JPS62269100A - Ｑマグネツト - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は粒子加速器で加速された粒子（ビーム）を真
空ダクト中を通って目的部所（（移送する際の移送路に
設置されてビームを集束するのに用いられる四重極磁層
に関するものである。

〔従来技術〕

従来、磁鋼を用いた四重電磁石を製作する場合着磁後の
磁場の調整が非常に困難なため、四重極磁層の４つのポ
ールに組み込まれる４個の磁鋼については単品での磁気
特性（着磁、減磁特性等のＢ−Ｈ曲線）が一致するもの
を選び出して使用していた。

つまり、四重極母石１台を製作する為に、それに使用さ
れる４個の磁鋼を製作するに当っては１０数個又は数１
０個の磁鋼を製作し、各単品でのＢ−Ｈ曲線を測定し、
その中からＢ−Ｈ曲線の誤差の少ないもの４個を選び出
していた。

〔この発明が解決すべき問題点〕

前記のように構成される四重極磁層では、必要以上に磁
鋼を製作しな（てはならないため不経済であり、各単品
での磁鋼のＢ−Ｈ曲線の測定が必要であり、さらに選び
出された４個の磁鋼でも特性にどうしてもバラツキを持
ったものとなっていた。

ポールチップ及び磁鋼にて構成されるポールの製作に当
っても加工、組立精度が四重極磁層の磁場の精度に大き
く影響するため、非常に厳しい加工・組立精度が要求さ
れるためコストアンプの要因となっていた。

こうして四重棒磁石に１組ろ立て、各磁鋼を着磁して四
重極磁場を発生させるが、四重極磁場の厳しい精度要求
のため磁場の調整が必要となっていた。はとんどの場合
、磁鋼の性質上、減磁して使用することが磁鋼の特性的
安定性につながるため、要求される磁場に対して高目に
着磁される。

こうして、高目に着磁されたポール部を同時又は別々に
減磁コイルにより磁鋼外部に逆磁界をかけ設定目標値と
なるまで減磁する操作が必要となる。

さらに、前述の精度追求のみでは四重極磁場の対称性の
精度達成ができない場合は、各ポール部を別々に減磁し
て調整することが行なわれる。

例えば、牙２図に示すように磁鋼自体の特性のバラツキ
、ポールの製作・組立誤差によりポール部１ｂの磁束密
度が高（、ポール部１ｄの磁束密度が低い場合には四重
極磁場の機械的中８乃（（対して磁場中心〕はポールＡ
側にずれ、かつ四重極磁場自体は歪んだ形状となる。こ
のような磁場歪に対して、ポール部１ｂの磁鋼に減磁コ
イルによる外部逆磁界をかけて減磁し、磁束密度を下げ
て他のポール部１ａ、ｌｄ及びＩＣと同等の磁束密度に
して磁場の調整を行なっていた。

こうした四重極磁場の絶対値の誤差及び対称性に対する
誤差の調整においては磁鋼特性のマイナーループ特性が
不明であるため減磁作業（実作業では磁鋼を減磁させる
ための外部逆磁界を発生させるための逆励磁コイルの電
流値）は試行錯誤的に行なっているのが現状である。こ
の場合、減磁し過ぎて磁場が不足した場合は前述の磁鋼
の安定性を考慮して、再び完全着磁を行ない、設定値よ
り高い磁場から再度減磁作業を行なっている。

さらに、四重極磁場の対称性に対する誤差の調整では１
つのポール部に対して個々に逆磁界をかけて磁場を下げ
る（減磁する）訳であるが、ある１つのポールに対して
逆磁界をかけた場合、そのポール部の磁鋼のみが減磁さ
れるわけでなく、その両隣の２つのポール部の磁鋼、更
にはその対角側のポール部の磁鋼も同時に減磁されるこ
とになる。これらの磁鋼の減磁量は四重概磁石−の形状
・磁鋼形状等に起因するものであるが、定量的な解析が
回置であった。

そこで、この発明は前記のような従来型四重極磁石の磁
場調整上の不都合な点を解決して４つのポールに組み込
まれた磁鋼自体の各々の特性のバラツキ（誤差）及び機
械的製作・組立誤差等によって生ずる着磁後の四重甑磁
場の誤差に関して四重極磁場の栖対値及び対称性に対す
る誤差を着磁後に容易に調整せしめるＱマグネットを提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

この発明によるＱマグネットは、４つのポール部間の各
々にヨークからの突出高さ及び隣接するポール部−・の
相ｌ］位置調整自在な補極が設けられた点に特徴がある
。

〔実　施　例〕

以下、図示するこの発明の実施例により説明する。矛１
図に実施例の断面図を示したが、四重極磁場領域６を構
成する４つのポール部１がヨーク２により機械的に位置
決め固定されている。

