(57)【要約】【課題】対向する磁極の曲面により形成される対向部空間における真空容器の位置決めを正確かつ容易に行うことができる荷電粒子加速装置を得る。【解決手段】上部及び下部鉄心３１，３２の磁極複合部３１ｈ，３２ｈに対向方向貫通孔形成部３１ｍ，３２ｍを設け、まず上部鉄心３１の対向方向貫通孔形成部３１ｍに位置決め棒８を挿通して真空容器１に固設された座７に螺合させ、ナット９を回して位置決め棒８の端部８ａと背面３１ｄとの距離を測定して所定値に設定する。次に、下部鉄心３２の対向方向貫通孔形成部３２ｍに位置決め棒８を挿通して座７に螺合させ、ナット９を回して真空容器１に下方から所定の張力を与えて固定する。左右方向についても同様に行う。位置決め棒８にて位置決めするので、曲面３１ｂ，３２ｂを有する磁極３１ａ，３２ａであっても、正確かつ容易に真空容器１の位置を決めることができる。【選択図】図１
2008171712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と真空容器と対向方向位置決め装置とを有するものであって、
上記鉄心は、磁極複合部と連結ヨーク部とを有し、
上記磁極複合部は、一対設けられたものであって、それぞれ対向ヨーク部と磁極と対向方向貫通孔形成部とを有し、
上記対向ヨーク部は、所定の対向方向に対向するようにして配設されたものであり、
上記磁極は、一方側に所定の形状の曲面を有し、上記対向ヨークの対向する内側にあってかつ上記曲面が上記対向方向に対向し所定の対向部空間を形成するようにして対向配置されたものであり、
上記連結ヨーク部は、上記一対の磁極複合部の対向ヨーク部を磁気的に連結するものであり、
上記対向方向貫通孔形成部は、上記磁極複合部の少なくとも一方に設けられたものであって、上記磁極複合部を上記対向方向に上記対向部空間まで貫通する対向方向貫通孔を形成するものであり、
上記真空容器は、荷電粒子のビームが通過するものであって、上記ビームが通過する方向が上記対向方向と交差するようにして上記対向部空間に配設されたものであり、
上記対向方向位置決め装置は、対向方向移動部材と対向方向移動調整装置とを有し、
上記対向方向移動部材は、上記対向方向貫通孔に挿通されるとともに上記真空容器に係合され、
上記対向方向移動調整装置は、上記鉄心の外部に設けられるとともに上記対向方向移動部材に係合されて上記対向方向移動部材を上記対向方向に移動させることにより上記真空容器の上記対向部空間における上記対向方向の位置を決めるものである、
荷電粒子加速装置。
【請求項２】
上記対向方向貫通孔形成部は、上記一対の磁極複合部の一方に上記対向方向及び上記ビームの通過方向に直交する方向に間隔を設けて複数設けられたものであり、
上記対向方向位置決め装置は、上記複数の対向方向貫通孔形成部に対応して複数設けられたものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子加速装置。
【請求項３】
上記対向方向貫通孔形成部は、上記一対の磁極複合部の双方に上記対向方向及び上記ビームの通過方向に直交する方向に間隔を設けて複数設けられたものであり、
上記対向方向位置決め装置は、上記対向方向貫通孔形成部に対応して複数設けられたものであって、上記一対の磁極複合部の一方側に設けられた上記対向方向移動部材を上記対向方向に移動させることにより上記真空容器に上記対向方向の張力を与えるとともに上記一対の磁極複合部の他方側に設けられた上記対向方向移動部材を上記対向方向に移動させることにより上記真空容器に上記張力と反対方向の張力を与えるようにされたものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子加速装置。
【請求項４】
上記対向方向移動部材は、一方の端部に上記真空容器と係合する第１の係合部を有するとともに、他方の端部に上記対向方向移動調整装置と係合する第２の係合部を有する棒状部材または可撓部材である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の荷電粒子加速装置。
【請求項５】
上記対向方向位置決め装置は、
上記棒状部材または可撓部材の上記第２の係合部は、上記棒状部材または可撓部材の端部に設けられたねじ部であり、
上記対向方向位置決め装置は、ナットであって、
上記ねじ部に上記ナットが螺合され、上記ナットを回転させることにより上記棒状部材または可撓部材が上記対向方向に移動するものである、
ことを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子加速装置。
【請求項６】
上記対向方向位置決め装置は、入力されるパルス信号数に比例した角度だけ出力軸が回転して上記ナットを駆動するステッピングモータを有するものである、
ことを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子加速装置。
【請求項７】
