ｊ Ｖｏｌ、、２０３． Ｉ ９８２．
ｐ−１〜５に記載され公知である。
マイクロトロンとも呼ばれている小型の円形電子加速器
により常伝導巻線を使用して約１００ＭｅＶまでの粒子
エネルギーに達することができる。この加速器はレース
・トラック・マイクロトロンとしても実現可能であって
、その場合粒子軌道はそれぞれ一つの１８００偏向磁石
を備える二つの半円区間とその間にある二つの直線区間
から構成される前記文献ｖｏ１． １７７、 １９８０
． ｐ、４１１−４１６、同ｖｏ１．２０４． ｌ
９８２． ｐ、 １へ２０番照）。
により常伝導巻線を使用して約１００ＭｅＶまでの粒子
エネルギーに達することができる。この加速器はレース
・トラック・マイクロトロンとしても実現可能であって
、その場合粒子軌道はそれぞれ一つの１８００偏向磁石
を備える二つの半円区間とその間にある二つの直線区間
から構成される前記文献ｖｏ１． １７７、 １９８０
． ｐ、４１１−４１６、同ｖｏ１．２０４． ｌ
９８２． ｐ、 １へ２０番照）。
目標とする電子エネルギーＹ１００ＭｅＶ 程度から例
えば７００ＭｅＶ まで高めるためには粒子軌道の寸
法が不変であるとき磁場の強さを高くする必要がある。
えば７００ＭｅＶ まで高めるためには粒子軌道の寸
法が不変であるとき磁場の強さを高くする必要がある。
このような磁場の増強は超伝導磁石の使用によって達成
される。しかし非常ζ二低い磁場において低エネルギー
の電子をマイクロトロンに注入すると、超伝導電磁石巻
線を備えるものであっても加速期間中の電子の損失を低
く抑えるためには一連の妨害磁場発生源に注目する必要
がある。加速期間の開始に当って例えば１００ ｋｅＶ
の低いエネルギーをもって注入された電子Ｃ二対する磁
場の強さは軌道の曲率半径が例えばＯ，Ｓ Ｓのとき約
２．２１ＢＴに過ぎない。このよう１：低い磁場の場合
あるいは磁場変化速度が高い場合にも、妨害磁場発生源
（＝よって磁場の乱れの許容限界を超える危険が生ずる
。即ち微弱な集束作用の下に電子ビームを誘導できるた
めにはこの場合磁場Ｃ：対して約１０−” のｓｉ（４
Ｂ／Ｂ０中１０−ｓ ） が必ｉとなるから、加速期間
の開始時（−は磁場’ｉｏ、００２１Ｔまで精確に調整
しなければならない。これに対して磁場を乱す外部磁場
としては、０．０６ＳＴの地磁気の外に電磁石装置自体
に含まれるパラ磁性、フェリ磁性又は強磁性の部品３；
よるものが考えられる。電磁石装置の金属部品又はその
電気導体のうず電流も同様に磁場を乱す原因となる。更
に超伝導巻線の導体内の遮蔽電流又は導体内に凍結され
た磁束もこの種の妨害源となる。
される。しかし非常ζ二低い磁場において低エネルギー
の電子をマイクロトロンに注入すると、超伝導電磁石巻
線を備えるものであっても加速期間中の電子の損失を低
く抑えるためには一連の妨害磁場発生源に注目する必要
がある。加速期間の開始に当って例えば１００ ｋｅＶ
の低いエネルギーをもって注入された電子Ｃ二対する磁
場の強さは軌道の曲率半径が例えばＯ，Ｓ Ｓのとき約
２．２１ＢＴに過ぎない。このよう１：低い磁場の場合
あるいは磁場変化速度が高い場合にも、妨害磁場発生源
（＝よって磁場の乱れの許容限界を超える危険が生ずる
。即ち微弱な集束作用の下に電子ビームを誘導できるた
めにはこの場合磁場Ｃ：対して約１０−” のｓｉ（４
Ｂ／Ｂ０中１０−ｓ ） が必ｉとなるから、加速期間
の開始時（−は磁場’ｉｏ、００２１Ｔまで精確に調整
しなければならない。これに対して磁場を乱す外部磁場
としては、０．０６ＳＴの地磁気の外に電磁石装置自体
に含まれるパラ磁性、フェリ磁性又は強磁性の部品３；
よるものが考えられる。電磁石装置の金属部品又はその
電気導体のうず電流も同様に磁場を乱す原因となる。更
に超伝導巻線の導体内の遮蔽電流又は導体内に凍結され
た磁束もこの種の妨害源となる。
上記のような妨害源Ｃ二よって生ずる難点を例えば妨害
磁場の遮蔽又は補償によって避けることは既に試みられ
ている。例えば常伝導の銅コイル？使用する公知電子加
速器では、鉄の磁束復帰路による遮蔽効果の実験が行わ
れた。更にうず電流全抑圧するため電磁石の鉄心を積層
構造とすることも公知である。場合によっては磁石装置
の鉄材のヒステレシスループを再現性良く反復させるた
