JPS62147642A - 粒子ビ−ム瞬間冷却法 - Google Patents
粒子ビ−ム瞬間冷却法Info
- Publication number
- JPS62147642A JPS62147642A JP28958685A JP28958685A JPS62147642A JP S62147642 A JPS62147642 A JP S62147642A JP 28958685 A JP28958685 A JP 28958685A JP 28958685 A JP28958685 A JP 28958685A JP S62147642 A JPS62147642 A JP S62147642A
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- Japan
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- particle beam
- energy
- particle
- plane
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- Pending
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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〕
本発明はシンクロトロン、ＡＶＦサイクロトロン等の大
型加速器から取り出された粒子ビームの高品質化をはか
る粒子ビーム伝送系に閃するものである。
型加速器から取り出された粒子ビームの高品質化をはか
る粒子ビーム伝送系に閃するものである。
一般ニシンクロトロン、ＡＶＦサイクロトロン等の大型
加速器から引き出された粒子ビームはそのエネルギーに
ｔ、ｏｏｏ分の１以上の広がりがある。しかしながら精
密測定ではエネルギー分解能がｔｏ、ｏｏｏ分の１或は
それ以上に均一な粒子ビームを必要とする場合が多い。
加速器から引き出された粒子ビームはそのエネルギーに
ｔ、ｏｏｏ分の１以上の広がりがある。しかしながら精
密測定ではエネルギー分解能がｔｏ、ｏｏｏ分の１或は
それ以上に均一な粒子ビームを必要とする場合が多い。
従来の大型加速器施設では加速器から引き出した粒子ビ
ームの伝送系に高分解能のエネルギー（又は運動量。以
後省略）選別用分析器を装備し、これにより所要のエネ
ルギー幅以内の粒子ビームのみ取り出し、それ以外の粒
子ビームは廃棄している。
ームの伝送系に高分解能のエネルギー（又は運動量。以
後省略）選別用分析器を装備し、これにより所要のエネ
ルギー幅以内の粒子ビームのみ取り出し、それ以外の粒
子ビームは廃棄している。
例えば引き出し粒子ビームのエネルギー分解能の上限が
Ｌ０００分の１の大型加速器ではエネルギー分解能１０
，０００分の１の粒子ビームを得るのに所要強度の１０
倍以上の強度の粒子ビームを加速器から取り出す必要が
ある。
Ｌ０００分の１の大型加速器ではエネルギー分解能１０
，０００分の１の粒子ビームを得るのに所要強度の１０
倍以上の強度の粒子ビームを加速器から取り出す必要が
ある。
９０％以上の粒子はエネルギー選別で廃棄され有害な放
射能源となっている。
射能源となっている。
このような粒子ビームの著しく低い利用効率の難点を解
決すべく、粒子損失を招くことなくエネルギーを均一化
するため近年、諸外国で粒子ビート冷却装置が開発され
つつある。
決すべく、粒子損失を招くことなくエネルギーを均一化
するため近年、諸外国で粒子ビート冷却装置が開発され
つつある。
こ＼で冷却の対象とするのは粒子の熱エネルギーに相当
するもので粒子ビームの平均エネルギーからのエネルギ
ー偏差すなわち相対運動エネルギーである。換言すれば
、ビーム冷却とは平均値より低いエネルギーの粒子は加
速し、一方、高いエネルギーの粒子は減速して相対運動
エネルギーを小さくすることである。