上記対向方向位置決め装置は、上記対向方向移動部材の上記一方の端部が相互に直交する２つの回転中心のうち少なくとも一方を有する継手を介して上記真空容器に係合されたものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子加速装置。
【請求項８】
直交方向位置決め装置を設けたものであって、
上記鉄心の上記連結ヨーク部は、一対設けられたものであって、一対のうちの少なくとも一方に直交方向貫通孔形成部を有し、上記一対の連結ヨーク部は上記対向部空間を上記対向方向及び上記ビームの通過方向の双方と直交する方向から挟むものであり、
上記直交方向貫通孔形成部は、上記連結ヨーク部を上記対向方向及び上記ビームの通過方向の双方と直交する方向に上記対向部空間まで貫通する連結ヨーク部貫通孔を形成するものであり、
上記直交方向位置決め装置は、直交方向移動部材と直交方向移動調整装置とを有し、
上記直交方向移動部材は、上記直交方向貫通孔に挿通されるとともに上記真空容器に係合され、上記直交方向移動調整装置は上記鉄心の外部に設けられるとともに上記直交方向移動部材に係合されて上記直交方向移動部材を上記直交方向に移動させることにより上記真空容器の上記対向部空間における上記直交方向の位置を決めるものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子加速装置。
【請求項９】
上記直交方向貫通孔形成部は、上記一対の連結ヨーク部の双方に設けられたものであり、
上記直交方向位置決め装置は、上記直交方向貫通孔形成部に対応して設けられたものであって、上記連結ヨーク部の一方側に設けられた上記直交方向移動部材を上記直交方向に移動させることにより上記真空容器に上記直交方向の張力を与えるとともに上記連結ヨーク部の他方側に設けられた上記直交方向移動部材を上記直交方向に移動させることにより上記真空容器に上記張力と反対方向の張力を与えるようにされたものである、
ことを特徴とする請求項８に記載の荷電粒子加速装置。
【請求項１０】
上記直交方向移動部材は、一方の端部に上記真空容器と係合する第１の係合部を有し、他方の端部に上記直交方向移動調整装置と係合する第２の係合部を有する棒状部材または可撓部材である、
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の荷電粒子加速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シンクロトロン等の物理実験や粒子線治療等に用いられる荷電粒子加速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子を加速・蓄積する荷電粒子加速装置であるシンクロトロンあるいはストレージリングの構成要素として、加速されて高エネルギーを有する状態になった荷電粒子ビームが通過するビームダクト等の環状の真空容器が使われている。シンクロトロンのビームダクトは内部が高真空に保たれているため、外圧に耐える構造強度が要求される。また、該真空容器の構造材料は非磁性でかつガス放出が少ないことも要求される。ここで、荷電粒子とは、電子、イオン、陽電子、反陽子、ミュー中間子、分子、クラスターなど正または負の電荷をもつ粒子である。
【０００３】
さらに、上述の真空容器は、真空容器内面に荷電粒子ビームが衝突してその強度が低下する現象を回避するため、荷電粒子ビーム軌道に対して精度良く位置調整されている必要がある。
【０００４】
従来の荷電粒子加速装置において、真空チェンバー変形防止用ブロックが設けられているものがある。真空チェンバー変形防止用ブロックは、真空チェンバー本体の下方から嵌合可能な下部ブロック部材と、下部ブロック部材の両側部上面に当接可能な上部ブロック部とから構成されている。なお、この真空チェンバー本体には、荷電粒子ビームの進行方向へ延びるビーム室と、ビーム室に沿って延びるポンプ室と、ビーム室とポンプ室を連通するスロット部とが横方向に並んで形成されている。ビーム室の側方には凸部Ａが、スロット部の下方には凸部Ｂが、ポンプ室の側方には凸部Ｃが、スロット部の上には凸部Ｄが設けられている。下部ブロック部材は、前方から見ると略凹の文字の形状を有し、この下部ブロック部材を真空チェンバー本体に下方から嵌合させると、ポンプ室の下方に位置する部分と、ポンプ室の側方に位置する凸部Ｃと、スロット部の下方に位置する凸部Ｂと、ビーム室の側方に位置する凸部Ａとが、下部ブロック部材に当接するようになっている。
【０００５】
