(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームの円弧状軌道を画定する偏向電磁石と、
前記円弧状軌道の端部における前記偏向電磁石からの漏れ磁場の影響が及ぶ位置に配置され、磁性材料により形成され、該円弧状軌道に連続する前記荷電粒子ビームの軌道に沿った貫通孔を有するフィールドクランプと、
前記貫通孔内に、前記円弧状軌道の軌道面に垂直な双極磁場を励起するように、前記フィールドクランプに巻き付けられたコイルと
を有し、
前記偏向電磁石の磁極の入出射端面と、前記フィールドクランプの前記偏向電磁石側の端面とが平行に配置されており、該フィールドクランプの該偏向電磁石側の端面が、前記円弧状軌道に連続する前記荷電粒子ビームの軌道に対して斜めに配置されている荷電粒子ビーム軌道の形成装置。
【請求項２】
前記フィードクランプの前記偏向電磁石とは反対側の端面が、荷電粒子ビームの軌道に対して垂直である請求項１に記載の荷電粒子ビーム軌道の形成装置。
【請求項３】
荷電粒子ビームの周回軌道の一部を形成する円弧状軌道を画定する偏向電磁石と、前記円弧状軌道の端部における前記偏向電磁石からの漏れ磁場の影響が及ぶ位置に配置され、磁性材料により形成され、該円弧状軌道に連続する前記荷電粒子ビームの軌道に沿った貫通孔を有するフィールドクランプと、前記貫通孔内に、前記円弧状軌道の軌道面に垂直な双極磁場を励起するように、前記フィールドクランプに巻き付けられたコイルとを有し、前記偏向電磁石の磁極の入出射端面と、前記フィールドクランプの前記偏向電磁石側の端面とが平行に配置されており、該フィールドクランプの該偏向電磁石側の端面が、前記円弧状軌道に連続する前記荷電粒子ビームの軌道に対して斜めに配置されている荷電粒子ビーム軌道の形成装置の運転方法であって、
前記円弧状軌道内に荷電粒子ビームを入射する工程と、
前記コイルに流す電流を調整して、前記荷電粒子ビームの進行方向を微調整する工程とを有する荷電粒子ビーム軌道の形成装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子ビーム軌道の形成装置及びその運転方法に関し、特に偏向電磁石の端部近傍に、漏れ磁場を遮蔽するためのフィールドクランプを有する荷電粒子ビーム軌道の形成装置及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シンクロトロン等の荷電粒子ビームの周回軌道の円弧状部分が、偏向電磁石により画定される。この偏向電磁石の端部から漏れる磁場を遮蔽するために、その端部近傍に、磁性材料で形成されたフィールドクランプが配置される。さらに、周回軌道の他の部分に、軌道に沿って進行する荷電粒子ビームの進行方向を制御するためのステアリング電磁石が配置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、シンクロトロン等の荷電粒子ビーム軌道の形成装置の小型化が望まれている。このためには、荷電粒子ビームの周回軌道を小型化する必要がある。従来の装置ではステアリング電磁石を配置する場所を確保する必要があり、これが小型化の妨げとなる。
【０００４】
本発明の目的は、小型化に適した荷電粒子ビーム軌道の形成装置及びその運転方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、荷電粒子ビームの円弧状軌道を画定する偏向電磁石と、前記円弧状軌道の端部における前記偏向電磁石からの漏れ磁場の影響が及ぶ位置に配置され、磁性材料により形成され、該円弧状軌道に連続する前記荷電粒子ビームの軌道に沿った貫通孔を有するフィールドクランプと、前記貫通孔内に、前記円弧状軌道の軌道面に垂直な双極磁場を励起するように、前記フィールドクランプに巻き付けられたコイルとを有し、前記偏向電磁石の磁極の入出射端面と、前記フィールドクランプの前記偏向電磁石側の端面とが平行に配置されており、該フィールドクランプの該偏向電磁石側の端面が、前記円弧状軌道に連続する前記荷電粒子ビームの軌道に対して斜めに配置されている荷電粒子ビーム軌道の形成装置が提供される。
【０００６】
フィールドクランプの貫通孔内に励起された双極磁場は、軌道に沿って進行する荷電粒子ビームの進行方向を軌道面内で変化させる。フィールドクランプに巻き付けられたコイルに流す電流を調整することにより、荷電粒子ビームの進行方向を微調整することができる。
【０００７】
本発明の他の観点によると、上記荷電粒子ビーム軌道の形成装置の運転方法であって、前記円弧状軌道内に荷電粒子ビームを入射する工程と、前記コイルに流す電流を調整して、前記荷電粒子ビームの進行方向を微調整する工程とを有する荷電粒子ビーム軌道の形成装置の運転方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は、本発明の実施例による荷電粒子ビーム軌道の形成装置の軌道面における断面図を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の一点鎖線Ｂ１−Ｂ１における断面図を示す。図１（Ａ）は、図１（Ｂ）の一点鎖線Ａ１−Ａ１における断面図に相当する。