するもので粒子ビームの平均エネルギーからのエネルギ
ー偏差すなわち相対運動エネルギーである。換言すれば
、ビーム冷却とは平均値より低いエネルギーの粒子は加
速し、一方、高いエネルギーの粒子は減速して相対運動
エネルギーを小さくすることである。
現在開発されているビーム冷却法にはニガ式があり、一
つはノボシビルスク核物理研究所（ソ連邦）で発明され
た電子冷却法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｏｌ ｉｎｇ）
である。強い電子ビーム中に所要の荷電粒子を繰りかえ
し打ち込み、荷電粒子と電子の間でエネルギー受授を行
なわせるものである。他の一つは昨年（昭和５９年）ノ
ーペル賞受賞の対象となったＣＥＲＮ（欧州原子核共同
研究所）のＳ、ファンデル・メールによる発明で推計冷
却法（Ｓｔｏｃｈａｓｔ ｉｃＣｏｏｌｉｎｇ）と呼ば
れる。これはシンクロトロン又はこれとは〈同じ構造の
粒子ビーム蓄積リング内で粒子のエネルギーと運動方向
のひろがりを検出して加速、減速、集束を制御するもの
である。
つはノボシビルスク核物理研究所（ソ連邦）で発明され
た電子冷却法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｏｌ ｉｎｇ）
である。強い電子ビーム中に所要の荷電粒子を繰りかえ
し打ち込み、荷電粒子と電子の間でエネルギー受授を行
なわせるものである。他の一つは昨年（昭和５９年）ノ
ーペル賞受賞の対象となったＣＥＲＮ（欧州原子核共同
研究所）のＳ、ファンデル・メールによる発明で推計冷
却法（Ｓｔｏｃｈａｓｔ ｉｃＣｏｏｌｉｎｇ）と呼ば
れる。これはシンクロトロン又はこれとは〈同じ構造の
粒子ビーム蓄積リング内で粒子のエネルギーと運動方向
のひろがりを検出して加速、減速、集束を制御するもの
である。
しかし、上記両方式共シンクロトロン又は粒子ビーム蓄
積リングを必要とし、冷却にかなりの時間を要する土に
大強度の粒子ビームを連続して取り出すことが出来ない
制約がある。
積リングを必要とし、冷却にかなりの時間を要する土に
大強度の粒子ビームを連続して取り出すことが出来ない
制約がある。
本発明はこれらの大がかりのＷを必要とせず、しかも瞬
時に粒子ビームの冷却を可能ならしめるとともに高分解
能測定を可能ならしめる方法を目的とするものである。
時に粒子ビームの冷却を可能ならしめるとともに高分解
能測定を可能ならしめる方法を目的とするものである。
そのために本発明の粒子ビーム瞬間冷却法は粒子ビーム
のエネルギーを一様化する粒子光学系において、該エネ
ルギーの一様化操作した上で、集束系の中に傾斜型四極
磁石ないし、偏向磁石を導入して、粒子ビームの良エミ
ツタンスの運動平面を９０゛回転させることにより、前
記エネルギーの高分解能測定を可能としたことを特徴と
するものである。
のエネルギーを一様化する粒子光学系において、該エネ
ルギーの一様化操作した上で、集束系の中に傾斜型四極
磁石ないし、偏向磁石を導入して、粒子ビームの良エミ
ツタンスの運動平面を９０゛回転させることにより、前
記エネルギーの高分解能測定を可能としたことを特徴と
するものである。
以下、図面を参照して本発明方法を説明する。
第１図は本発明方法全系のブロック図であり、エネルギ
ー分散系１．エネルギー・−株化装置２、傾斜型四極磁
石又は縦偏向双極磁石を含むビーム集束系３からなって
いる。
ー分散系１．エネルギー・−株化装置２、傾斜型四極磁
石又は縦偏向双極磁石を含むビーム集束系３からなって
いる。
第２図は粒子ビームのエネルギーのひろがりを空間的ひ
ろがりに変換するエネルギー分散系の一例である。粒子
軌道と焦点線が図示されている。
ろがりに変換するエネルギー分散系の一例である。粒子
軌道と焦点線が図示されている。
説明の便宜上、焦点線４の中心を原点Ｏとして基準粒子
軌道をｙ軸、それに垂直な軸をＸ軸と定義する。ここで
は簡便さのためエネルギー分散双極磁石５に加えて分散
集束調整用四極磁石６と焦点線回転用大極磁石７夫々１