一方、上部ブロックは、略板状に形成され、この上部ブロックを先に述べたように真空チェンバー本体に嵌合している状態の下部ブロック部材の両側部上面に当接させると、ポンプ室の上方に位置する部分及びスロット部の上方に位置する凸部Ｄが、上部ブロック部材に当接するようになっており、この上部ブロック部材は、ボルト等の締結具によって上記下部ブロック部材に固着されている。上部ブロック部材と真空チェンバー本体の凸部Ｄとは、上部ブロック部材にその上面から凸部Ｄに向かって延びるボルト挿通孔を設け、また、真空チェンバー本体の凸部Ｄに、ボルト螺合孔を設け、ボルト挿通孔にボルトを挿通しボルト螺合孔に螺着させることにより、上部ブロック部材と真空チェンバー本体の凸部Ｄとが固着される（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、電粒子を偏向するための二極磁場と収束するための四極磁場の双方を同時に発生させる複合型電磁石を有する従来の荷電粒子加速装置においては、上下方向に対向し右方側から左方側に向かって広がるラッパ状の対向部空間を形成する曲面を有する磁極を設けた複合型電磁石と、上記対向部空間に配置された断面矩形の環状の真空容器とを備えたものがある。なお、磁極の対向する曲面によりラッパ状の対向部空間を形成するのは、電粒子を偏向するための二極磁場と収束するための四極磁場の双方を同時に発生させるためである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１６３１９３号公報（段落番号００５８〜００６６、図２及び図４）
【非特許文献１】亀井亨他著、「パリティ物理学コース  加速器科学」  丸善  平成５年９月２０日、ｐ．８３及び図８．２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような従来の真空チェンバー変形防止用ブロックが設けられているものにおいては、真空チェンバー本体のポンプ室の下方に位置する部分並びにスロット部の下方に位置する凸部Ｂ及びビーム室の側方の凸部Ａが、下部ブロック部材に当接するようになっている。また、真空チェンバー本体の外周面において、ポンプ室の上方に位置する部分及びスロット部の上方に位置する凸部Ｄが、上部ブロック部材に当接するとともに、凸部Ｄが上部ブロック部材にボルトによって固着されている。この場合、真空チェンバー本体を、下部ブロックにより下から支え、上部ブロックにより上方から押さえて、両ブロックにて上下方向に挟んで固定している。このように、真空チェンバー本体と上下両ブロックとの当接面が平面であるために、その寸法出しが容易であるために、歪み無く真空チェンバー本体を固定できるものである。
【０００９】
これに対し、上記のような曲面を有する磁極を設けた荷電粒子加速装置において、磁極の曲面にて真空チェンバー本体を挟んで所定の位置に固定しようとする場合、磁極の形状が曲面であるため、真空チェンバー本体と磁極との間にスペーサを設置する必要がある。しかし、設置するスペーサの形状を３次元的な曲面に正確に機械加工することは困難をともない、また対向部を利用せずに真空チェンバー本体を位置決めするには磁極から遠く離れた真空フランジ（図示せず）を使用して位置決めする必要があるため、いずれの場合においても精度の良い位置決めをするのが困難であるという問題点があった。
【００１０】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、対向する磁極の曲面により形成される対向部空間における真空容器の位置決めを正確かつ容易に行うことができる荷電粒子加速装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る荷電粒子加速装置においては、
鉄心と真空容器と対向方向位置決め装置とを有するものであって、
鉄心は、磁極複合部と連結ヨーク部とを有し、
磁極複合部は、一対設けられたものであって、それぞれ対向ヨーク部と磁極と対向方向貫通孔形成部とを有し、
対向ヨーク部は、所定の対向方向に対向するようにして配設されたものであり、
磁極は、一方側に所定の形状の曲面を有し、対向ヨークの対向する内側にあってかつ曲面が対向方向に対向し所定の対向部空間を形成するようにして対向配置されたものであり、
連結ヨーク部は、一対の磁極複合部の対向ヨーク部を磁気的に連結するものであり、
対向方向貫通孔形成部は、磁極複合部の少なくとも一方に設けられたものであって、磁極複合部を対向方向に対向部空間まで貫通する対向方向貫通孔を形成するものであり、
真空容器は、荷電粒子のビームが通過するものであって、ビームが通過する方向が対向方向と交差するようにして対向部空間に配設されたものであり、
対向方向位置決め装置は、対向方向移動部材と対向方向移動調整装置とを有し、
対向方向移動部材は、対向方向貫通孔に挿通されるとともに真空容器に係合され、
対向方向移動調整装置は、鉄心の外部に設けられるとともに対向方向移動部材に係合されて対向方向移動部材を対向方向に移動させることにより真空容器の対向部空間における対向方向の位置を決めるものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る荷電粒子加速装置には、
鉄心と真空容器と対向方向位置決め装置とを有するものであって、
鉄心は、磁極複合部と連結ヨーク部とを有し、
磁極複合部は、一対設けられたものであって、それぞれ対向ヨーク部と磁極と対向方向貫通孔形成部とを有し、
対向ヨーク部は、所定の対向方向に対向するようにして配設されたものであり、
