所定の曲率半径を有する中心軌道に沿って荷電粒子ビームを偏向させる荷電粒子ビーム偏向装置であって、前記荷電粒子ビームが通過する空間を介して対向して配置された第1と第2の磁極と、前記第1と第2の磁極の各々の周囲に巻線され、前記空間に前記第1の磁極から前記第2の磁極に向かって磁場を形成する主コイルと、前記中心軌道よりも内周側に配置され、前記空間に前記第2の磁極から前記第1の磁極に向かって磁場を形成する第1の補助コイルと、前記中心軌道よりも外周側に配置され、前記空間に前記第1の磁極から前記第2の磁極間に向かって磁場を形成する第2の補助コイルと、を備えた荷電粒子ビーム偏向装置。前記空間を通過後の前記荷電粒子ビームの内周端位置と外周端位置とを測定するビームモニタと、前記内周端位置が所定の内周側限界よりも外周側になるように前記第1の補助コイルが形成する磁場の強度を制御し、前記外周端位置が所定の外周側限界よりも内周側になるように前記第2の補助コイルが形成する磁場の強度を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム偏向装置。前記第1と第2の磁極は、前記第1と第2の磁極の間隔が内周側よりも外周側の方が狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の荷電粒子ビーム偏向装置。前記主コイルと前記第1の補助コイルとを直列接続して構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の荷電粒子ビーム偏向装置。前記主コイルと前記第2の補助コイルとを直列接続して構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の荷電粒子ビーム偏向装置。従来の荷電粒子ビーム偏向装置においては、対向して配置された2つの磁極の周囲にコイルが巻かれ、ヨークにより両磁極を連結して偏向電磁石を構成しており、このような偏向電磁石のコイルに通電することによりビーム中心軌道付近に磁束密度のフラットトップ領域を形成することができる。荷電粒子ビームが通過する空間は、この空間中に存在するガスとの散乱によってビームが喪失するのを避けるために真空領域を確保する必要があり、偏向電磁石の両磁極間に真空ダクトを配置しこの内部を真空に保っている。荷電粒子ビームは進行方向に垂直な断面で見ると偏向半径内周側から外周側へ広がる空間的な分布を有するのと同時に、その運動量、即ちエネルギーも分布を有し、一般的には内周側のビームのエネルギーは低く、外周側のビームのエネルギーは高い。上記のような荷電粒子ビームの空間的な分布、エネルギー分布を考慮して、偏向電磁石の両磁極間に形成された磁束密度のフラットトップ領域における荷電粒子ビームの軌道半径について検討を行う。上記p=qBρの関係式を用いると、フラットトップ領域ではBはほぼ一定であるため、軌道半径ρは運動量pと比例する。ビーム中心軌道ρより内周側に入射したビームの運動量は中心軌道に入射したビームの運動量pよりも小さく、内周側に入射したビームの軌道半径は中心軌道に入射したビームの軌道半径ρよりも小さくなり偏向角度が大きくなるため、真空ダクトの内周側側壁等の障害物と衝突する可能性が高くなる。これとは反対に、ビーム中心軌道ρより外周側に入射したビームの運動量は中心軌道に入射したビームの運動量pよりも大きく、外周側に入射したビームの軌道半径は中心軌道に入射したビームの軌道半径ρよりも大きくなり偏向角度が小さくなるため、真空ダクトの外周側側壁等の障害物と衝突する可能性が高くなる。以上の理由により、従来の荷電粒子ビーム偏向装置においては、ビーム偏向時にビーム輸送効率が低減してしまうという課題があった。本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ビーム偏向時に荷電粒子ビームが真空ダクト等の障害物と衝突することにより喪失されるのを防止し、ビーム輸送効率を高めることができる荷電粒子ビーム偏向装置を提供することを目的とする。