(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス伝送ケーブルを介して供給されるパルス状の励磁電流で、電磁石を励磁して、磁束を発生させる長時間出力型高速励磁型電磁石システムにおいて、
磁場発生場所に取り付けられ、パルス伝送ケーブルを介して、パルス状の主励磁電流が供給されているとき、主磁束を発生する主電磁石と、
前記主電磁石を含む伝送系をインピーダンス整合させ、前記主電磁石に供給された主励磁電流が前記パルス伝送ケーブル側に戻らないようにする整合型終端装置と、
前記整合型終端装置から出力される主励磁電流の波形形状、位相を整えて、補助励磁電流を生成する補助励磁電流生成／伝送装置と、
前記主電磁石と隣接して配置され、前記補助励磁電流生成／伝送装置から補助励磁電流が供給されているとき、補助磁束を発生する補助電磁石と、
前記補助電磁石を含む伝送系をインピーダンス整合させ、前記補助電磁石に供給された補助励磁電流が前記補助励磁電流生成／伝送装置側に戻らないようにする終端装置と、
を備えたことを特徴とする長時間出力型高速励磁型電磁石システム。
【請求項２】
パルス伝送ケーブルを介して供給されるパルス状の励磁電流で、電磁石を励磁して、磁束を発生させる長時間出力型高速励磁型電磁石システムにおいて、
磁場発生場所に取り付けられ、パルス伝送ケーブルを介して、パルス状の主励磁電流が供給されているとき、主磁束を発生する主電磁石と、
前記主電磁石を含む伝送系をインピーダンス整合させ、前記主電磁石に供給された主励磁電流が前記パルス伝送ケーブル側に戻らないようにする整合型終端装置と、
前記整合型終端装置から出力される主励磁電流の波形形状、位相を整えて、補助励磁電流を生成する補助励磁電流生成／伝送装置と、
前記主電磁石と隣接して配置され、前記補助励磁電流生成／伝送装置から補助励磁電流が供給されているとき、補助磁束を発生する補助電磁石と、
前記補助電磁石を含む伝送系を完全インピーダンス整合させ、前記補助電磁石に供給された補助励磁電流が前記補助励磁電流生成／伝送装置側に戻らないようにする完全整合型終端装置と、
を備えたことを特徴とする長時間出力型高速励磁型電磁石システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の長時間出力型高速励磁型電磁石システムにおいて、
前記補助励磁電流生成／伝送装置は、前記整合型終端装置から出力される主励磁電流を分圧処理、分流処理して、前記主励磁電流の波形と対応する波形の電流を生成するとともに、前記主励磁電流が持つ波形歪みと、前記電流が持つ波形歪みとを相殺させるのに必要な時間だけ、位相をずらし、前記補助励磁電流を生成する、ことを特徴とする長時間出力型高速励磁型電磁石システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子を加速する粒子線加速器などで使用される長時間出力型高速励磁型電磁石システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線加速器などで使用される高速励磁型電磁石システムとして、従来、キッカー電磁石システムを代表とするパルス電磁石が用いられる。パルス電磁石としては、集中定数型、分布定数型、結合型、特異型の４種類に大別される。これらの中で、励磁電源への負担が最も小さいものとして、図６に示す結合型電磁石システムに属する高速励磁型電磁石システム１０１が知られている。
【０００３】
図６に示す高速励磁型電磁石システム１０１は、粒子線加速器などに取り付けられる電磁石１０２と、パルス伝送ケーブル１０３を介して、電磁石１０２にパルス状の励磁電流が供給されているとき、これを終端させて、無反射状態にさせる完全整合型終端装置１０４とを備えており、パルス伝送ケーブル１０３を介して、パルス状の励磁電流が供給されているとき、完全整合型終端装置１０４によって、パルス伝送ケーブル１０３などが持つシステムインピーダンス、電磁石１０２が持つインダクタンス成分などを整合させて、無反射状態にしながら、電磁石１０２にパルス状の励磁電流を供給し、磁束を発生させる。