め磁場を反転させることも可能である。
磁場の遮蔽又は補償によって避けることは既に試みられ
ている。例えば常伝導の銅コイル？使用する公知電子加
速器では、鉄の磁束復帰路による遮蔽効果の実験が行わ
れた。更にうず電流全抑圧するため電磁石の鉄心を積層
構造とすることも公知である。場合によっては磁石装置
の鉄材のヒステレシスループを再現性良く反復させるた
め磁場を反転させることも可能である。
粒子が比較的低いエネルギーｔもって加速器の軌道に注
入されなければならない場合ζ：、比較的大きな粒子流
を作ろうとすれば別の難点が生ずる。
入されなければならない場合ζ：、比較的大きな粒子流
を作ろうとすれば別の難点が生ずる。
即ちこの場合には個々の粒子間に作用する反発力が比較
的大きくなり粒子流が発散するようになる。このことか
ら粒子流馨集束する手段を追加する必要が生ずる。前記
の文献（Ｎｕｃｌ、 Ｉｎ５ｔｒ。
的大きくなり粒子流が発散するようになる。このことか
ら粒子流馨集束する手段を追加する必要が生ずる。前記
の文献（Ｎｕｃｌ、 Ｉｎ５ｔｒ。
ａｎｄ Ｍｅｔｈ、 ） に記載されている電子加速
器では、それぞれ一つの双極磁場発生用の主巻線と粒子
集塊用の補助巻線を備える１８０°偏向電磁石が設けら
れている。更に粒子軌道の直線区間（−は集束用のソレ
ノイド系が設けられる。しかし公知の電磁石装置の常伝
導偏向磁石は精確な磁場形成のためにその鉄心が対応し
て曲げられた粒子軌道の湾曲区間を包囲するから、そこ
で放出されるシンクロトロン放射は利用できない。
器では、それぞれ一つの双極磁場発生用の主巻線と粒子
集塊用の補助巻線を備える１８０°偏向電磁石が設けら
れている。更に粒子軌道の直線区間（−は集束用のソレ
ノイド系が設けられる。しかし公知の電磁石装置の常伝
導偏向磁石は精確な磁場形成のためにその鉄心が対応し
て曲げられた粒子軌道の湾曲区間を包囲するから、そこ
で放出されるシンクロトロン放射は利用できない。
特に極伝導偏向磁石を使用する場合（＝低エネルギー粒
子線Ｃ：及ぼされる妨害効果を考えて公知の加速器では
、高い磁場レベルＣ：おいて始めて粒子が高エネルギー
ｔもって注入される。これＣ二よって上記の妨害効果は
問題にする必要のないものＣ二なる。しかしこのような
加速器の操作には前置加速器を必要とし高価となる。
子線Ｃ：及ぼされる妨害効果を考えて公知の加速器では
、高い磁場レベルＣ：おいて始めて粒子が高エネルギー
ｔもって注入される。これＣ二よって上記の妨害効果は
問題にする必要のないものＣ二なる。しかしこのような
加速器の操作には前置加速器を必要とし高価となる。
この発明の目的は、冒頭に挙げた粒子加速器用の磁場発
生装置を改良して前置加速器を必要とすることなく比較
的大きな荷電粒子流を比較的高１．）エネルギーレベル
ペ例えば電子の場合数百ＭｅＶ程度まで加速できるよう
にすることにある。
生装置を改良して前置加速器を必要とすることなく比較
的大きな荷電粒子流を比較的高１．）エネルギーレベル
ペ例えば電子の場合数百ＭｅＶ程度まで加速できるよう
にすることにある。
この目的は、粒子軌道の湾曲区間の少くとも一つにおい
て補助巻線を加速期間中粒子を集束する四極子トリプレ
ットを形成する電気導体装置とし、その巻ロン粒子軌道
平面の両側に配置することＣ二よって達成される。
て補助巻線を加速期間中粒子を集束する四極子トリプレ
ットを形成する電気導体装置とし、その巻ロン粒子軌道
平面の両側に配置することＣ二よって達成される。
荷電粒子集束用として３個の四極子巻線が前後に並べら
れた四極子トリプレットと呼ばれている系は一般Ｃ；よ
く知られている。例えば前記文献（Ｎｕｃｌ、 Ｉｎａ
ｔｒ、ａｎｄ Ｍｅｔｈ、） ｖｏｌ、 １２１． １
９７４、ｐ、５２５〜５３２（＝記載されている粒子線
誘導系では、上記の四極子トリブリットが多数粒子軌道
の直線区間に装置されている。これらの四極子トリプレ
ットによって二倍テレスコープ型ビーム誘導系を構成す
ることも可能である。この系はそれぞれ二つの四輪子ト
リプレットを含み、それらは特定の長さを持つ互に等し
いドリフト区間によって対称的に取り囲まれている。各
基の四極子トリプレットは水平フォー力ツシング面と垂
直フォー力ッシング面がビーム誘導方向において前（＝