この発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置は、所定の曲率半径を有する中心軌道に沿って荷電粒子ビームを偏向させるものであって、荷電粒子ビームが通過する空間を介して対向して配置された第1と第2の磁極と、第1と第2の磁極の各々の周囲に巻線され、前記空間に第1の磁極から第2の磁極に向かって磁場を形成する主コイルとを備えている。さらに中心軌道よりも内周側に配置され、前記空間に第2の磁極から第1の磁極に向かって磁場を形成する第1の補助コイルと、中心軌道よりも外周側に配置され、前記空間に第1の磁極から第2の磁極間に向かって磁場を形成する第2の補助コイルとを備えていることを特徴とする。この発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置によると、主コイルにより形成された第1の磁極から第2の磁極に向かう磁場中において、中心軌道より内周側には第1の補助コイルにより第2の磁極から第1の磁極に向かって磁場が形成されるため、主コイルが形成する磁場と第1の補助コイルが形成する磁場とが重畳した磁場は主コイルのみが形成する磁場と比較して弱められる。このことにより、中心軌道より内周側に入射した荷電粒子ビームは偏向半径が大きくなるため中心軌道寄りの軌道を描くことになり真空ダクト等の障害物と衝突することを回避できる。同様に中心軌道より外周側には第2の補助コイルにより第1の磁極から第2の磁極に向かって磁場が形成されるため、主コイルが形成する磁場と第2の補助コイルが形成する磁場とが重畳した磁場は主コイルのみが形成する磁場と比較して強められる。このことにより、中心軌道より外周側に入射した荷電粒子ビームは偏向半径が小さくなるため中心軌道寄りの軌道を描くことになり、真空ダクト等の障害物と衝突することを回避することができる。以上により荷電粒子ビーム偏向装置を通過するビームの輸送効率を高めることができる。実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1に係る荷電粒子ビーム偏向装置の断面図を示すものである。本図において、荷電粒子ビーム1は本図のX軸内外周方向とY軸上下方向の交点を軌道の中心中心軌道として、紙面の奥s軸方向に向かって進行しており、本図を上面から見た場合には、上記中心軌道に沿ってその軌道が偏向される。荷電粒子ビーム1は本図に示すとおりその断面は略楕円形状を有していることが多く、内周側-X側から外周側X側に空間的に分布しており、荷電粒子ビームが進行中に周囲に存在するガスとの散乱によりビームが喪失されるのを防止するために、内部を真空に保った真空ダクト2が設けられている。上記真空ダクト2を介して、第1の磁極3aと第2の磁極3bが対向して配置されており、これら両磁極間に磁場を発生させるための主コイル4a、4bが各磁極の周囲に巻線して配置されている。例えば荷電粒子ビーム1が正の電荷を有する場合には、第1の磁極3aをN極、第2の磁極3bをS極とすると磁場が第1の磁極3aから第2の磁極3bに向かって-Y方向に生成されるため、荷電粒子ビーム1は-X方向にローレンツ力を受けて軌道が-X方向に曲げられることになる。第1の磁極3aと第2の磁極3bとはヨーク5a、5bによって連結されており、これによってリターンの磁気回路が形成される。更に、中心軌道よりも内周側-X側に第1の補助コイル6a、6bと、中心軌道よりも外周側X側に第2の補助コイル7a、7bとを備えている。図1では第1の補助コイル6a、6b及び第2の補助コイル7a、7bはヨーク5a、5b中に埋め込まれるような配置となっているが、両磁極3a、3b間に空間的な余裕があればこれらのコイルを両磁極3a、3bの磁極表面であって真空ダクト2との隙間に配置してもかまわない。実施の形態1に係る荷電粒子ビーム偏向装置の組立手順の一例を図2に示す。