【０００４】
電磁石１０２は、鉄心１０５と、鉄心１０５に巻き付けられた状態で、一端がパルス伝送ケーブル１０３のプラス線１０６に接続され、他端が完全整合型終端装置１０４内に設けられた終端抵抗１０９の一端に接続される励磁コイル１０８とを備えており、パルス伝送ケーブル１０３を介してパルス状の励磁電流が供給されているとき、励磁コイル１０８を励磁して、磁束を発生し、制御対象粒子線の軌道を偏向させる。
【０００５】
完全整合型終端装置１０４は、一端が励磁コイル１０８の他端に接続され、他端がパルス伝送ケーブル１０３のマイナス線１０７に接続される終端抵抗１０９と、一端が励磁コイル１０８の一端に接続されるインピーダンス整合用のコンデンサ１１０と、一端がコンデンサ１１０の他端に接続され、他端が終端抵抗１０９の一端に接続されるインピーダンス整合用のコンデンサ１１１と、一端がコンデンサ１１１の一端に接続され、他端が終端抵抗１０９の他端に接続されるインピーダンス整合用のコイル１１２とを備えており、パルス伝送ケーブル１０３を介して、電磁石１０２の励磁コイル１０８に、パルス状の励磁電流が供給されているとき、パルス伝送ケーブル１０３などが持つシステムインピーダンスと、励磁コイル１０８が持つインダクタンス成分などとを整合させて、無反射状態にさせ、パルス伝送ケーブル１０３内の励磁電流が波形変形しないようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０１８７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、パルス状の励磁電流を使用する、一般的な電磁石システムなどでは、次式に示すパラメータ“ξ”において、励磁電流“Ｊ”の周波数特性を表現できる。
ξ＝（ω×Ｌ）／（２×Ｚ）    …（１）
但し、ω：パルス電圧を構成する周波数成分に対応する角速度
Ｌ：電磁石のインダクタンス
Ｚ：パルス伝送ケーブルなどが持つシステムインピーダンス
上記（１）式から明らかなように、一般的な電磁石システムなどでは、カットオフ周波数が存在し、複数の周波数成分で構成されるパルス状の励磁電流を通過させるとき、図７に示す如く特定の周波数領域で、励磁電流の増幅率が突出してしまう。
【０００８】
高速励磁型電磁石システム１０１も、このような一般的な電磁石システムと同様な特性を持っている。このため、励磁電源から見たとき、電気的に完全に整合するように、完全整合型終端装置１０４を構成する各コンデンサ１１０、１１１の容量、周波数特性、コイル１１２のインダクタンス値、周波数特性、終端抵抗１０９の抵抗値、周波数特性などを決めても、特定の周波数領域での増幅率異常に起因し、図８に示す如く励磁電流の立ち上がり部分で、リンギングが発生してしまう。
【０００９】
これにより、フラットな周波数特性（理想的な周波数特性）を持つときの励磁電流波形と比べたとき、立ち上がりの速さ、フラットトップの長さなどの特性が悪く、歪んだ励磁電流になってしまい、制御対象粒子線の軌道が乱れてしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑み、請求項１では、周波数領域全体の周波数特性をフラットにできないときでも、パルス状の励磁電流の立ち上がり部分で、リンギングの発生を排除すると共に、フラットトップの長さを長くさせることができ、これによって周波数領域全体の周波数特性がフラットであるときに得られる理想的な波形と同じ波形の励磁電流で、励磁コイルを励磁し、制御対象粒子線の軌道が乱れないようすることができる長時間出力型高速励磁型電磁石システムを提供することを目的としている。
【００１１】
また、請求項２では、周波数領域全体の周波数特性をフラットにできないときでも、パルス状の励磁電流の立ち上がり部分で、リンギングが発生しないようすると共に、励磁電流の立ち上がりをさらに速くさせ、フラットトップの長さをさらに長くさせることができ、これによって周波数領域全体の周波数特性がフラットであるときに得られる理想的な波形と同じ波形の励磁電流で、励磁コイルを励磁し、制御対象粒子線の軌道が乱れないようすることができる長時間出力型高速励磁型電磁石システムを提供することを目的としている。