台を主体とした分散系が図示されているが、エネルギー
分散の大きさや配置上の条件によっては複数の双極磁石
と四極磁石更に大極磁石を組み合わせた機能分離方式の
分１役系が用いられる。
軌道をｙ軸、それに垂直な軸をＸ軸と定義する。ここで
は簡便さのためエネルギー分散双極磁石５に加えて分散
集束調整用四極磁石６と焦点線回転用大極磁石７夫々１
台を主体とした分散系が図示されているが、エネルギー
分散の大きさや配置上の条件によっては複数の双極磁石
と四極磁石更に大極磁石を組み合わせた機能分離方式の
分１役系が用いられる。
第３図はエネルギー・−株化装置２の略図である。
この装置の主要部分は断面が細い楔型の薄膜８．＆８・
・・・・・て粒子ビームの進行方向の厚さｔ （ｘ）は
次式のようなＸの函数 ｔ （ｘ） ＝ｔｏ＋△ｔ （ｘ） であられされる。薄膜の厚さは透過粒子のエネルギー損
失の大きさで測られているものとする。
・・・・・て粒子ビームの進行方向の厚さｔ （ｘ）は
次式のようなＸの函数 ｔ （ｘ） ＝ｔｏ＋△ｔ （ｘ） であられされる。薄膜の厚さは透過粒子のエネルギー損
失の大きさで測られているものとする。
運動エネルギーＴｏ＋△Ｔ （ｘ）の粒子がＸの位置で
薄膜をｙ方向に透過すると粒子はｔ （ｘ）だけエネル
ギーが低下し Ｔｏ−ｔｏ＋△Ｔ （ｘ）−△ｔ （ｘ）の運動エネル
ギーとなる。従って △Ｔ （ｘ）＝△ｔ （ｘ） の関係をみたすようにΔＴ （ｘ）と△ｔ （ｘ）を調
整すれば第３図の一様化装置から取り出された全粒子は
Ｔｏ−ｔｏの運動エネルギーとなっている。
薄膜をｙ方向に透過すると粒子はｔ （ｘ）だけエネル
ギーが低下し Ｔｏ−ｔｏ＋△Ｔ （ｘ）−△ｔ （ｘ）の運動エネル
ギーとなる。従って △Ｔ （ｘ）＝△ｔ （ｘ） の関係をみたすようにΔＴ （ｘ）と△ｔ （ｘ）を調
整すれば第３図の一様化装置から取り出された全粒子は
Ｔｏ−ｔｏの運動エネルギーとなっている。
この場合、ｔ （ｘ）は薄膜のビーム進行方向に対する
傾きを変えて調整することも出来るし、挿入する薄１１
２＆８・・・・・・の枚数を変えても良い。又ΔＴ （
ｘ）は第２図の四極磁石と大極磁石によって薄膜上の粒
子光学系の分散を変えることにより調整出来る。
傾きを変えて調整することも出来るし、挿入する薄１１
２＆８・・・・・・の枚数を変えても良い。又ΔＴ （
ｘ）は第２図の四極磁石と大極磁石によって薄膜上の粒
子光学系の分散を変えることにより調整出来る。
エネルギーの一様性の他に粒子ビームの品質を左右する
要素としてビームのエミツタンスがある。エミツタンス
は進行方向に対するビームのひろがりの角度とその位置
でのビーム幅の積で定義される。加速、減速機能を持た
ぬ粒子光学系の中ではどの位置のエミツタンスも同一の
値を持つ不変量であってエミツタンスが小さい程高品質
のビームである。
要素としてビームのエミツタンスがある。エミツタンス
は進行方向に対するビームのひろがりの角度とその位置
でのビーム幅の積で定義される。加速、減速機能を持た
ぬ粒子光学系の中ではどの位置のエミツタンスも同一の
値を持つ不変量であってエミツタンスが小さい程高品質
のビームである。
一般に操りかえし加速方式のＡＶＦサイクロトロンやシ
ンクロトロンから取り出された粒子ビームは磁場中央面
内すなわち第２図、第３図のＸ方向のエミツタンスは大
きく、ｘｙ面に垂直な２方向のエミツタンスは小さい。
ンクロトロンから取り出された粒子ビームは磁場中央面
内すなわち第２図、第３図のＸ方向のエミツタンスは大
きく、ｘｙ面に垂直な２方向のエミツタンスは小さい。
ところがエネルギーの一様化後の粒子ビームはエネルギ
ーの一様化前の分散によって生じたＸ方向のビーム幅を
新しい線源幅とするビームとなっており、Ｘ方向のエミ
ツタンスが更に大きくなっているので、高分解能スペク
トログラフの標的Ｔに打ちこんでも本来の高分解能測定
は期待することが出来ない。
ーの一様化前の分散によって生じたＸ方向のビーム幅を