荷電粒子ビーム偏向装置は上下2分割構造であり、上側電磁石部と下側電磁石部とは対称構造であるため上側電磁石部のみで説明を行う。まず図1におけるヨーク5aは、実際はヨーク8a、9a、10aの3つの部品からなっており、まずヨーク8aの内周側に設けられた凹部に第1の補助コイル6aを、外周側に設けられた凹部に第2の補助コイル7aを各々巻線し固定する。次にヨーク9aにより各凹部の開口に蓋を行いヨーク9aとヨーク8aとをボルト等を用いて適宜締結を行う。最後に巻線された主コイル4aが固定された磁極3aと、ヨーク10aとボルト等により締結することにより上側電磁石部11aが組み立てられる。同様にして組み立てられた下側電磁石部11b図示しないと組み合わせることにより、荷電粒子ビーム偏向装置として完成する。次に動作について説明する。図3に示すとおり主コイル4a、4bは直列に主電源12に、第1の補助コイル6a、6bは直列に第1の補助電源13に、第2の補助コイル7a、7bは直列に第2の補助電源14に、各々接続されている。図4に各コイルにより生成される磁場を個別に示す。主電源12により主コイル4a、4bに通電することにより、上記真空ダクト2内の荷電粒子ビーム1が通過する空間に第1の磁極3aから第1の磁極3bの方向に向かって磁場B0が生成される。また、第1の補助電源13により第1の補助コイル6a、6bに通電することにより、B0とは逆向きに磁場-B1が生成され、第2の補助電源14により第2の補助コイル7a、7bに通電することにより、B0と同じ向きに磁場B2が生成される。荷電粒子ビーム1の通過領域にはこれら3つの磁場を重ね合わせた磁場が形成される。図5に示すとおり、ビーム中心軌道X=0を挟んで-A3≦X≦A4の区間で磁束密度B0のフラットトップ領域<FT0>があり、ビーム中心軌道に対して内周側には磁束密度B0-B1のフラットトップ領域<FT1>が、外周側には磁束密度B0B2のフラットトップ領域<FT2>が各々存在し、これら3つのフラットトップ領域の間は磁束密度が連続的に変化する。ここで、ビーム中心軌道の軌道半径をρ、この中心軌道に入射して<FT0>の領域中を円運動する荷電粒子ビームの運動量をp、電荷をqとすると、p=qB0ρ式1の関係が成り立つ。ここで中心軌道よりΔρ1だけ内周側に入射し、<FT1>の領域中を軌道半径ρ-Δρ1で円運動する荷電粒子ビームの運動量をp-Δp1とすると、同様にp-Δp1=qB0-B1ρ-Δρ1式2の関係が成り立つ。式2の両辺を式1で割り算すると、p-Δp1/p×ρ/ρ-Δρ1=1-B1/B0<1式3式3の関係が成立する場合には、<FT0>、<FT1>のいずれを周回する荷電粒子ビームも一定の円軌道を保つため、外周部に配置された真空ダクト2の外壁に衝突することはない。さらにB1の絶対値を大きくした1>p-Δp1/p×ρ/ρ-Δρ1≧1-B1/B0式4の場合には、<FT1>を周回する荷電粒子ビームはρ-Δρ1の周回軌道より外周側中心軌道寄りに入ることになり、一層安全である。一方、中心軌道よりΔρ2だけ外周側に入射し、<FT2>の領域中を軌道半径ρΔρ2で円運動する荷電粒子ビームの運動量をpΔp2とすると、同様にpΔp2=qB0B2ρΔρ2式5の関係が成り立つ。式5の両辺を式1で割り算すると、式4と同様な下記不等式が得られる。1<pΔp2/p×ρ/ρΔρ2≦1B2/B0式6この場合には<FT2>を周回する荷電粒子ビームはρΔρ2の周回軌道より内周側中心軌道寄りに入ることになり、同様に真空ダクト2の内壁に衝突することはない。この発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置によると、主コイル4a、4bにより形成された第1の磁極3aから第2の磁極3bに向かう磁場中において、中心軌道より内周側には第1の補助コイル6a、6bにより第2の磁極3bから第1の磁極3aに向かって磁場が形成されるため、主コイル4a、4bが形成する磁場と第1の補助コイル6a、6bが形成する磁場とが重畳した磁場は主コイル4a、4bのみが形成する磁場と比較して弱められる。