【００１２】
また、請求項３では、主励磁電流を分圧処理、分流処理、遅延処理させるという、簡単な処理だけ補助励磁電流を生成させることができ、これによって、回路構成を簡素化させながら、周波数領域全体の周波数特性をフラットにできないときでも、周波数領域全体の周波数特性がフラットであるときに得られる理想的な波形と同じ波形の励磁電流で、励磁コイルを励磁し、制御対象粒子線の軌道が乱れないようすることができる長時間出力型高速励磁型電磁石システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、パルス伝送ケーブルを介して供給されるパルス状の励磁電流で、電磁石を励磁して、磁束を発生させる長時間出力型高速励磁型電磁石システムにおいて、磁場発生場所に取り付けられ、パルス伝送ケーブルを介して、パルス状の主励磁電流が供給されているとき、主磁束を発生する主電磁石と、当該主電磁石を含む伝送系をインピーダンス整合させ、前記主電磁石に供給された主励磁電流が前記パルス伝送ケーブル側に戻らないようにする整合型終端装置と、前記整合型終端装置から出力される主励磁電流の波形形状、位相を整えて、補助励磁電流を生成する補助励磁電流生成／伝送装置と、前記主電磁石と隣接して配置され、前記補助励磁電流生成／伝送装置から補助励磁電流が供給されているとき、補助磁束を発生する補助電磁石と、前記補助電磁石を含む伝送系をインピーダンス整合させ、前記補助電磁石に供給された補助励磁電流が前記補助励磁電流生成／伝送装置側に戻らないようにする終端装置とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２では、パルス伝送ケーブルを介して供給されるパルス状の励磁電流で、電磁石を励磁して、磁束を発生させる長時間出力型高速励磁型電磁石システムにおいて、磁場発生場所に取り付けられ、パルス伝送ケーブルを介して、パルス状の主励磁電流が供給されているとき、主磁束を発生する主電磁石と、前記主電磁石を含む伝送系をインピーダンス整合させ、前記主電磁石に供給された主励磁電流が前記パルス伝送ケーブル側に戻らないようにする整合型終端装置と、前記整合型終端装置から出力される主励磁電流の波形形状、位相を整えて、補助励磁電流を生成する補助励磁電流生成／伝送装置と、前記主電磁石と隣接して配置され、前記補助励磁電流生成／伝送装置から補助励磁電流が供給されているとき、補助磁束を発生する補助電磁石と、前記補助電磁石を含む伝送系を完全インピーダンス整合させ、前記補助電磁石に供給された補助励磁電流が前記補助励磁電流生成／伝送装置側に戻らないようにする完全整合型終端装置とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３では、請求項１、２のいずれかに記載の長時間出力型高速励磁型電磁石システムにおいて、前記補助励磁電流生成／伝送装置は、前記整合型終端装置から出力される主励磁電流を分圧処理、分流処理して、前記主励磁電流の波形と対応する波形の電流を生成するとともに、前記主励磁電流が持つ波形歪みと、前記電流が持つ波形歪みとを相殺させるのに必要な時間だけ、位相をずらし、前記補助励磁電流を生成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による、請求項１の長時間出力型高速励磁型電磁石システムでは、周波数領域全体の周波数特性をフラットにできないときでも、パルス状の励磁電流の立ち上がり部分で、リンギングの発生を排除すると共に、フラットトップの長さを長くさせることができ、これによって周波数領域全体の周波数特性がフラットであるときに得られる理想的な波形と同じ波形の励磁電流で、励磁コイルを励磁し、制御対象粒子線の軌道が乱れないようすることができる。
【００１７】