置かれたドリフト区間の起点又は後に置かれたドリフト
区間の終点（ニ一致するように電気的（−励起される。
れた四極子トリプレットと呼ばれている系は一般Ｃ；よ
く知られている。例えば前記文献（Ｎｕｃｌ、 Ｉｎａ
ｔｒ、ａｎｄ Ｍｅｔｈ、） ｖｏｌ、 １２１． １
９７４、ｐ、５２５〜５３２（＝記載されている粒子線
誘導系では、上記の四極子トリブリットが多数粒子軌道
の直線区間に装置されている。これらの四極子トリプレ
ットによって二倍テレスコープ型ビーム誘導系を構成す
ることも可能である。この系はそれぞれ二つの四輪子ト
リプレットを含み、それらは特定の長さを持つ互に等し
いドリフト区間によって対称的に取り囲まれている。各
基の四極子トリプレットは水平フォー力ツシング面と垂
直フォー力ッシング面がビーム誘導方向において前（＝
置かれたドリフト区間の起点又は後に置かれたドリフト
区間の終点（ニ一致するように電気的（−励起される。
れる。
この発明Ｃ：よる磁場発生装置の構成の持つ長所は、少
くとも一つの四極子トリプレットを設けて低エネルギー
の粒子を軌道上Ｃ：集束することにより粒子時６：電子
の加速じ際して約２１１ａＴから１００ｓ’ｌ’の間の
磁場の発生に超伝導偏向電磁も使用できることである。
くとも一つの四極子トリプレットを設けて低エネルギー
の粒子を軌道上Ｃ：集束することにより粒子時６：電子
の加速じ際して約２１１ａＴから１００ｓ’ｌ’の間の
磁場の発生に超伝導偏向電磁も使用できることである。
その際四極子トリプレットを構成する導体装置の巻線の
特殊の設置によりシンクロトロン放射の外部放出は妨害
されない。
特殊の設置によりシンクロトロン放射の外部放出は妨害
されない。
、この発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項以
下Ｃ：示されている。
下Ｃ：示されている。
図面を参照してこの発明を更に詳細に説明する。
この発明による磁場発生装置は特に公知のレース・トラ
ック・マイクロトロンに使用されるものである。この加
速器Ｃ二必要なダイポール偏向磁石は湾曲粒子軌道に対
応して半円形に曲げられている「アイ・イー・イー・イ
ー トランザクションズ ニュークリア サイ１：／
ス（Ｉ ＥＥＥ Ｔｒａｎｓ。
ック・マイクロトロンに使用されるものである。この加
速器Ｃ二必要なダイポール偏向磁石は湾曲粒子軌道に対
応して半円形に曲げられている「アイ・イー・イー・イ
ー トランザクションズ ニュークリア サイ１：／
ス（Ｉ ＥＥＥ Ｔｒａｎｓ。
Ｎｕａｌ、８ｃｉ、 ） Ｊ ｖｏｌ、 ＮＳ−３０，
Ａ４． １９８３年８月ｐ、２５３１〜２５３３）。粒
子の最終エネルギーは数百ＭｅＶ程度が望まれるから、
それに必要な強い磁場を作るため偏向磁石の主巻線は特
に超伝導材料で作られる。この発明による磁場発生装置
の構成に基きこの偏向磁石の主巻線Ｃ：よって作られる
ダイポール磁場にシンクロトロン放射の自由な放出を許
す補助巻線Ｃ：よる四極子磁場が付加される。
Ａ４． １９８３年８月ｐ、２５３１〜２５３３）。粒
子の最終エネルギーは数百ＭｅＶ程度が望まれるから、
それに必要な強い磁場を作るため偏向磁石の主巻線は特
に超伝導材料で作られる。この発明による磁場発生装置
の構成に基きこの偏向磁石の主巻線Ｃ：よって作られる
ダイポール磁場にシンクロトロン放射の自由な放出を許
す補助巻線Ｃ：よる四極子磁場が付加される。
この付加四極子磁場Ｃ二よってなお低いエネルギーレベ
ルにある加速期間初期（−おいて電子ビームの付加的の
集束が行われるから、偏向磁石には超伝導主巻線も使用
することができる。更に付加集束を行うことじより例え
ば数百ｋｅＶ程度の低い注入エネルギーで高密度の電子
流即ちマイクロ秒領域のパルス幅を持つ２０ ｍＡパル
ス電子流を直接粒子軌道に注入することができ、電子全
高いエネルギーＣ二予備加速する＠置加速器は不必要と
なる。このようにして電子加速に際して約２ ｓ’ｌ’
から１００ｍ、Ｔの間の弱い磁場に対しても超伝導偏向
電磁石を使用することができる。付加四極子磁場を作る
補助巻線は超伝導偏向電磁石の区域に設けるのが有利で
ある。この補助巻線は常伝導体と超伝導体のいずれでも
作ることができる。第１図にはこの補助巻線が図式的に
