JP2014518443A5 - - Google Patents

Claims (15)

1. 小型低温超伝導等時性サイクロトロンにおいて、
   中心軸に関して実質的に対称である少なくとも２つの超伝導コイルであって、それぞれが加速メディアンプレーンの各側にあるコイルと、
   前記コイルを取り囲み、ビームチャンバの少なくとも一部を含む磁気ヨークであって、前記加速メディアンプレーンが前記ビームチャンバを通って延び、前記磁気ヨークが、前記加速メディアンプレーンの各側に山と前記山の間に谷を形成する複数のセクタ磁極先端を含み、前記山が前記加速メディアンプレーンにわたって、前記加速メディアンプレーンにわたって前記谷を分離するギャップより狭いギャップによって半径方向に分離されるような磁気ヨークと、
   前記超伝導コイルおよび前記磁気ヨークと物理的および熱的に結合される極低温冷凍装置と、
   前記磁気ヨーク外に設けられ、前記コイルと磁気ヨークを遮熱空間内に収容するクライオスタットとを具え、前記極低温冷凍装置により前記コイルと磁気ヨークが極低温に維持されることを特徴とする小型低温超伝導等時性サイクロトロン。
2. 請求項１に記載の等時性サイクロトロンにおいて、
   前記磁気ヨークが、それぞれが前記加速メディアンプレーンの各側にある１対の磁極を含み、前記磁極の各々が磁極ベースと、前記磁極ベースに取り付けられた前記セクタ磁極先端と、を含むことを特徴とする等時性サイクロトロン。
3. 請求項１に記載の等時性サイクロトロンにおいて、
   前記超伝導コイルが前記磁気ヨークによって物理的に支持されていることを特徴とする等時性サイクロトロン。
4. 請求項１に記載の等時性サイクロトロンにおいて、
   前記等時性サイクロトロンが、前記超伝導コイルと前記磁気ヨークが５０Ｋを超えない温度まで冷却され、電流が前記コイルの臨界電流容量で前記超伝導コイルを通ると、前記加速メディアンプレーンの中のイオン導入用の内側半径において、少なくとも６テスラの、半径方向に増大する磁場を生成するように構成されていることを特徴とする等時性サイクロトロン。
5. 請求項４に記載の等時性サイクロトロンにおいて、
   前記等時性サイクロトロンが、前記超伝導コイルと前記磁気ヨークが５０Ｋを超えない温度まで冷却され、電流が前記コイルの臨界電流容量で前記超伝導コイルを通ると、前記加速メディアンプレーンの中のイオン引き出し用の外側半径において、少なくとも７テスラの、半径方向に増大する磁場を生成するように構成されていることを特徴とする等時性サイクロトロン。
6. イオン加速方法において、
   ａ）中心軸に関して実質的に対称である少なくとも２つの超伝導コイルであって、それぞれが加速メディアンプレーンの各側にあるコイルと、
   ｂ）前記コイルを取り囲み、ビームチャンバの少なくとも一部を含む磁気ヨークであって、前記加速メディアンプレーンが前記ビームチャンバを通って延び、前記磁気ヨークが前記加速メディアンプレーンの各側に山と前記山の間に谷を形成する複数のセクタ磁極先端を含み、前記山が前記加速メディアンプレーンにわたって、前記加速メディアンプレーンにわたって前記谷を分離するギャップより狭いギャップによって半径方向に分離されるような磁気ヨークと、
   ｃ）前記超伝導コイルおよび前記磁気ヨークと物理的および熱的に結合される極低温冷凍装置と、
   ｄ）高周波電圧源に連結され、前記ビームチャンバ内に取り付けられた電極と、
   ｅ）前記磁気ヨーク外に設けられ、前記コイルと磁気ヨークを収容するクライオスタットと、
   を含む等時性サイクロトロンを使用するステップと、
   内側半径において、前記加速メディアンプレーンの中にイオンを導入するステップと、
   前記高周波電圧源から前記電極に電流を供給して、前記イオンを、前記加速メディアンプレーンにわたって拡張する軌道内で一定の周波数で加速させるステップと、
   前記超伝導コイルと前記磁気ヨークを前記極低温冷凍装置で冷却するステップであって、前記超伝導コイルがその超伝導遷移温度を超えない温度まで冷却されるようなステップと、
   冷却された前記超伝導コイルに電圧を供給することにより前記超伝導コイル内に超伝導電流が発生し、前記超伝導コイルと前記ヨークから前記加速メディアンプレーン内に半径方向に増大する磁場を生成するステップと、
   加速された前記イオンを、外側半径においてビームチャンバから引き出すステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法において、
   前記磁気ヨークが５０Ｋを超えない温度まで冷却されることを特徴とする方法。
8. 請求項６に記載の方法において、
   前記加速メディアンプレーンで生成された前記磁場が、イオン導入のための前記内側半径からイオン引き出しのための前記外側半径へと、半径と共に増大し、
   前記加速メディアンプレーンの中で生成された前記磁場が、イオン導入のための前記内側半径において少なくとも６テスラであることを特徴とする方法。
9. 請求項６に記載の方法において、
   前記イオンが、イオン導入のための前記内側半径からイオン引き出しのための前記外側半径へと、一定の周波数で加速されることを特徴とする方法。
10. 小型低温超伝導等時性サイクロトロンにおいて、
    中心軸に関して実質的に対称である少なくとも２つの超伝導コイルであって、それぞれが加速メディアンプレーンの各側にあるコイルと、
    前記コイルを取り囲み、ビームチャンバを収容する磁気ヨークであって、前記加速メディアンプレーンが前記ビームチャンバを通って延び、前記磁気ヨークが、前記磁気ヨークの残りの部分から非磁性材料によって分離され、前記加速メディアンプレーンの各側の山と前記山の間に谷を形成する複数のセクタ磁極先端を含み、前記山が前記加速メディアンプレーンにわたって、前記加速メディアンプレーンにわたって前記谷を分離するギャップより狭いギャップによって半径方向に分離されるような磁気ヨークと、
    前記超伝導コイルおよび前記磁気ヨークと物理的および熱的に結合される極低温冷凍装置と、
    前記磁気ヨーク外に設けられ、前記コイルと磁気ヨークを遮熱空間内に収容するクライオスタットとを具え、前記極低温冷凍装置により前記コイルと磁気ヨークが極低温に維持されることを特徴とする小型低温超伝導等時性サイクロトロン。
11. 請求項１または１０に記載の等時性サイクロトロンにおいて、
    前記セクタ磁極先端が希土類磁石を含むことを特徴とする等時性サイクロトロン。
12. 請求項１１に記載の等時性サイクロトロンにおいて、
    前記磁気ヨークが、前記セクタ磁極先端を前記磁気ヨークの残りの部分から分離する非磁性材料をさらに含むことを特徴とする等時性サイクロトロン。
13. 請求項１１に記載の等時性サイクロトロンにおいて、
    前記セクタ磁極先端が、前記セクタ磁極先端の、前記加速メディアンプレーンから遠い方の面に切欠きを含み、前記切欠きが、前記等時性サイクロトロンの前記中心軸から半径が大きくなるにつれて磁場の増大の程度を増加させるように構成されていることを特徴とする等時性サイクロトロン。
14. 請求項１または１０に記載の等時性サイクロトロンにおいて、
    前記セクタ先端が螺旋形状を有することを特徴とする等時性サイクロトロン。
15. 請求項１または１０に記載の等時性サイクロトロンにおいて、
    前記セクタ先端が、少なくとも４Ｋの温度で超伝導となる材料を含むことを特徴とする方法。