また、請求項２の長時間出力型高速励磁型電磁石システムでは、周波数領域全体の周波数特性をフラットにできないときでも、パルス状の励磁電流の立ち上がり部分で、リンギングの発生を防止すると共に、励磁電流の立ち上がりをさらに速くさせ、フラットトップの長さをさらに長くさせることができ、これによって周波数領域全体の周波数特性がフラットであるときに得られる理想的な波形と同じ波形の励磁電流で、励磁コイルを励磁し、制御対象粒子線の軌道が乱れないようすることができる。
【００１８】
また、請求項３では、主励磁電流を分圧処理、分流処理、遅延処理させるという、簡単な処理だけ補助励磁電流を生成させることができ、これによって、回路構成を簡素化させながら、周波数領域全体の周波数特性をフラットにできないときでも、周波数領域全体の周波数特性がフラットであるときに得られる理想的な波形と同じ波形の励磁電流で、励磁コイルを励磁し、制御対象粒子線の軌道が乱れないようすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による長時間出力型高速励磁型電磁石システムのうち、請求項１、３に対応する一形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す主電磁石を構成する主鉄心、補助電磁石を構成する補助鉄心の配置例を示す平面図である。
【図３】図１に示す主励磁コイル、補助励磁コイルに供給される主励磁電流、補助励磁電流によって構成される総合励磁電流の一例を示す波形図である。
【図４】図３に示す総合励磁電流、従来の励磁電流のフラットトップ部分を拡大した波形図である。
【図５】本発明による長時間出力型高速励磁型電磁石システムのうち、請求項２、３に対応する一形態を示す概略構成図である。
【図６】従来から知られている高速励磁型電磁石システムの一例を示す概略構成図である。
【図７】図６に示す高速励磁型電磁石システムの周波数特性例を示すグラフである。
【図８】図６に示す励磁コイルに供給される励磁電流の波形と、理想的な励磁電流の波形とを示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
１．本発明の第１の実施の形態
図１は、本発明による長時間出力型高速励磁型電磁石システムのうち、請求項１、３に対応する一形態を示す概略構成図である。
【００２１】
図１に示す長時間出力型高速励磁型電磁石システム１ａは、粒子線加速器の加速リングなどに取り付けられる主電磁石２と、主電磁石２と隣接して配置される補助電磁石３と、パルス伝送ケーブル４を介して、主電磁石２にパルス状の主励磁電流が供給されているとき、これを終端させる整合型終端装置５と、整合型終端装置５から出力される主励磁電流の波形形状、位相を整えて、補助励磁電流を生成する補助励磁電流生成装置（請求項１、２の補助励磁電流生成／伝送装置）６と、補助励磁電流生成装置６から出力される補助励磁電流を取り込み、補助電磁石３に供給するパルス伝送補助ケーブル（請求項１、２の補助励磁電流生成／伝送装置）７と、パルス伝送補助ケーブル７を介して、補助電磁石３にパルス状の補助励磁電流が供給されているとき、これを終端させる終端装置８とを備えている。
【００２２】
そして、パルス伝送ケーブル４を介して、パルス状の主励磁電流が供給されているとき、整合型終端装置５によって、パルス伝送ケーブル４などが持つシステムインピーダンス、主電磁石２が持つインダクタンス成分などを整合させて、無反射状態にしながら、主電磁石２にパルス状の主励磁電流を供給し、主磁束を発生させる。また、この動作と並行し、補助励磁電流生成装置６、パルス伝送補助ケーブル７によって、主励磁電流の一部から、指定された波形、位相を持つパルス状の補助励磁電流を生成させて、補助電磁石３に供給し、補助磁束を発生させるとともに、終端装置８によって、終端させる。
【００２３】
主電磁石２は、図２に示す如く通常の電磁石を構成する鉄心の長さより所定寸法だけ短くなるように構成され、粒子線加速器の加速リング内を通過する制御対象粒子線の重心軌道と対応するように配置される主鉄心９と、主鉄心９に巻き付けられた状態で、一端がパルス伝送ケーブル５のプラス線１０に接続され、他端が整合型終端装置５に接続される主励磁コイル１２とを備えており、パルス伝送ケーブル４を介してパルス状の主励磁電流が供給されているとき、主励磁コイル１２を励磁して、主磁束を発生し、制御対象粒子線の軌道を偏向させる。