示されているが、１８０°偏向磁石の超伝導主巻線は図
を簡略Ｃ二するため除かれている。
ルにある加速期間初期（−おいて電子ビームの付加的の
集束が行われるから、偏向磁石には超伝導主巻線も使用
することができる。更に付加集束を行うことじより例え
ば数百ｋｅＶ程度の低い注入エネルギーで高密度の電子
流即ちマイクロ秒領域のパルス幅を持つ２０ ｍＡパル
ス電子流を直接粒子軌道に注入することができ、電子全
高いエネルギーＣ二予備加速する＠置加速器は不必要と
なる。このようにして電子加速に際して約２ ｓ’ｌ’
から１００ｍ、Ｔの間の弱い磁場に対しても超伝導偏向
電磁石を使用することができる。付加四極子磁場を作る
補助巻線は超伝導偏向電磁石の区域に設けるのが有利で
ある。この補助巻線は常伝導体と超伝導体のいずれでも
作ることができる。第１図にはこの補助巻線が図式的に
示されているが、１８０°偏向磁石の超伝導主巻線は図
を簡略Ｃ二するため除かれている。
この発明による補助巻線を備えた磁場発生装置の粒子軌
道を第１図に示す。このレース・トラック形の粒子軌道
は二つの湾曲区間Ａ、 、 Ａ、とその間に置かれた直
線区間Ａ１ ＋ Ａ４から構成される。湾曲区間Ａｌ
ｔ Ａｔの区域Ｃはそれぞれ一つの軌道に対応して曲
げられた電気導体構造旦又は４が設けられる。これらの
装置は粒子誘導方向に前後に配置され、電気的に結合さ
れた三つの四極千巻１ｉＪ１５，６．７又は８．．９．
１０から成るトリプレットとして作られている。両方の
四極子トリプシン）３と４は二倍テレスコープ粒子誘導
装置を構成する。この種の四極子トリプレットを含む系
自体は例えば文献「ニュークリア インスツルメンツア
ンド メソツズ（Ｎｕｃｌ、 Ｉｎａｔｒ ａｎｄＭｅ
ｔＬ）Ｊ ＶＯｌ、１２１． １９７４． ｐ、５
２５〜５３２（ユより公知である。このトリプレットに
よって粒子ビームを垂直方向と水平方向とにおいて粒子
軌道の一点に集束できることはよく知られている。
道を第１図に示す。このレース・トラック形の粒子軌道
は二つの湾曲区間Ａ、 、 Ａ、とその間に置かれた直
線区間Ａ１ ＋ Ａ４から構成される。湾曲区間Ａｌ
ｔ Ａｔの区域Ｃはそれぞれ一つの軌道に対応して曲
げられた電気導体構造旦又は４が設けられる。これらの
装置は粒子誘導方向に前後に配置され、電気的に結合さ
れた三つの四極千巻１ｉＪ１５，６．７又は８．．９．
１０から成るトリプレットとして作られている。両方の
四極子トリプシン）３と４は二倍テレスコープ粒子誘導
装置を構成する。この種の四極子トリプレットを含む系
自体は例えば文献「ニュークリア インスツルメンツア
ンド メソツズ（Ｎｕｃｌ、 Ｉｎａｔｒ ａｎｄＭｅ
ｔＬ）Ｊ ＶＯｌ、１２１． １９７４． ｐ、５
２５〜５３２（ユより公知である。このトリプレットに
よって粒子ビームを垂直方向と水平方向とにおいて粒子
軌道の一点に集束できることはよく知られている。
因示の実施例では直線区間Ａ、において平行に定る粒子
から成る電子流Ｓが四極子トリプシン）３Ｃ二よってビ
ーム３／となり、粒子軌道２の直線区間人、のほぼ中央
の点Ｐに集束される。点Ｐを通過して再び発散する粒子
ビームＳ／は四極子トリプシン）４により直線区間人、
に導かれ平行流ビームＳとなる。このように点から平行
流、平行流から点への投像な行う系は二倍テレスコープ
系と呼ばれている。この場合Ｃ：第１図に示されている
四極子コイル５． ６． ７および８，９．１０の巻回
を流れる電流の向きはそれぞれの巻回に記入された矢印
によって示されている。
から成る電子流Ｓが四極子トリプシン）３Ｃ二よってビ
ーム３／となり、粒子軌道２の直線区間人、のほぼ中央
の点Ｐに集束される。点Ｐを通過して再び発散する粒子
ビームＳ／は四極子トリプシン）４により直線区間人、
に導かれ平行流ビームＳとなる。このように点から平行
流、平行流から点への投像な行う系は二倍テレスコープ
系と呼ばれている。この場合Ｃ：第１図に示されている
四極子コイル５． ６． ７および８，９．１０の巻回
を流れる電流の向きはそれぞれの巻回に記入された矢印
によって示されている。
四極子コイルの巻回を流れる電流方向は第２因に詳細に
示されている。ここでは四極子磁場を作る電気導体構造
が透視因的Ｃ二示されているが、この四極子トリプレッ