新しい線源幅とするビームとなっており、Ｘ方向のエミ
ツタンスが更に大きくなっているので、高分解能スペク
トログラフの標的Ｔに打ちこんでも本来の高分解能測定
は期待することが出来ない。
そこで、本発明は具体的には次の方法により解決せんと
するものである。
するものである。
第一はエネルギーの一様化装置２と高分解能測定用スペ
クトログラフの標的Ｔとの間の集束系３の中に傾斜型四
極磁石を導入して粒子ビームを進行方向に９０°ひねる
ことによってエミツタンスの良いｙｚ平面内のビーム特
性をｘｙ平面内に移すことである。これによって標的上
にＸ方向に幅が狭い縦長の粒子ビーム像を結ぶことが出
来、高分解能測定が可能となる。
クトログラフの標的Ｔとの間の集束系３の中に傾斜型四
極磁石を導入して粒子ビームを進行方向に９０°ひねる
ことによってエミツタンスの良いｙｚ平面内のビーム特
性をｘｙ平面内に移すことである。これによって標的上
にＸ方向に幅が狭い縦長の粒子ビーム像を結ぶことが出
来、高分解能測定が可能となる。
第二はエネルギーの一様化装置２と高分解能スペクトロ
グラフの標的Ｔとの間の集束系３の中に粒子ビームをＸ
Ｚ平面内で９０°回転する偏向磁石を導入して第一の方
式と同じ＜ｙｚ面内のエミツタンスをｘｙ面内に移して
スペクトログラフの標的Ｔ上でＸ方向に幅の狭い粒子ビ
ーム像を結ばせる方式である。
グラフの標的Ｔとの間の集束系３の中に粒子ビームをＸ
Ｚ平面内で９０°回転する偏向磁石を導入して第一の方
式と同じ＜ｙｚ面内のエミツタンスをｘｙ面内に移して
スペクトログラフの標的Ｔ上でＸ方向に幅の狭い粒子ビ
ーム像を結ばせる方式である。
いずれの場合も標的上の像を短＋Ｍ型のよく整形された
ものとするためにエネルギー・−株化装置を設定する最
初の分散系の焦点線を粒子ビームに直交化させるのが望
ましい。
ものとするためにエネルギー・−株化装置を設定する最
初の分散系の焦点線を粒子ビームに直交化させるのが望
ましい。
上記説明の如く本発明によれば、シンクロトロンや粒子
ビーム蓄積リングの如き大がかりな装置を必要とするこ
となり、シかも瞬時に粒子ビームの冷却を可能ならしめ
、粒子ビームの高品質化がはかれ、粒子ビームの高分解
能測定を可能とするものである。
ビーム蓄積リングの如き大がかりな装置を必要とするこ
となり、シかも瞬時に粒子ビームの冷却を可能ならしめ
、粒子ビームの高品質化がはかれ、粒子ビームの高分解
能測定を可能とするものである。
第１図は本発明粒子ビーム瞬間冷却系のブロック図であ
る。第２図は本冷却系の最初の構成要素であるエネルギ
ー分散系を示す。第３図は本冷却系の中のエネルギー・
−株化装置を示す。第４図は本冷却系の最後の構成要素
である集束系の中の傾斜型四極磁石と通常の四極磁石と
の比較図である。 １ ・・・・・・ エネルギー分散系 ２ ・・・・・・ エネルギー・−株化装置３ ・・・
・・・ ビーム集束系 ４・・・・・・焦点線 ５ ・・・・・・ エネルギー分散双極磁石６ ・・・
・・・ 分散集束調整用四極磁石７ ・・・・・・ 焦
点腺回転用六極磁石８ ・・・・・・ 探形薄膜（使用
中）８′・・・・・・ 同 上（未使用）９ ・・・
・・・ 薄膜傾斜角調整用回転軸１０ ・・・・・・
傾斜型四極磁石 １１ ・・・・・・ 通常型四極磁石 Ｔ・・・・・・標 的 第４図 図面の浄書（内容に変更なし） 第２図 手続補正禽（方式） １、事件の表示 特ＫＣｌ１ｉ’１６０＝２８９５８６ ２、発明の８拘１ 粒子ビーム瞬間冷却法 ３、補正をする者
る。第２図は本冷却系の最初の構成要素であるエネルギ
ー分散系を示す。第３図は本冷却系の中のエネルギー・
−株化装置を示す。第４図は本冷却系の最後の構成要素
である集束系の中の傾斜型四極磁石と通常の四極磁石と
の比較図である。 １ ・・・・・・ エネルギー分散系 ２ ・・・・・・ エネルギー・−株化装置３ ・・・
・・・ ビーム集束系 ４・・・・・・焦点線 ５ ・・・・・・ エネルギー分散双極磁石６ ・・・