このことにより、中心軌道より内周側に入射した荷電粒子ビーム1は偏向半径が大きくなるため中心軌道寄りの軌道を描くことになり真空ダクト2等の障害物と衝突することを回避できる。同様に中心軌道より外周側には第2の補助コイル7a、7bにより第1の磁極3aから第2の磁極3bに向かって磁場が形成されるため、主コイル4a、4bが形成する磁場と第2の補助コイル7a、7bが形成する磁場とが重畳した磁場は主コイル4a、4bのみが形成する磁場と比較して強められる。このことにより、中心軌道より外周側に入射した荷電粒子ビーム1は偏向半径が小さくなるため中心軌道寄りの軌道を描くことになり、真空ダクト2等の障害物と衝突することを回避することができる。以上により荷電粒子ビーム偏向装置を通過するビームの輸送効率を高めることができる。また、ビームが高エネルギーとなった場合には従来の荷電粒子ビーム偏向装置においては、中心軌道から外れた荷電粒子ビーム1による真空ダクト2の放射化、及び加熱は避けられない問題であった。本実施の形態による荷電粒子ビーム偏向装置においては、上記のとおり真空ダクト2等の障害物との衝突することを回避できるため、真空ダクト2及びこの周辺機器の放射化を低減し、真空ダクト2の冷却設備を別途設ける必要もないという利点もある。実施の形態2.実施の形態1に係る荷電粒子ビーム偏向装置の磁極3a、3bは、各磁極表面がX軸に対して平行なものであった。これは磁極中心領域にフラットトップ領域を形成するためであったが、フラットトップ領域は必ずしも必要なものではなく、荷電粒子ビーム偏向装置の用途によっては磁束密度に勾配を有する場合もある。実施の形態2に係る荷電粒子ビーム偏向装置においては、例えば図6に示すように中心軌道内周側の磁極間距離が広く、外周側に向かうに従って狭くなるように、第1の磁極3cと第2の磁極3dが形成されている。磁極間の磁気抵抗が大きな内周側に比べて外周側は磁気抵抗が小さいため、内周側から外周側に向かって磁束密度が高くなるような勾配磁場を形成することができる。このような荷電粒子ビーム偏向装置においても、主コイル4a、4bにより形成された第1の磁極3cから第2の磁極3dに向かう磁場中において、中心軌道より内周側には第1の補助コイル6a、6bにより第2の磁極3dから第1の磁極3cに向かって磁場が形成されるため、主コイル4a、4bが形成する磁場と第1の補助コイル6a、6bが形成する磁場とが重畳した磁場は主コイル4a、4bのみが形成する磁場と比較して弱められる。このことにより、中心軌道より内周側に入射した荷電粒子ビーム1は偏向半径が大きくなるため中心軌道寄りの軌道を描くことになり真空ダクト2等の障害物と衝突することを回避できる。同様に中心軌道より外周側には第2の補助コイル7a、7bにより第1の磁極3cから第2の磁極3dに向かって磁場が形成されるため、主コイル4a、4bが形成する磁場と第2の補助コイル7a、7bが形成する磁場とが重畳した磁場は主コイル4a、4bのみが形成する磁場と比較して強められる。このことにより、中心軌道より外周側に入射した荷電粒子ビーム1は偏向半径が小さくなるため中心軌道寄りの軌道を描くことになり、真空ダクト2等の障害物と衝突することを回避することができる。以上により荷電粒子ビーム偏向装置を通過するビームの輸送効率を高めることができる。更に本実施の形態においては、磁極3c、3dと主コイル6a、6bにより、内周側の磁束密度が小さく外周側の磁束密度が大きいという勾配磁場がそもそも形成されているため、これに対して重畳させるべきB1、B2の絶対値を小さくでき、第1の補助コイル6a、6b及び第2の補助コイル7a、7bのコイルターン数を低減できる、又は通電すべき電流値を低減できるという更なる効果を奏する。実施の形態3.