トは例えばＭｘ図のトリプレット１である。このトリプ
レットの四極子磁場は粒子軌道平面の一方の側の平行平
面内に設けられた二つの電流導体１２と１３によって作
られる。
示されている。ここでは四極子磁場を作る電気導体構造
が透視因的Ｃ二示されているが、この四極子トリプレッ
トは例えばＭｘ図のトリプレット１である。このトリプ
レットの四極子磁場は粒子軌道平面の一方の側の平行平
面内に設けられた二つの電流導体１２と１３によって作
られる。
この構造では高エネルギーで放出されるシンクロトロン
放射の点破線１１で示された側方放射が妨害されない。
放射の点破線１１で示された側方放射が妨害されない。
因にす、、ｂ、として示されている四極子磁場がない区
域は、往路導体と復路導体の°電型なりによってバイパ
スされている。四極子磁場］ の９０°回転は導体をこの区域で交ささせること４：よ
って行われる。角度の発散？小さくするためには二つの
ドリフト区間と四極子ト、リプレットの軸方向の長さ１
ｄ、１ｑと１ｑの比１ｄ ： １ｑ ： １ｄをほぼ１
．５ ： １ ： １．５に選ぶ。トリプレットは三つ
の四極子と二つのドリフト区間を合成したものであり、
それらの長さ１ｑと１ｄの比１ｑ ： １ｄ：１ｑ：１
ｄ：１ｑは０．１２５：０．２５：０．２５：０．２５
：０．１２５になっている。この場合四極子磁場の強さ
は確実に妨害磁場を超えていなければならない。−例？
挙げれば約１０Ｍｅｖの電子エネルギーＣ対応する７Ｑ
ＩＩＴの双極子磁場には勾配が約０．１８Ｔ／Ｓの四極
子磁場が所属する。この勾配に灼しては電子軌道２との
間隔が４ ｃｔｍとしてトリプレットコイル１２乃至１
４には約７００アンペア回数が必要となる。
域は、往路導体と復路導体の°電型なりによってバイパ
スされている。四極子磁場］ の９０°回転は導体をこの区域で交ささせること４：よ
って行われる。角度の発散？小さくするためには二つの
ドリフト区間と四極子ト、リプレットの軸方向の長さ１
ｄ、１ｑと１ｑの比１ｄ ： １ｑ ： １ｄをほぼ１
．５ ： １ ： １．５に選ぶ。トリプレットは三つ
の四極子と二つのドリフト区間を合成したものであり、
それらの長さ１ｑと１ｄの比１ｑ ： １ｄ：１ｑ：１
ｄ：１ｑは０．１２５：０．２５：０．２５：０．２５
：０．１２５になっている。この場合四極子磁場の強さ
は確実に妨害磁場を超えていなければならない。−例？
挙げれば約１０Ｍｅｖの電子エネルギーＣ対応する７Ｑ
ＩＩＴの双極子磁場には勾配が約０．１８Ｔ／Ｓの四極
子磁場が所属する。この勾配に灼しては電子軌道２との
間隔が４ ｃｔｍとしてトリプレットコイル１２乃至１
４には約７００アンペア回数が必要となる。
四極子トリブレットの導体が簡単にそれぞれの偏向磁石
に利み込まれることは有利である。この事実は第３因、
第４因Ｃ二はっきり示されている。
に利み込まれることは有利である。この事実は第３因、
第４因Ｃ二はっきり示されている。
第３因は第１図に示した四極子トリプレット３を構成す
る電気導体装置の四極コイル６を図式的に示す。コイル
６は上の巻線１４と下の巻線】５から成り、これらの巻
線は粒子軌道２と偏向磁石の曲率半径Ｒが置かれている
平面Ｅの両側Ｃ二装置さてＲ軸Ｃ二当直である。巻線１
４と１５はこの発明に従い平面Ｅに対して対称的に設け
られている。
る電気導体装置の四極コイル６を図式的に示す。コイル
６は上の巻線１４と下の巻線】５から成り、これらの巻
線は粒子軌道２と偏向磁石の曲率半径Ｒが置かれている
平面Ｅの両側Ｃ二装置さてＲ軸Ｃ二当直である。巻線１
４と１５はこの発明に従い平面Ｅに対して対称的に設け
られている。
これらの巻線により粒子ビームの＋４５°集束を行なう
四極磁場が作られる。この四極磁場は磁力線１６で表わ
されるのに対してローレンツ力の集束又は発散方向は破
線１７又は１７′で表わされている。この四極磁場は磁
力線１８で示されている主巻線１９又は２０で作られた
双極磁場屯二重ねられる。主巻線１９と２０は平面Ｅの
両側にほぼ対称的に配置されている。双極巻線と四極巻
線のこのような配置ζ二より、偏向磁石の区域で発生し
たシンクロトロン放射が平面Ｅ内で自由に外に向って放
出される。更Ｃ二四極コイルに超伝導体を使用するとき
この導体を１１１１単に隣りの双極巻線を収容する低温
