JP5587150B2 - 磁場制御装置 - Google Patents
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Description
第一の実施形態として、偏向電磁石の磁極間に設置された真空ダクトを流れる渦電流に起因する磁場の時間変化を低減し、磁場分布を平坦化させる例としてシンクロトロンを例に説明する。シンクロトロンは、導電性の真空ダクト1と、荷電粒子ビームを所定の方向に偏向して軌道に沿って周回させる偏向電磁石と、荷電粒子ビームを加速する加速装置を備える。荷電粒子ビームが加速されるに伴って、偏向電磁石の磁場は強くなり、偏向電磁石の磁極3の間に設置された導電性の真空ダクト1には渦電流が発生する。
図1は、本実施形態による渦電流磁場補正装置の構成を示す概念図である。
荷電粒子ビームの加速に伴い、荷電粒子ビームを偏向するための磁場が強まっていくと、磁場の時間変化に応じた電界が誘起され、真空ダクト1ならびに補正板2に渦電流が流れる。渦電流の流れる方向は、図3に示したように、真空ダクト1に関しては、ダクト中心から見てXが正となる方向では紙面手前向きに、真空ダクト1の中心から見てXが負となる方向では紙面奥へ流れる。同様に、補正板2に関しても、補正板2のX方向の中心から見てXが正となる方向では紙面手前向きに、補正板2のX方向の中心から見てXが負となる方向では紙面奥へ渦電流が流れる。
図10に本発明の第二実施形態による渦電流磁場補正装置の断面図を示す。外側の補正板5は内側の補正板2aよりも抵抗率が小さい材料で作られている。実施形態1においては、外側の補正板2bを内側の補正板2aよりも厚く作ることで発生する渦電流量を制御していたが、本実施形態のように抵抗率の異なる材料を用いることで、発生する渦電流量を制御することが可能である。
図11に本発明の第三実施形態による渦電流磁場補正装置の断面図を示す。実施形態1では、補正板2を真空ダクト1の外側(大気側)に設置していたが、本実施形態のように真空ダクト1の内側(真空側)に設置しても、渦電流が発生する磁場を制御することが可能である。尚、外側に設置した補正板2aを、内側の補正板2aよりも抵抗率が小さい材料で作られた補正板5に替えた構成であってもよい。
図12に本発明の第四実施形態による渦電流磁場補正装置の断面図を示す。実施形態1,2乃至3においては、補正板2を重ねることなく並べて設置していたが、本実施形態のように補正板2を重ねることによっても、渦電流が作る磁場を制御することが可能である。
図13に本発明の第五実施形態による渦電流磁場補正装置の断面図を示す。実施形態1,2,3乃至4においては補正板2を左右対称に設置していた。しかし、本実施形態のように図13のように磁極3が左右非対称であるために、補正板2に誘起される渦電流がX方向の設置位置によって変化する場合、左右非対称に補正板2を設置することにより、渦電流が作る磁場を制御することが可能である。図13では、補正板2の枚数ならびに設置位置を非対称としたが、厚さや抵抗率が異なる補正板を用いる事も有効である。
2a 内側に設置された補正板
2b 外側に設置された補正板
2c 左右非対称に設置された補正板
3 磁極
4,5 補正板
Claims (6)
- 内部を荷電粒子ビームが通過する導電性の真空ダクトと、
前記荷電粒子ビームを偏向する偏向電磁石の磁極が配置される領域の前記真空ダクトに設置される複数の磁場補正板を備え、
前記荷電粒子ビームの進行方向に垂直な前記真空ダクトの断面を、前記偏向電磁石の両磁極が鏡像となる対称面ならびに前記対称面に垂直でかつ前記荷電粒子ビームの重心が通過する面で四つの領域に分割した各領域に前記磁場補正板を設置し、
前記真空ダクトの四つの領域のうち少なくとも一つの領域に、厚さが異なる複数の磁場補正板を配置し、
前記磁場補正板は、前記真空ダクトよりも低い電気抵抗率の部材で構成され、
前記磁場補正板に誘起される渦電流が作る磁場を、前記真空ダクトの渦電流が作る磁場に重畳することにより前記真空ダクト内の磁場を制御することを特徴とする磁場制御装置。 - 請求項1に記載の磁場制御装置において、
前記磁場補正板は、前記偏向電磁石の両磁極が鏡像となる対称面に対して対称に設置されることを特徴とする磁場制御装置。 - 請求項1または2に記載の磁場制御装置において、
前記磁場補正板は、前記対称面に垂直でかつ前記荷電粒子ビームの重心が通過する面に対して対称に設置されることを特徴とする磁場制御装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の磁場制御装置において、
電気抵抗率が異なる複数種類の前記磁場補正板を前記真空ダクトに配置することで磁場を制御することを特徴とする磁場制御装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の磁場制御装置において、
前記磁場補正板は、前記真空ダクトの内面部に設置されることを特徴とする磁場制御装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の磁場制御装置において、
前記磁場補正板を重ねて設置することを特徴とする磁場制御装置。
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