各々のポール部１ａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄは磁性材のポー
ルピース２と磁ｆｉｌｏ及びその周囲に配置された着磁
コイル３とから構成されている。

さらに、前記４つのポール部１ａ、ｌｂ、ｌｃ。

１６間（゛こは各々補極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが配置
されている。これらの補極５ａ、５ｂ、５ｃ。

５ｄは矛５図（ａ）、　（ｂ）に示したようにヨーク２
の周方向に形成された長穴７に磁鋼からなる補極５ａ、
５ｂ、５ｃ、５ｄをボルト９で取付けたものであり、ヨ
ーク２の内周面と補極５ａ、５ｂ。

５ｃ、５ｄとの間には任意の厚さ及び枚数のシム８が介
装されている。こうした、長穴７とシム８との組合わせ
により補極５ａ、５ｂ、５ｃ５ｄのヨーク２内への突出
高さと隣接するポール部１ａ、ｌｂ、ｌｃ、Ｉｄとの相
対位置ヲ各々独立して調整自在としている。

こうして構成されるＱマグネットは牙３図及び第４図に
示したようにポール部１ａ、ｌｂ。

ｌｃ、ｌｄの磁鋼ＩＯへの逆磁界印加に代えて、磁鋼よ
り発生する磁束密度の一部を補極５ａ、。

５ｂ、５ｃ、５ｄを通る磁気回路で循環させ四重極磁場
領域６に出て（る磁束を制御して磁場の調整を行なう。

着磁後の各磁鋼より発生する全磁束量をΦｏ（１）。

Φｏ（２）　ｅΦｏ（３１、Φｏ（４）とすると、牙２
図に示した従来例では各磁鋼１０から発生する全磁束量
が四重極磁場領域に出る。そして、ポール部１ｂより発
生する磁束量Φｏ（２）が他のポール部１ａ、ｌｂ。

ｌｃ、Ｉｄより発生する磁束量Φｏ（１）　、Φｏ（３
１、Φｏ（４）より太きいために磁場中心５′と機械中
心）が異なった。

これに対して、この実施例では牙３図及び牙４図に示し
たようにポール部１ａ、ｌｂ　＋　Ｉｃｙｌｄ間に補極
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを設けることにより、ポール部
１ａ、１ｂ、ｌｃ、ｌｄと補極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ
及びヨーク２を通る磁気回路１１が形成される。ポール
部１ｂより発生した磁束のうち両側の補極５ａ、ｂを通
る総磁束量をΦ１（２）とすると四重極磁場領域へ出て
くる総磁束量をΦへ２）−Φ１（２）となる。

このポール部１ａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄと補極ｓ　ａ　＋
　ｓ　ｂ　＋　５　ｃ　ｅ　５　ｄの作る磁気回路１１
は■補極の位置、■補極の高さ、■補極の四重極磁場領
域側の面形状、に大きく左右される。■は実機にあった
形状とし、■及び■を可変調整することによりΦ１（２
）の制御、つまり四重極磁場領域へ出る磁束の制御、す
なわち四重極磁場領域の調整が可能となる。

磁場調整用の補極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの位置及び高
さ゛は試行錯誤によるが、その作業性からして磁鋼の減
磁調整よりも補極５ａ、５ｂ。

５ｃ、５ｄの方が作業性が良（、減磁用コイル及び減磁
用電源も不要である。

〔発明の効果〕

この発明によるＱマグネットの実施例は以上の通りであ
り、次に述べる効果を挙げることができる。

４つのポール部に組み込まれた磁鋼自体の各々の特性の
バラツキ（誤差）及び機械的製作・組立誤差等によって
生ずる着磁後の四重極磁場の誤差に関して四重極磁場の
絶対値及び対称性に対する誤差を着磁後に容易に調整す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図、牙３図及び矛４図は実施例の磁気回路図、牙５図ｆ
ａ）は補極の取付構成を示す一部破断拡犬図、牙５図（
′ｂ）は同図ｆａｌのＸ−Ｘ線断面図である。 １　ａ、　　１　ｂ、　　１　ｃ、　　１　ｄ−−−−
−−ポール部、２・・・ヨーク、３・・・・・・着磁コ
イル、４・・・・・・ポールピース、５ａ、５ｂ、５ｃ
、５ｄ・・・・・・補極、６・・・・・・四重極磁場領
域、７・・・・・・長穴、８・・・・・・シム、９・・
・・・・ボルト、１０・・・・・・磁鋼、１１・−・・
・・磁気回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　先端部には磁性材から成るポールチップを、根元部に
   は磁鋼を配してポール部を構成し、これら４つのポール
   部をヨークにて機械的に結合した永久磁石式四重極磁石
   において、 前記４つのポール部間には前記ヨークからの突出高さ及
   び隣接するポール部への相対位置調整自在な補極が各々
   設けられたことを特徴とするＱマグネット。