冷却４４内に設置することができる。
四極磁場が作られる。この四極磁場は磁力線１６で表わ
されるのに対してローレンツ力の集束又は発散方向は破
線１７又は１７′で表わされている。この四極磁場は磁
力線１８で示されている主巻線１９又は２０で作られた
双極磁場屯二重ねられる。主巻線１９と２０は平面Ｅの
両側にほぼ対称的に配置されている。双極巻線と四極巻
線のこのような配置ζ二より、偏向磁石の区域で発生し
たシンクロトロン放射が平面Ｅ内で自由に外に向って放
出される。更Ｃ二四極コイルに超伝導体を使用するとき
この導体を１１１１単に隣りの双極巻線を収容する低温
冷却４４内に設置することができる。
第４図は第３図と同じ四極子トリブレットユの四極コイ
ル７の断面を示す。このコイルの上の巻線１４と下の巻
線１５を流れる電流は、同じトリブレラＦ五の隣りの四
極コイル６ン流れる電流に利して逆向きであるからコイ
ル７の磁力線１６／で・ べ） 表わされている四極磁場は一４５°果東又は発散作用を
示す。即ちコイル７の四極磁場は第３因に足したコイル
６の四極磁場に対して９０° 回転している。四極コイ
ル５の巻線内の電流方向も四極コイル７の巻線内の電流
方向に対応して選定される。
ル７の断面を示す。このコイルの上の巻線１４と下の巻
線１５を流れる電流は、同じトリブレラＦ五の隣りの四
極コイル６ン流れる電流に利して逆向きであるからコイ
ル７の磁力線１６／で・ べ） 表わされている四極磁場は一４５°果東又は発散作用を
示す。即ちコイル７の四極磁場は第３因に足したコイル
６の四極磁場に対して９０° 回転している。四極コイ
ル５の巻線内の電流方向も四極コイル７の巻線内の電流
方向に対応して選定される。
従って四梅子トリブレツ）ｑＣおいて前後Ｃ二股けられ
た四極コイル５． ６． ７の巻線Ｃ二は、フオカッン
ング作用の符号が一つのコイルから次のコイルＣ二移る
毎に叉軸する電流方向が選ばれている。この情況は四極
子トリプレット４の四極コイル８．９．ＩＯＣおいても
同じである。
た四極コイル５． ６． ７の巻線Ｃ二は、フオカッン
ング作用の符号が一つのコイルから次のコイルＣ二移る
毎に叉軸する電流方向が選ばれている。この情況は四極
子トリプレット４の四極コイル８．９．ＩＯＣおいても
同じである。
この発明による磁場発生装置によって作られた四極磁場
は本質的Ｃ：弱い双極磁場と高い磁場変化速度の場合に
のみ有効である。ＩＴ以上の強磁場であり磁束密度Ｂの
変化速度が低いときは、磁場発生装置の主巻線だけで粒
子誘導が可能であるから補助巻線による付加磁場は不必
要である。
は本質的Ｃ：弱い双極磁場と高い磁場変化速度の場合に
のみ有効である。ＩＴ以上の強磁場であり磁束密度Ｂの
変化速度が低いときは、磁場発生装置の主巻線だけで粒
子誘導が可能であるから補助巻線による付加磁場は不必
要である。
第１図は公知のレース・トラック形粒）軌道の加速器を
図式的Ｃ示し、第２因はその湾曲区間に設けられる四極
子トリプレットの詳細を示し、第３肉と第４因は四極子
トリプレットを構成する四極コイルの断面を示す。第１
因（ユおいて２は粒子軌道、Ａと４はそれぞれ巻＠５、
５、？又は８．９．１０で構成される四極子トリプレッ
トである。
図式的Ｃ示し、第２因はその湾曲区間に設けられる四極
子トリプレットの詳細を示し、第３肉と第４因は四極子
トリプレットを構成する四極コイルの断面を示す。第１
因（ユおいて２は粒子軌道、Ａと４はそれぞれ巻＠５、
５、？又は８．９．１０で構成される四極子トリプレッ
トである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）磁場発生巻線中の少くとも一つの補助巻線が粒子ビ
ーム集束用として設けられている湾曲区間と直線区間を
含む軌道に沿つて荷電粒子を加速する加速器用の磁場発
生装置において、粒子軌道の湾曲区間（Ａ＿１、Ａ＿２
）の少くとも一つにおいて補助巻線が粒子の加速期間中
粒子を集束する四極子トリプレット型電気導体装置（￥
３￥、￥４￥）として構成され、その巻回（１２、１３
；１４、１５）が粒子軌道平面の両側に配置されている
ことを特徴とする粒子加速器用磁場発生装置。 ２）四極子トリプレットを構成する電気導体装置（￥３
￥、￥４￥）の隣り合わせた四極子巻線（５、６、７；