上記実施の形態1、2では、主コイル4a、4b、第1の補助コイル6a、6bおよび第2の補助コイル7a、7bとこれらに対応する各電源12、13、14との接続を別々に行うようにしていたが、各コイルが生成する磁場の大きさの比を一定にできる場合にはこの比を各コイルのターン数で調整することとし、主コイルと第1の補助コイル、又は主コイルと第2の補助コイルを直列に励磁することとしてもよい。本実施の形態に係る荷電粒子ビーム変更装置の断面図を図7に、各電源との接続図を図8に示すが、この実施の形態においては主コイル4a、4bと第2の補助コイル7c、7dとを直列に接続することとしたものである。コイル間を接続する場合にはケーブル等を用いて接続しても良いが、本実施の形態においては、主コイル4a、4bと第1の補助コイル7c、7dとを同一の導体を用いて同一の巻線作業において形成できるようにしている。このため、実施の形態1においては主コイル4a、4bと第1の補助コイル7a、7bとはヨーク9a、9b等を挟んで分断されていたが、本実施の形態においては両コイルを近接させる位置に配置することとしている。同一導体を使用することにより導体種類を削減すると同時に、コイル端子部材の削減ができ接続作業も省略できるため、コスト低減ができるという利点も有する。以上のように本実施の形態においても、実施の形態1と同様に荷電粒子ビーム偏向装置を通過するビームの輸送効率を高めることができるという効果を奏する。これに加えて、第2の補助コイル励磁用に用意していた電源14を削減できるため、より経済的にすぐれた荷電粒子ビーム偏向装置を得ることができるという利点がある。実施の形態4.上記実施の形態1ないし3においては、荷電粒子ビーム偏向装置を通過する荷電粒子ビーム1の位置および形状は予測可能であり、主コイル4a、4b、第1の補助コイル6a、6bおよび第2の補助コイル7a、7bに通電する電流値、及びこれらのコイルにより形成される磁場は予め定めることが可能なものであった。しかし、荷電粒子ビーム偏向装置に入射する荷電粒子ビーム1の位置および形状は、前段に配置された加速器等のビーム発生装置の条件によって変動するものであり、この場合に常に同じ条件で各コイルを励磁していた場合には必ずしも荷電粒子ビーム1と真空ダクト2等の衝突を回避できるというわけには行かず、輸送効率を高めることができないという問題があった。本実施の形態に係る荷電粒子ビーム偏向装置は、上記のような問題を解決するために適したものであり、電磁石11a、11bのs軸方向ビーム進行方向下流側に設けられ、両磁極3a、3b間の真空ダクト2を通過後の荷電粒子ビーム1の内周端位置と外周端位置とを測定するビームモニタ15を備えている。更に本実施の形態においては、荷電粒子ビーム1が接近したことを検出して、第1の補助電源13と第2の補助電源14の投入、遮断の制御を行うことを目的に、電磁石11a、11bの上流側にバッフル板内周側電極16aと外周側電極16bを備えている。本実施の形態に係る荷電粒子ビーム偏向装置による荷電粒子ビーム1の位置制御について、図10に示す制御ブロック図、図11、図12に示すフロー図を参考にしながら説明する。図10においてビームモニタ15およびバッフル板の内周側、外周側電極16a、16bの各信号S1、S2、S3は制御装置17に取り込まれ、この制御装置17において処理、判断が行われて、第1の補助電源13、第2の補助電源14への指令値O1、O2が出力される。次に、内周側に入射した荷電粒子ビーム1の位置制御について図11に基づき説明する。ステップ101にてバッフル板内周側電極16aの信号をモニタすることにより荷電粒子ビーム1が軌道内周側に接近したことを検出すると、ステップ102において第1の補助電源13をON状態とする。ここで電磁石11a、11bの下流側に設けられたビームモニタ15について説明する。ビームモニタ15は、蛍光板を用いたスクリーンモニタタイプのものを用い、蛍光板に荷電粒子ビームが衝突した際の発光をカメラ等により観察しこれを画像処理して内周側の荷電粒子ビームの位置の検出を行うことができる。