【０００９】
半円弧に沿って相互に対向配置された１対の磁極２により、半円弧状の軌道１ａが画定される。１対の磁極２の間隙部に真空容器５が配置され、円弧状軌道１ａは真空容器５の内部に配置される。１対の磁極２の各々は、リターンヨーク１０を介して接続される。リターンヨーク１０は、半円弧状軌道１ａの外周側の半円弧状部分及びその両端を結ぶ直線状部分において、軌道面を横切る。
【００１０】
円弧状軌道１ａの両端に、それぞれ直線軌道１ｂ及び１ｃが連続する。直線軌道１ｂ及び１ｃに対応して、リターンヨーク１０に貫通孔１１ｂ及び１１ｃが形成されている。１対の磁極２を、それぞれ主コイル１５Ａ及び１５Ｂが取り囲んでいる。主コイル１５Ａ及び１５Ｂは、磁極２の外周側においてはその外周面に沿って配置され、内周側においては、リターンヨーク１０の内面に沿ってほぼ直線状に配置されている。磁極２、リターンヨーク１０、及び主コイル１５Ａ、１５Ｂにより、偏向電磁石が構成される。
【００１１】
半円弧状軌道１ａの両端近傍に、それぞれ鉄等の磁性材料により形成されたフィールドクランプ２０ｂ及び２０ｃが配置されている。フィールドクランプ２０ｂ及び２０ｃは、それぞれ直線軌道１ｂ及び１ｃに沿った貫通孔２１ｂ及び２１ｃを有する。
【００１２】
主コイル１５Ａ及び１５Ｂに直流電流を流すと、磁極２、磁極間の間隙部、及びリターンヨーク１０により画定される閉磁路内に磁場が励起される。この磁場により、荷電粒子ビームがその進行方向と直交する方向の力を受け、半円弧状軌道１ａに沿って進行する。フィールドクランプ２０ｂ及び２０ｃは、半円弧状軌道１ａの両端における磁極２からの漏れ磁場の影響が及ぶ位置に配置され、漏れ磁場を遮蔽する。
【００１３】
図２（Ａ）は、フィールドクランプ２０ｃの軌道面における断面図を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の一点鎖線Ｂ２−Ｂ２における断面図を示す。図２（Ａ）は、図２（Ｂ）の一点鎖線Ａ２−Ａ２における断面図に相当する。なお、もう一方のフィールドクランプ２０ｂは、フィールドクランプ２０ｃと鏡面対称の関係にある。
【００１４】
磁極２の入出射端面が、直線軌道１ｃに対して斜めに加工されている。磁極２の端面を軌道面に垂直投影した像と直線軌道１ｃに垂直な平面とのなす角をθとすると角度θは、例えば３０．７°である。貫通孔２１ｃは長方形の断面形状を有し、その相互に対向する１対の面は軌道面に平行であり、他の１対の面は、直線軌道１ｃに平行で、かつ軌道面に垂直である。
【００１５】
フィールドクランプ２０ｃの磁極２に対向する端面は、磁極２の端面にほぼ平行であり、直線軌道１ｃに対して斜めに加工されている。相互に対向する２つの端面の直線軌道１ｃに沿った間隔ｇは、例えば１０ｃｍである。フィールドクランプ２０ｃの他方の端面は、直線軌道１ｃに対して垂直に加工されている。
【００１６】
フィールドクランプ２０ｃに鎖交するように、２つの補助コイル２２Ａ及び２２Ｂが巻かれている。補助コイル２２Ａ及び２２Ｂは、それぞれ貫通孔２１ｃの軌道面に垂直な１対の面を画定する部分に配置される。
【００１７】
補助コイル２２Ａ及び２２Ｂに矢印Ｉで示す方向の電流、即ち補助コイル２２Ａ及び２２Ｂ内において軌道面（図２（Ａ）の紙面）を同一方向に横切るような磁場を励磁する方向の電流を流す。図２（Ｂ）に示すように、補助コイル２２Ａ及び２２Ｂの各々と鎖交する磁場２５が形成され、貫通孔２１ｃ内に、軌道面にほぼ垂直な双極磁場が形成される。
【００１８】
この双極磁場は、直線軌道１ｃに沿って進行する荷電粒子ビームの進行方向を、軌道面内で変化させる。補助コイル２２Ａ及び２２Ｂに流す電流を調節することにより、荷電粒子ビームの進行方向を微調整することができる。すなわち、フィールドクランプ２０ｂ及び２０ｃが、ステアリング磁石の機能を果たす。このため、ステアリング磁石専用の設置場所を確保する必要がなくなり、軌道を小型化することが可能になる。
【００１９】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、荷電粒子ビームの偏向電磁石の入出射端に配置されるフィールドクランプにコイルを巻き付け、このコイルにより双極磁場を発生させることにより、フィールドクランプにステアリング磁石の機能を持たせることができる。ステアリング磁石用の場所を確保する必要がないため、荷電粒子ビームの軌道形成装置の小型化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による荷電粒子ビームの軌道形成装置の断面図である。
【図２】本発明の実施例によるフィールドクランプの断面図である。
【符号の説明】
１ａ  半円弧状軌道
１ｂ、１ｃ  直線軌道
２  磁極
５  真空容器
１０  リターンヨーク
１１ａ、１１ｂ  貫通孔
１５Ａ、１５Ｂ  主コイル
２０ａ、２０ｂ  フィールドクランプ
２１  貫通孔
２２Ａ、２２Ｂ  補助コイル
２５  磁場
【図１】
0003868103.tif 000002
【図２】
0003868103.tif 000003