・・・ 分散集束調整用四極磁石７ ・・・・・・ 焦
点腺回転用六極磁石８ ・・・・・・ 探形薄膜（使用
中）８′・・・・・・ 同 上（未使用）９ ・・・
・・・ 薄膜傾斜角調整用回転軸１０ ・・・・・・
傾斜型四極磁石 １１ ・・・・・・ 通常型四極磁石 Ｔ・・・・・・標 的 第４図 図面の浄書（内容に変更なし） 第２図 手続補正禽（方式） １、事件の表示 特ＫＣｌ１ｉ’１６０＝２８９５８６ ２、発明の８拘１ 粒子ビーム瞬間冷却法 ３、補正をする者
Claims (1)
- 粒子ビームのエネルギーを一様化する粒子光学系におい
て、該エネルギーの一様化操作した上で、粒子ビームの
良エミッタンスの運動平面を９０°回転させることによ
り前記エネルギーの高分解能測定を可能としたことを特
徴とする粒子ビーム瞬間冷却法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28958685A JPS62147642A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 粒子ビ−ム瞬間冷却法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28958685A JPS62147642A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 粒子ビ−ム瞬間冷却法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62147642A true JPS62147642A (ja) | 1987-07-01 |
Family
ID=17745147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28958685A Pending JPS62147642A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 粒子ビ−ム瞬間冷却法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62147642A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990010368A1 (en) * | 1989-02-23 | 1990-09-07 | Hidetsugu Ikegami | Method of cooling charged particle beam |
| JP2006297745A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Ryobi Ltd | 枚葉印刷機の位置決め装置およびその制御方法 |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP28958685A patent/JPS62147642A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990010368A1 (en) * | 1989-02-23 | 1990-09-07 | Hidetsugu Ikegami | Method of cooling charged particle beam |
| US5138271A (en) * | 1989-02-23 | 1992-08-11 | Hidetsugu Ikegami | Method for cooling a charged particle beam |
| JP2006297745A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Ryobi Ltd | 枚葉印刷機の位置決め装置およびその制御方法 |
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