磁極は、一方側に所定の形状の曲面を有し、対向ヨークの対向する内側にあってかつ曲面が対向方向に対向し所定の対向部空間を形成するようにして対向配置されたものであり、
連結ヨーク部は、一対の磁極複合部の対向ヨーク部を磁気的に連結するものであり、
対向方向貫通孔形成部は、磁極複合部の少なくとも一方に設けられたものであって、磁極複合部を対向方向に対向部空間まで貫通する対向方向貫通孔を形成するものであり、
真空容器は、荷電粒子のビームが通過するものであって、ビームが通過する方向が対向方向と交差するようにして対向部空間に配設されたものであり、
対向方向位置決め装置は、対向方向移動部材と対向方向移動調整装置とを有し、
対向方向移動部材は、対向方向貫通孔に挿通されるとともに真空容器に係合され、
対向方向移動調整装置は、鉄心の外部に設けられるとともに対向方向移動部材に係合されて対向方向移動部材を対向方向に移動させることにより真空容器の対向部空間における対向方向の位置を決めるものであるので、
鉄心の外部から対向方向移動部材の位置を確認し位置決めできるので、対向する磁極の対向曲面により形成される対向部空間における真空容器の位置決めを正確かつ容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施例である荷電粒子加速装置の構成を示す断面図である。図において、円形加速器の真空容器１は断面矩形で環状に形成されその中を荷電粒子が通過する。真空容器１は、複合型偏向電磁石２内に配設されている。複合型偏向電磁石２は、鉄心３及び巻線４を有し、二極磁場及び四極磁場を発生する。鉄心３は上下対称に分割された上部鉄心３１と下部鉄心３２にて構成されている。上部鉄心３１は、曲面である対向面３１ｂを有する磁極３１ａ、背面３１ｄを有する対向ヨーク部３１ｃ、側面３１ｇを有する連結ヨーク部３１ｆにて構成されている。なお、磁極３１ａと対向ヨーク部３１ｃにて磁極複合部３１ｈが構成されている。
【００１４】
磁極３１ａは対向ヨーク部３１ｃから突設され、端部に所定の曲面形状の対向面３１ｂが設けられている。対向ヨーク部３１ｃはその背面３１ｄが所定の精度の平面に加工され、上記対向面３１ｂはこの背面３１ｄを基準に所定の精度で加工されている。連結ヨーク部３１ｆは、対向ヨーク部３１ｃの両側に対向ヨーク部３１ｃと一体に設けられ、磁極３１ａとの間に凹設部を形成し、後述のコイル４１が挿入されている。また、図１における左右方向に対向する一対の連結ヨーク部３１ｆの側面３１ｇ同士の距離が所定値になるとともに、それぞれが所定の平面度の平面に加工されている。
【００１５】
磁極複合部３１ｈには、図１の上下方向に貫通する孔を形成する対向方向貫通孔形成部３１ｍが２ヶ所設けられている。連結ヨーク部３１ｆには、図１の左右方向に貫通する孔を形成する直交方向貫通孔形成部３１ｎがそれぞれ１ヶ所設けられている。対向方向及び直交方向貫通孔形成部３１ｍ，３１ｎが形成する孔の径は、後述の位置決め棒８及び１８の径よりも所定寸法大きくされており、対向方向及び直交方向貫通孔形成部３１ｍ，３１ｎの形成する孔内において位置決め棒８，１８が径方向に移動可能である。対向方向及び直交方向貫通孔形成部３１ｍ，３１ｎは、図示のように２個を一組にして真空容器１の長手方向すなわち図の奥行き方向に所定組設けられている。
【００１６】
下部鉄心３２は、対向面３２ｂを有する磁極３２ａ、背面３２ｄを有する対向ヨーク部３２ｃ、側面３２ｇを有する連結ヨーク部３２ｆにて構成されている。なお、磁極３２ａと対向ヨーク部３２ｃにて磁極複合部３２ｈが構成されている。磁極３２ａは対向ヨーク部３２ｃから突設され、端部に所定の曲面形状を有する対向面３２ｂが設けられている。対向ヨーク部３２ｃはその背面３２ｄが所定の精度の平面に加工され、上記対向面３２ｂはこの背面３２ｄを基準に所定の精度で加工されている。連結ヨーク部３２ｆは、対向ヨーク部３２ｃの両側に対向ヨーク部３２ｃと一体に設けられ、磁極３２ａとの間に凹設部を形成し、後述のコイル４２が挿入されている。磁極複合部３２ｈには、図１の上下方向に貫通する孔を形成する対向方向貫通孔形成部３２ｍが２ヶ所設けられている。対向方向貫通孔形成部３２ｍが形成する孔の径は、後述の位置決め棒８の径よりも所定寸法大きくされており、対向方向貫通孔形成部３２ｍの形成する孔内において後述の位置決め棒８が径方向に移動可能である。対向方向貫通孔形成部３２ｍは、図示のように左右に間隔を設けて配置された２個を一組にして真空容器１の長手方向すなわち図の奥行き方向に所定組設けられている。
【００１７】
上記のような上部及び下部鉄心３１、３２が図１の上下方向に相互に連結ヨーク部３１ｆと連結ヨーク部３２ｆを当接させて対向配置され、鉄心３を構成している。このとき、磁極３１ａの対向面３１ｂと磁極３２ａの対向面３２ｂとが上下方向に対向し、図１の右方から左方に向かってラッパ状に拡大する対向部空間Ｓを形成するとともに、対向する連結ヨーク部３１ｆ及び連結ヨーク部３２ｆにより上記対向部空間Ｓを図の左右方向から挟んでいる。また、左右の連結ヨーク部３１ｆ及び連結ヨーク部３２ｆが、対向ヨーク部３１ｃ及び対向ヨーク部３２ｃを磁気的に連結している。