【００２４】
整合型終端装置５は、一端が主励磁コイル１２の他端に接続され、他端が補助励磁電流生成装置６のプラス側入力端子１８に接続される電流ライン１３と、一端が補助励磁電流生成装置６のマイナス側入力端子１９に接続され、他端がパルス伝送ケーブル４のマイナス線１１に接続される接地ライン１４と、一端が主励磁コイル１２の一端に接続されるインピーダンス整合用のコンデンサ１５と、一端がコンデンサ１５の他端に接続され、他端が主励磁コイル１２の他端に接続されるインピーダンス整合用のコンデンサ１６と、一端がコンデンサ１５の他端、コンデンサ１６の一端に接続され、他端が接地ライン１４に接続されるインピーダンス整合用のコイル１７とを備えている。
【００２５】
そして、パルス伝送ケーブル４を介して、主電磁石２の主励磁コイル１２に、パルス状の主励磁電流が供給されているとき、パルス伝送ケーブル４などが持つシステムインピーダンスと、主励磁コイル１２が持つインダクタンス成分などとを整合させて、無反射状態にさせ、パルス伝送ケーブル４内の励磁電流が波形変形しないようにするとともに、主励磁電流の一部を補助励磁電流生成装置６に供給する。
【００２６】
補助励磁電流生成装置６は、一端がプラス側入力端子１８に接続され、他端がプラス側出力端子２０に接続された抵抗などによって構成されるインピーダンス素子２２と、一端がマイナス側入力端子１９に接続され、他端がマイナス側出力端子２１に接続される接地ライン２３と、一端がインピーダンス素子２２の一端に接続され、他端が接地ライン２１に接続された抵抗などによって構成されるインピーダンス素子２４と、一端がインピーダンス素子２２の他端に接続され、他端が接地ライン２３に接続された抵抗などによって構成されるインピーダンス素子２５とを備えている。
【００２７】
そして、整合型終端装置５から主励磁電流の一部が出力されたとき、これを取り込み、各インピーダンス素子２２、２４、２５によって、インピーダンス整合処理、周波数フィルタリング処理、分圧処理、分流処理して、主励磁電流の波形を補正するのに最適な波形を持つパルス状の補助励磁電流を生成し、パルス伝送補助ケーブル７に供給する。
【００２８】
パルス伝送補助ケーブル７は、特性インピーダンスが整ったケーブルによって構成されており、所定の長さ、例えば補助励磁電流生成装置６と補助電磁石３との距離より長く、かつ主電磁石２の励磁タイミングと補助電磁石３の励磁タイミングとの間の最適なずれ時間に対応する時間だけ遅延させるのに必要な長さにされる。
【００２９】
そして、補助励磁電流生成装置６からパルス状の補助励磁電流が出力されたとき、これを取り込み、遅延時間に対応する時間だけ、位相を遅らせて、補助電磁石３に供給する。
【００３０】
補助電磁石３は、図２に示す如く通常の電磁石を構成する鉄心と主電磁石２の主鉄心９の長さとの差に対応する長さに形成され、主電磁石２の鉄心９と磁気的に連続するように配置される補助鉄心２６と、補助鉄心２６に巻き付けられた状態で、一端がパルス伝送補助ケーブル７のプラス線２７に接続され、他端が終端装置８に接続される補助励磁コイル２９とを備えており、パルス伝送補助ケーブル７からパルス状の補助励磁電流が出力されているとき、補助励磁コイル２９を励磁して、補助磁束を発生し、制御対象粒子線の軌道を偏向させる。
【００３１】
終端装置８は、一端が補助励磁コイル２９の他端に接続され、他端がパルス伝送補助ケーブル７のマイナス線２８に接続される終端抵抗３０を備えており、パルス伝送補助ケーブル７を介して、補助電磁石３の補助励磁コイル２９に、パルス状の補助励磁電流が供給されているとき、パルス伝送補助ケーブル７などが持つシステムインピーダンスと、補助励磁コイル２９が持つインダクタンス成分などとを整合させて、無反射状態にし、パルス伝送補助ケーブル７内の補助励磁電流が波形変形しないようにする。
【００３２】