８、９、１０）の対応する巻回（１２と１３、１４と１
５）内の電流方向が互に逆向きであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３）磁場発生用の主巻線（１９、２０）と四極子トリプ
レットを構成する電気導体装置のいずれか一方又はその
双方が少くとも部分的に超伝導体を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 ４）粒子軌道の湾曲区間（Ａ＿１、Ａ＿２）のそれぞれ
に一つの四極子トリプレットを構成する電気導体装置（
￥３￥又は￥４￥）が設けられていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項乃至第３項の一つに記載の装置。 ５）それぞれ一つの四極子トリプレットを構成する二つ
の電気導体装置（￥３￥、￥４￥）が粒子集束用の二倍
テレスコープ系を形成することを特徴とする特許請求の
範囲第４項記載の装置。 ６）両ドリフト区間と四極子トリプレット（￥３￥、￥
４￥）の粒子誘導方向の拡がり（１ｄ、１ｄと１ｑ）が
少くとも近似的に１ｄ：１ｑ：１ｄ＝１．５：１：１．
５の比率に選定されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項乃至第５項の一つに記載の装置。 ７）四極子トリプレットを構成する電気導体装置（￥３
￥、￥４￥）の四極子巻線（５、６、７；８、９、１０
）が軌道平面の両側に装置された少くとも二つの巻回（
１２、１３；１４、１５）を備えることを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第６項の一つに記載の装置。 ８）荷電粒子として電子を加速するものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項の一つに記載
の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3508334.4 | 1985-03-08 | ||
| DE3508334 | 1985-03-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61208800A true JPS61208800A (ja) | 1986-09-17 |
| JPH0754760B2 JPH0754760B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=6264650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61048168A Expired - Lifetime JPH0754760B2 (ja) | 1985-03-08 | 1986-03-05 | 電子加速器用磁場発生装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4710722A (ja) |
| EP (1) | EP0193837B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0754760B2 (ja) |
| DE (1) | DE3670943D1 (ja) |
Families Citing this family (35)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0824080B2 (ja) * | 1987-06-24 | 1996-03-06 | 株式会社日立製作所 | 電子蓄積リング |
| GB2223350B (en) * | 1988-08-26 | 1992-12-23 | Mitsubishi Electric Corp | Device for accelerating and storing charged particles |
| DE3842792A1 (de) * | 1988-12-20 | 1990-06-28 | Kernforschungsz Karlsruhe | Teilchenfuehrungsmagnet zur fuehrung elektrisch geladener teilchen |