巻線４は、コイル４１，４２を有し、それぞれ磁極３１ａ，３２ａを周回して巻回されており、コイル４１、コイル４２に励磁電流を流すことにより、上記対向部空間Ｓに二極磁場及び四極磁場を発生する。
【００１８】
対向部空間Ｓには真空容器１が配設され、真空容器１中を図１の紙面に直角な方向に荷電粒子のビームとしての荷電粒子ビームが通過する。対向方向位置決め装置６は、座７、対向方向移動部材としての位置決め棒８、対向方向移動調整装置としてのナット９にて構成されている。座７は、真空容器１に固着されており、その中心部には図示しないがねじが加工されている。位置決め棒８は、両端部に雄ねじが加工された第１及び第２の係合部としてのねじ部を有し、所定の長さに加工されており、真空容器１側と反対側の端部には機械加工された端面８ａが設けられている。上部鉄心３１の対向方向貫通孔形成部３１ｍ及び下部鉄心３２の対向方向貫通孔形成部３２ｍの形成する孔に位置決め棒８が挿通されるとともに、一方のねじ部が座７に螺合されており、他方のねじ部（端面８ａ側）にはナット９が螺合されている。
【００１９】
直交方向位置決め装置１６は、座１７、位置決め棒１８、ナット１９にて構成されている。座１７は、真空容器１の左右両側に固着されており、その中心部には図示しないがねじが加工されている。直交方向移動部材としての位置決め棒１８は、両端部に雄ねじが加工された第１及び第２の係合部としてのねじ部を有し、所定の長さに加工されており、真空容器１側と反対側の端部には機械加工された端面１８ａが設けられている。直交方向貫通孔形成部３１ｎの形成する孔に位置決め棒１８が挿通されるとともに、一方のねじ部が座１７に螺合されており、他方のねじ部（端面１８ａ側）にはナット１９が２重に螺合され、ナット１９の緩み止めがなされている。
【００２０】
次に、動作について説明する。複合型偏向電磁石２内に設置された真空容器１は、真空ポンプ（図示せず）により、容器内の気体を排気され、真空容器１の内部は真空状態に保たれる。真空容器１の内部が真空状態になることにより、残留気体分子と荷電粒子とが衝突する確率が減少し、ビーム強度が強くなる。さらに、真空容器１の内面に荷電粒子が衝突してビーム強度が低下する現象を回避するため、真空容器１は、複合型偏向電磁石２の鉄心３に対して以下の方法で精度良く位置決めされる。
【００２１】
まず、下方側にある磁極３２ａに乗せ台等を置き、その上に真空容器１を仮置きする。次に、上部鉄心３１の対向方向貫通孔形成部３１ｍの形成する孔に位置決め棒８を挿通し、座７に位置決め棒８の一方のねじ部を所定深さまでねじ込んで座７の底面に当接させることにより、位置決め棒８の端面８ａと真空容器１との距離が所定の値になるようにする。なお、座７及び位置決め棒８は、位置決め棒８の一方のねじ部をねじ込んで座７の底面に当接させたとき、真空容器１と位置決め棒８の端面８ａの距離が所定値になるように加工されている。このとき、位置決め棒８の他方のねじ部が上部鉄心３１の磁極複合部３１ｈより突出する。次いで、磁極複合部３１ｈより突出した位置決め棒８の他方のねじ部にナット９を螺合させ、ナット９を回転させることにより位置決め棒８の位置が上下し、それにつれて真空容器１の位置も上下する。上部鉄心３１の背面３１ｄと位置決め棒８の端面８ａとの距離を、図示しないハイトゲージにより測定し、所定の値に設定する。
【００２２】
同様に、下部鉄心３２の対向方向貫通孔形成部３２ｍの形成する孔に位置決め棒８を挿通し、座７に位置決め棒８の一方のねじ部を所定深さまでねじ込んでその底部に当接させ、位置決め棒８の他方のねじ部を磁極複合部３２ｈより突出させる。次いで、磁極複合部３２ｈより突出した位置決め棒８の他方のねじ部にナット９を螺合させ、ナット９を回転させることにより位置決め棒８を移動させ、真空容器１に下向きの軽い張力を与えて上下方向に仮に固定する。これにより、真空容器１は上部鉄心３１の対向方向貫通孔形成部３１ｍが形成する孔に挿入された位置決め棒８により吊られるとともに下部鉄心３２の対向方向貫通孔形成部３２ｍの形成する孔に挿入された位置決め棒８により軽く下方へ引っ張られた状態になる。
【００２３】
続いて、真空容器１の図１の左右方向の位置決めをする。真空容器１が上部の位置決め棒８により吊られた状態で、右方の連結ヨーク部３１ｆの直交方向貫通孔形成部３１ｎの形成する孔に位置決め棒１８を挿入し、真空容器１の右側面に固定された座１７のねじ穴に位置決め棒１８のねじ部を螺合させ、位置決め棒１８のねじ部が座１７のねじ穴の底面に当接して停止するまでねじ込む。このときに、位置決め棒１８の他方の端面１８ａと真空容器１の端面との距離が所定値になるようにしてある。また、左方の連結ヨーク部３１ｆの直交方向貫通孔形成部３１ｎの形成する孔に位置決め棒１８を挿入し、左側面に固定された座１７のねじ穴に位置決め棒１８のねじ部を螺合させ、位置決め棒１８の端面が座１７のねじ穴の底面に当接して停止するまでねじ込む。このときに、位置決め棒１８の他方の端面１８ａと真空容器１の端面との距離が所定値になるようにしてある。