次に、具体的な数値を使用して、図１に示す長時間出力型高速励磁型電磁石システム１ａの特性について説明する。
【００３３】
まず、パルス伝送ケーブル４などの伝送路系インピーダンス“Ｚ”、主電磁石２のインダクタンス値、主励磁電流のパルス幅に応じて、各インピーダンス素子２２、２４、２５のインピーダンス値、パルス伝送補助ケーブル７のインピーダンス値、遅延時間、補助電磁石３のインダクタンス値、終端抵抗３０の抵抗値などが最適化される。
【００３４】
例えば、伝送路系インピーダンス“Ｚ”が“１０Ω”、主電磁石２のインダクタンス値が“１μＨ”、主励磁電流のパルス幅が“０．４μｓ”であれば、インピーダンス素子２２のインピーダンス値が“〜２．０×Ｚ”にされ、また各インピーダンス素子２４、２５のインピーダンスが“〜１．６×Ｚ”にされ、さらにパルス伝送補助ケーブル７のインピーダンスが“Ｚ”、遅延時間が“８０ｎｓ”にされ、終端抵抗３０の抵抗値が“Ｚ”にされる。
【００３５】
このような設定条件で、長時間出力型高速励磁型電磁石システム１ａを動作させたとき、図３に示す如く従来の長時間出力型高速励磁型電磁石システムで得られる励磁電流に比べて、立ち上がりが速く、長いフラットトップを持つ総合励磁電流（主励磁電流と、補助励磁電流とを合成した励磁電流）を得ることができた。
【００３６】
また、図４の拡大図（図３の部分拡大図）に示す如く従来の励磁電流波形に比べ、総合励磁電流を構成するフラットトップ部分の変動幅を“１％”以内にすることができた。
【００３７】
さらに、従来の長時間出力型高速励磁型電磁石システムに比べて、励磁量を“２２％”程度、増加させることができた。このため、長時間出力型高速励磁型電磁石システム１ａによって、従来の長時間出力型高速励磁型電磁石システムと同じ励磁量を得るとき、その分だけ主励磁電流の電流値を小さくさせることができた。
【００３８】
このように、この形態では、パルス伝送ケーブル４を介してパルス状の主励磁電流が供給されたとき、整合型終端装置５によって、パルス伝送ケーブル４などが持つシステムインピーダンスと、主電磁石２が持つインダクタンス成分などとを整合させながら、主電磁石２の主励磁コイル１２に主励磁電流を供給して、主磁束を発生させるとともに、補助励磁電流生成装置６、パルス伝送補助ケーブル７によって、主励磁電流の一部から主励磁電流の波形を補正するのに必要な波形、位相を持つパルス状の補助励磁電流を生成し、これを補助電磁石３に供給して、補助磁束を発生させ、終端装置８で終端させるようにしているので、立ち上がり部分に、不要なリンギングなどが無く、かつ立ち上がりが速く、フラットトップが長い励磁電流で、磁場を発生させたときと同じ磁場（理想的な磁場）を発生させることができ、これによって制御対象粒子線の軌道が乱れないようさせることができる（請求項１の効果）。
【００３９】
また、この形態では、補助励磁電流生成装置６によって、主励磁電流を周波数フィルタリング処理、分圧処理、分流処理させて、主励磁電流の波形と対応する波形の補助励磁電流を生成するとともに、パルス伝送補助ケーブル７が持つ遅延特性を積極的に利用して、主励磁電流が持つ波形歪みと、補助励磁電流が持つ波形歪みとを相殺させるのに必要な時間だけ、位相をずらし、補助電磁石３に供給するようにしているので、回路構成を簡素化させながら、周波数領域全体の周波数特性をフラットにできないときでも、周波数領域全体の周波数特性がフラットであるときに得られる理想的な波形と同じ波形の励磁電流で、主励磁コイル１２、補助励磁コイル２９を励磁し、制御対象粒子線の軌道が乱れないようすることができる（請求項３の効果）。
【００４０】
２．本発明の第２の実施の形態
図５は本発明による長時間出力型高速励磁型電磁石システムのうち、請求項２、３に対応する一形態を示す概略構成図である。なお、図５において、図１の各部に対応する部分には、同じ符号が付してある。
【００４１】
図５に示す長時間出力型高速励磁型電磁石システム１ｂが、図１に示す長時間出力型高速励磁型電磁石システム１ａと異なる点は、終端装置８に代えて、完全整合型終端装置４０を設けたことである。
【００４２】