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| WO2014052719A2 (en) | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Mevion Medical Systems, Inc. | Adjusting energy of a particle beam |
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| CN104822417B (zh) | 2012-09-28 | 2018-04-13 | 梅维昂医疗系统股份有限公司 | 用于粒子加速器的控制系统 |
| CN104813750B (zh) | 2012-09-28 | 2018-01-12 | 梅维昂医疗系统股份有限公司 | 调整主线圈位置的磁垫片 |
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| US9730308B2 (en) | 2013-06-12 | 2017-08-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Particle accelerator that produces charged particles having variable energies |
| WO2015048468A1 (en) | 2013-09-27 | 2015-04-02 | Mevion Medical Systems, Inc. | Particle beam scanning |
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| US9950194B2 (en) | 2014-09-09 | 2018-04-24 | Mevion Medical Systems, Inc. | Patient positioning system |
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| CN111093767B (zh) | 2017-06-30 | 2022-08-23 | 美国迈胜医疗系统有限公司 | 使用线性电动机而被控制的可配置准直仪 |
| EP3934751A1 (en) | 2019-03-08 | 2022-01-12 | Mevion Medical Systems, Inc. | Collimator and energy degrader for a particle therapy system |
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-
1986
- 1986-02-24 EP EP86102393A patent/EP0193837B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-02-24 DE DE8686102393T patent/DE3670943D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-02-26 US US06/833,726 patent/US4710722A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-03-05 JP JP61048168A patent/JPH0754760B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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| EP0193837A3 (en) | 1986-12-03 |
| EP0193837B1 (de) | 1990-05-02 |
| JPH0754760B2 (ja) | 1995-06-07 |
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