【００２４】
次いで、上部鉄心３１の右方の連結ヨーク部３１ｆより突出した位置決め棒１８の他方のねじ部にナット１９を螺合させ、ナット１９を回転させることにより位置決め棒１８が右方に移動し、それにつれて真空容器１の位置も右方に移動する。右方の連結ヨーク部３１ｆの側面３１ｇと位置決め棒１８の端面１８ａとの距離を、図示しないハイトゲージにより測定し、側面３１ｇと位置決め棒１８の端面１８ａとの距離を所定の値に設定する。なお、左あるいは右の直交方向貫通孔形成部３１ｎの形成する孔に挿入された位置決め棒１８により真空容器１が左あるいは右方向に引っ張られて移動するとき、真空容器１は対向方向貫通孔形成部３１ｍの形成する孔に挿入された位置決め棒８に軽く吊られた状態にあり、必要に応じて位置決め棒８が対向方向貫通孔形成部３１ｍ内を図の左右方向に移動可能であり、上部鉄心３１の対向方向貫通孔形成部３１ｍの形成する孔に挿入された位置決め棒８に大きな歪みが生ずるおそれはない。
【００２５】
なお、位置決め棒１８の他方のねじ部にナット１９を螺合させるときに、上部鉄心３１の右方の連結ヨーク部３１ｆの側面３１ｇと位置決め棒１８の端面１８ａとの距離が所定寸法よりも大きい状態にある場合は、上部鉄心３１の左方の側面３１ｇより突出した位置決め棒１８の他方のねじ部にナット１９を螺合し回転させ、真空容器１を左方に移動させ、右方の連結ヨーク部３１ｆの側面３１ｇと位置決め棒１８の端面１８ａとの距離が所定の値になるようにする。
【００２６】
次に、上部鉄心３１の左方の側面３１ｇより突出した位置決め棒１８の他方のねじ部にナット１９を螺合させて回転させ、真空容器１を左方に移動させ、上記右方の位置決め棒１８との間で真空容器１を左右方向に引っ張り合う状態にして、真空容器１の左右方向の位置を固定する。真空容器１の左右方向の位置決めは、右方の連結ヨーク部３１ｆの側面３１ｇと位置決め棒１８の端面１８ａとの距離により決められるので、左方の位置決め棒１８により真空容器１の位置を決める必要はなく、真空容器１に所定の張力を与えて固定すべく締め付けるだけでよい。
【００２７】
真空容器１の左右方向の位置が決められた後、下部鉄心３２の磁極複合部３２ｈより突出した位置決め棒８の他方のねじ部に螺合されたナット９を増し締めして、真空容器１を下方へ引っ張り、上部鉄心３１の磁極複合部３１ｈに形成された対向方向貫通孔形成部３１ｍの形成する孔に挿入された位置決め棒８との間で所定の張力を与えた状態で真空容器１の上下方向の位置を最終的に固定する。真空容器１の上下及び左右方向の位置が固定されたら、全ての位置決め棒８にもう一個ナット９を螺合させて締め付け、緩み止めをする。
【００２８】
なお、上記では、下部鉄心３２側にも位置決め装置６を設けて位置決め棒８により真空容器１に張力を与えるようにしたが、真空容器１が自重により対向方向貫通孔形成部３１ｍの形成する孔に挿入された位置決め棒８に吊られた状態になる場合は、必ずしも下部鉄心３２側に位置決め装置６を設けて真空容器１に所定の張力を与えておく必要はないし、下方側の位置決め装置６は必須のものではない。
また、真空容器１の図１における左右方向の位置の精度があまり要求されない場合は、上部鉄心３１の連結ヨーク部３１ｆの左右に設けられた直交方向位置決め装置１６を省略してもよい。
【００２９】
このように複合型偏向電磁石２の磁極３１ａ，３２ａによって形成される対向部空間Ｓ内における真空容器１の位置を、鉄心３の外部から対向方向移動部材としての位置決め棒８の端部８ａの位置及び直交方向移動部材としての位置決め棒１８の端部１８ａの位置を確認し位置を調整することにより位置決めできるので、正確かつ容易に真空容器の上下及び左右方向の位置決めをすることができ、荷電粒子ビームが真空容器１の内面に衝突する確率を小さくできる。また、３次元形状のスペーサを使用して真空容器を固定する必要がなく、安価にできる。
なお、上部鉄心３１及び下部鉄心３２に対向方向位置決め装置６を設けるとともに上部鉄心３１の側方ヨーク部３１ｆに直交方向位置決め装置１６を設けて、真空容器１に対向方向及び直交方向に張力を与えることによりその位置を決めるようにしたので、真空容器１に不要な応力発生させることなくその揺れを防止して強固に支持できる。
【００３０】
また、円形加速器においては、荷電粒子ビームの入射軌道と取出し軌道が真空容器１の半径方向最内面及び最外面近傍を通過するため、水平方向の位置が所定の位置から逸脱していると荷電粒子ビームが真空容器１の径方向の最内面及び最外面と衝突し、ビーム強度の低下を招く問題があるが、対向方向位置決め装置６により真空容器１の上下方向の位置を正確に決めるのに加え、直交方向位置決め装置１６を設けて真空容器１の左右方向の位置を正確に決めることにより、入射及び取出し時のビーム強度の低下を回避することができる。
【００３１】
実施の形態２．