完全整合型終端装置４０は、一端が補助励磁コイル２９の他端に接続され、他端がパルス伝送補助ケーブル７のマイナス線２８に接続される終端抵抗４１と、一端が補助励磁コイル２９の一端に接続されるインピーダンス整合用のコンデンサ４２と、一端がコンデンサ４２の他端に接続され、他端が終端抵抗４１の一端に接続されるインピーダンス整合用のコンデンサ４３と、一端がコンデンサ４２の他端、コンデンサ４３の一端に接続され、他端が終端抵抗４１の他端に接続されるインピーダンス整合用のコイル４４とを備えており、パルス伝送補助ケーブル７を介して、補助電磁石３の補助励磁コイル２９に、パルス状の補助励磁電流が供給されているとき、パルス伝送補助ケーブル７などが持つシステムインピーダンスと、補助励磁コイル２９が持つインダクタンス成分などとを整合させて、無反射状態にし、パルス伝送補助ケーブル７内の補助励磁電流が波形変形しないようにする。
【００４３】
このように、この形態では、完全整合型終端装置４０によって、パルス伝送補助ケーブル７などが持つシステムインピーダンスと、補助励磁コイル２９が持つインダクタンス成分などとを整合させて、完全無反射状態にさせ、補助励磁コイル２９側からパルス伝送補助ケーブル７側に補助励磁電流が戻らないようにすることで、上述した第１形態より、磁場波形の補正精度をさらに高めて、制御対象粒子線の軌道を偏向させるときの精度をさらに向上させることができる（請求項２の効果）。
【００４４】
また、この形態では、上述した形態と同様に、補助励磁電流生成装置６によって、主励磁電流を周波数フィルタリング処理、分圧処理、分流処理させて、主励磁電流の波形と対応する波形の補助励磁電流を生成するとともに、パルス伝送補助ケーブル７が持つ遅延特性を積極的に利用して、主励磁電流が持つ波形歪みと、補助励磁電流が持つ波形歪みとを相殺させるのに必要な時間だけ、位相をずらし、補助電磁石３に供給するようにしているので、回路構成を簡素化させながら、周波数領域全体の周波数特性をフラットにできないときでも、周波数領域全体の周波数特性がフラットであるときに得られる理想的な波形と同じ波形の励磁電流で、主励磁コイル１２、補助励磁コイル２９を励磁し、制御対象粒子線の軌道が乱れないようすることができる（請求項３の効果）。
【００４５】
３．本発明の他の実施の形態
また、上述した第１、第２形態では、主電磁石２に対し、１つの補助電磁石３をカスケード（順次接続形式）に配置し、これら主電磁石２、補助電磁石３で生成される主磁束、補助磁束の重畳効果で、磁場の波形を補正させ、理想的な波形の磁場を得るようにしているが、補助電磁石３に対し、さらに補助電磁石を設け、上述した第１、第２形態と同様な方法で生成した補正励磁電流を流すようにしても良い。
【００４６】
これにより、上述した第１、第２形態より、さらに主励磁電流の補正精度を改善させ、制御対象粒子線の軌道を偏向させるときの精度をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ、１ｂ：長時間出力型高速励磁型電磁石システム
２：主電磁石
３：補助電磁石
４：パルス伝送ケーブル
５：整合型終端装置
６：補助励磁電流生成装置（補助励磁電流生成／伝送装置）
７：パルス伝送補助ケーブル（補助励磁電流生成／伝送装置）
８：終端装置
９：主鉄心
１０：プラス線
１１：マイナス線
１２：主励磁コイル
１３：電流ライン
１４：接地ライン
１５：コンデンサ
１６：コンデンサ
１７：コイル
１８：プラス側入力端子
１９：マイナス側入力端子
２０：プラス側出力端子
２１：マイナス側出力端子
２２：インピーダンス素子
２３：接地ライン
２４：インピーダンス素子
２５：インピーダンス素子
２６：補助鉄心
２７：プラス線
２８：マイナス線
２９：補助励磁コイル
３０：終端抵抗
４０：完全整合型終端装置
４１：終端抵抗
４２：コンデンサ
４３：コンデンサ
４４：コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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