図２は、実施の形態２である荷電粒子加速装置の構成を示す断面図である。上記実施の形態１では、位置決め棒８を用いて真空容器１の垂直方向の位置決めを複合型偏向電磁石２の外側から位置決め棒８の端部８ａを確認することにより行うものについて述べたが、この実施の形態においては、図２に示すように、複合型偏向電磁石１０２に上部鉄心１３１及び下部鉄心１３２を設ける。上部鉄心１３１の磁極複合部３１ｈ及び下部鉄心１３２の磁極複合部３２ｈには、図２の上下方向に貫通する孔を形成する対向方向貫通孔形成部３１ｍ、３２ｍが４箇所設けられている。真空容器１は、図１に示したものと同様のものであるが、説明の関係上天板１ａ及び天板１ａの中央部１ｂに符号を付している。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００３２】
上部及び下部鉄心１３１，１３２の対向方向貫通孔形成部３１ｍ、３２ｍにそれぞれ位置決め棒８を挿入してその一方のねじ部を座７に螺合させるとともに、他方のねじ部にナット９を螺合させて締め付けることによりに真空容器１の上下方向の位置を正確に決める。このような真空容器１を挟んで上下方向に対向配置された位置決め装置６を図２の上下方向に対向させて組にしたものを図２の横方向に３組以上の複数（図２では４組）を配置する。さらに、この位置決め装置６の組を３組以上横方向に間隔を設けて並べたものが、複合型偏向電磁石１０２の荷電粒子ビームのビーム軸方向（紙面に垂直）に複数組配置されている。
【００３３】
これにより、真空容器１を製作した際の溶接ひずみや真空容器１の受ける外気の圧力によって真空容器１の天板１ａの中央部１ｂが凹状に撓んだ場合に、中央部１ｂを対向方向位置決め装置６の位置決め棒８にて上方へ引っ張ることにより修正し、天板１ａの平面度を調整することにより真空容器１の形状を正確に保つことができ、荷電粒子ビームが真空容器１の内面に衝突する確率が低くなり、荷電粒子ビームの通過効率を向上させることができる。
【００３４】
実施の形態３．
図３は、実施の形態３である荷電粒子加速装置を示すものであり、図３（ａ）は荷電粒子加速装置の構成を示す断面図、図３（ｂ）は対向方向位置決め装置近傍の拡大図である。これらの図において、対向方向位置決め装置５６は、ステッピングモータ５１を有し、ステッピングモータ５１は上部鉄心３１の対向ヨーク部３１ｃの背面３１ｄ及び下部鉄心３２の対向ヨーク部３２ｃの背面３２ｄに固設されている。ステッピングモータ５１は、入力されるパルス信号数に比例した角度だけ出力軸が回転して、嵌合部材５１ａ（図２（ｂ））を介して、位置決め棒８の他方のねじ部に螺合されたナット９を回転駆動し、真空容器１の上下方向の位置を調節する。なお、予め位置決め棒８の端部１８ａと鉄心３１の対向ヨーク部３１ｃの背面３１ｄまでの距離をナット９の回転数と対応させて記憶しておく。
【００３５】
左右方向の位置決めについても同様に行うことができる。また、直交方向位置決め装置６６は、ステッピングモータ５１を有する。ステッピングモータ５１は、上部鉄心３１の連結ヨーク部３１ｆの側面３１ｇに固設されている。そして、嵌合部材５１ａ（図２（ｂ））を介して、位置決め棒１８の他方の端部に螺合されたナット１９を回転駆動し、真空容器１の左右方向の位置を調節する。なお、予め位置決め棒１８の端部１８ａと鉄心３１の側面ヨーク部３１ｇの側面３１ｇまでの距離をナット９の回転数と対応させて記憶しておく。
左右方向の位置決めについても同様に行うことができる。
【００３６】
このように構成することにより、遠隔操作によりステッピングモータ５１にパルス制御信号を送って所定の角度回転させることにより位置決めを行うことができ、手動よるナットの締め具合で位置決めをする場合に比べて、再現性の高い精密な位置決めが可能となる。また、円形加速器の場合、真空容器１は長時間運転により、高エネルギーの荷電粒子ビームが衝突することによって放射化することがあるが、そのような場合でも、遠隔操作により位置決めを行えるので、放射線環境下に人体を曝すことなく真空容器１の再位置決めが可能となる。
【００３７】
実施の形態４．
図４は、実施の形態４である荷電粒子加速装置を示すものであり、図４（ａ）は荷電粒子加速装置の構成を示す断面図、図４（ｂ）はヒンジ装置の詳細図である。これらの図において、対向方向位置決め装置７６は、対向方向移動部材としての位置決め棒７８及び継手としてのヒンジ装置７９を有する。ヒンジ装置７９は、ねじ棒部７９ａ及びピン７９ｂ（図４（ｂ））を有する。ヒンジ装置７９のねじ棒部７９ａの一方の端部がピン７９ｂにより位置決め棒７８の第１の係合部としての一方の端部に連結され、ねじ棒部７９ａの他方の端部が座７に螺合されている。ねじ棒部７９ａは、位置決め棒７８ａに対してピン７９ｂを中心にして図４（ｂ）の左右方向に回動自在に連結されている。直交方向位置決め装置８６は、直交方向移動部材としての位置決め棒８８及び継手としてのヒンジ装置７９を有する。ヒンジ装置７９のねじ棒部７９ａの一方の端部がピン７９ｂにより位置決め棒８８の第１の係合部としての一方の端部に連結され、ねじ棒部７９ａの他方の端部が座１７に螺合されている。ねじ棒部７９ａは、位置決め棒８８に対してピン７９ｂを中心にして図４（ａ）の上下方向に回動自在に連結されている。各位置決め棒７８，８８の他方の端部である第２の係合部としてのねじ部にナット９，１９が螺合され、真空容器１が対向部空間Ｓにおける所定の位置に固定保持されている。
【００３８】
図４において真空容器１の製作誤差が大きく、左右それぞれの位置決め棒７８の調整量が大きく異なる場合、位置決め棒７８と天板１ａがなす相対的な角度が変化し、位置決め棒７８と天板１ａ及び両者を連結している座７及び真空容器１に変形に由来する応力が発生する。このような場合でもヒンジ装置７９のねじ棒部７９ａが回動することにより、位置決め棒７８と真空容器１との間で拘束が生じず、位置決め棒７８や座７、真空容器１に発生する応力を防止することができるので、真空容器１に余分な応力を与えることなく位置決めができる。
位置決め棒８８についても同様の作用効果を有する。
なお、継手は、相互に直交する２つの回転中心を有する自在継手であってもよい。
【００３９】
実施の形態５．
図５は、実施の形態５である引っ張りワイヤを示す構成図である。図５において、可撓部材としての引っ張りワイヤ２８は、ワイヤ２８ａの一方の端部に固着された第１の係合部としての六角ナット付ボルト２８ｂ及び他方の端部に固着された第２の係合部としての六角穴付ボルト２８ｃを有する。六角穴付ボルト２８ｃは、機械加工された端面２８ｄを有する。このような引っ張りワイヤ２８を、例えば実施の形態１における位置決め棒８あるいは１８の代わりに用いる。この場合、真空容器１に設けられた座７と係合させるために、六角形のボックススパナ９９の中にワイヤ２８ａを挿入するとともに六角ナット付ボルト２８ｂを嵌合させた状態で、対向方向貫通孔形成部３１ｍの形成する孔に挿入しボックススパナ９９を回して、座７に六角ナット付ボルト２８ｂを所定深さまでねじ込む。すると、真空容器１から引っ張りワイヤ２８の六角穴付ボルト２８ｃの端面２８ｄまでの距離が所定値になるようにされている。なお、引っ張りワイヤ２８はボックススパナ９９に支えられているので、問題なく座７に螺合させることができる。次に、ボックススパナ９９を外し、六角穴付ボルト２８ｃにナット９（図１参照）を螺合させ、六角穴に六角棒スパナを挿入して六角穴付ボルト２８ｃが回らないようにしながらナット９で締め付けて、所定の張力を与えるようにする。なお、ワイヤ１８ａは、所定の張力を与えたときの伸びが許容値以内であるものを選定する。また、ワイヤの代わりに、スチールバンドや鎖その他のものを使用してもよい。
【００４０】
このように、可撓部材としての引っ張りワイヤ２８を用いることにより、真空容器１に不要な応力を与えることなく真空容器１を所定の位置に位置決めし固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１である荷電粒子加速装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態２である荷電粒子加速装置の構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態３である荷電粒子加速装置を示すものであり、図３（ａ）は荷電粒子加速装置の構成を示す断面図、図３（ｂ）は対向方向位置決め装置近傍の拡大図である。
【図４】実施の形態４である荷電粒子加速装置を示すものであり、図４（ａ）は荷電粒子加速装置の構成を示す断面図、図４（ｂ）はヒンジ装置の詳細図である。
【図５】実施の形態５である引っ張りワイヤの構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  真空容器、２，１０２，２０２，３０２  複合型偏向電磁石、３  鉄心、
３１  上部鉄心、３２  下部鉄心、３１ａ，３２ａ  磁極、３１ｂ，３２ｂ  対向面、
３１ｃ，３２ｃ  対向ヨーク部、３１ｄ，３２ｄ  背面、３１ｈ，３２ｈ  磁極複合部、３１ｆ，３２ｆ  側方ヨーク部、３１ｇ，３２ｇ  側面、
３１ｍ，３２ｍ  対向方向貫通孔形成部、３１ｎ  直交方向貫通孔形成部、
６  対向方向位置決め装置、７  座、８  位置決め棒、８ａ  端面、９  ナット、
１６  直交方向位置決め装置、１７  座、１８  位置決め棒、１８ａ  端面、
１９  ナット、２８  引っ張りワイヤ、２８ａ  ワイヤ、２８ｂ  六角ナット付ボルト、
２８ｃ  六角穴付ボルト、５１  ステップモータ、５１ａ  ナット嵌合部材、
１０３  鉄心、１３１  上部鉄心、１３２  下部鉄心、
６６  電動対向方向位置決め装置、７６  電動直交方向位置決め装置、
７８，８８  位置決め棒、７９，８９  ヒンジ装置。
【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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