この場合には荷電粒子ビーム1は蛍光板への衝突により失われてしまうためいわゆる破壊型ビームモニタ、蛍光板は駆動機構に取り付けてビームラインへの出し入れが可能であるようにし、前段の加速器等のビーム発生条件を変更した際に蛍光板をビームラインに挿入し、第1の補助電源13の電流値の制御を行った後に蛍光板をビームラインから退避させればよい。また、図13に示す非破壊型のビームモニタを用いても良い。このモニタは絶縁支柱18の上部に配置された短冊状の電極19をX方向に沿って複数配置したもので構成されている。荷電粒子ビーム1の通過位置に応じて対応する電極19にイメージ電流が誘起されるため、このイメージ電流について増幅器20を経由することにより電圧信号21へと変換し、複数の電極19からの各電圧信号を検出系22にて処理することにより荷電粒子ビーム1の位置の割り出しを行うものである。このタイプのビームモニタを用いると荷電粒子ビーム1は喪失されることはないため、スクリーンモニタのような駆動機構は必要ない。以上のようなビームモニタ15を用いて荷電粒子ビーム1の内周端位置の検出を行い、この位置に応じて第1の補助電源13の電流値の制御を行う。図11に戻って、ステップ103において荷電粒子ビーム1の内周端位置が、予め定めた内周側限界の外周側にあるかどうかの確認を行う。ここでいう内周側限界とは、s軸ビーム進行方向におけるビームモニタ15の位置において、荷電粒子ビーム1の内周端位置がこの内周側限界よりも内周側位置にあると、ビームダクト2等の障害物と衝突する、又は衝突する恐れがあると考えられる位置のことをいう。この内周側限界は、問題となる障害物とビームモニタ15とのs軸方向における位置関係、荷電粒子ビーム1の進行方向、周辺磁場状況等を考慮してシミュレーション計算により決定することができ、ビームモニタ15の測定精度等を考慮してマージンを取った値として適宜定めてもよい。あるいは、荷電粒子ビーム1を荷電粒子ビーム偏向装置に試しに入射し、ビームモニタ15によりビーム内周端位置を観測しつつビーム発生条件や磁場条件等を適宜変更して、当該障害物による影響を受けるかどうかを実験的に確かめることにより求めてもよい。荷電粒子ビーム1の内周端位置がこの内周側限界よりも外周側にない場合には、ステップ104において第1の補助電源13の電流値を定められた微小電流値分だけ増加する。ステップ104における微小電流値は、第1の補助コイル6a、6bにより生成される磁場、およびこの磁場により引き起こされる軌道変化分を考慮して適宜定めればよい。ステップ104における電流増加は、ステップ103において、荷電粒子ビーム1の内周端位置が前記内周側限界より外周側になるまで繰り返される。第1の補助電源13の電流値を増加させると、図4においてB1の絶対値が増加することとなるため、図5においてB0-B1が小さくなる。したがって<FT1>領域における磁場が弱められることになるため軌道半径が大きくなり、荷電粒子ビーム1は外周側の軌道を描くようになる。ステップ103により荷電粒子ビーム1の位置が前記内周側限界よりも外周側であることが確認されると、ステップ105においてバッフル板内周側電極16aで信号を検出している、すなわち荷電粒子ビーム1が軌道内周側に接近しているかどうかの確認が行われる。ステップ105において信号が検出されれば、ステップ103においてビーム位置の確認が行われ、ビームの内周側位置について制御が行われている限りは、ステップ103と105の確認が繰り返し行われることとなる。ステップ105にてバッフル板内周側電極16aに信号が検出されなくなると、荷電粒子ビーム1の入射が終了した、又はビーム内周側位置の制御が不要なほど外周側に遠ざかったことを意味するため、ステップ106においてビーム内周側位置の制御を終了する。外周側に入射した荷電粒子ビーム1の位置制御については図12に示すとおりであるが、バッフル板内周側電極16aをバッフル板外周側電極16bに、第1の補助電源13を第2の補助電源14に置き換え、ステップ203において、荷電粒子ビーム1の外周端位置がビームモニタ15の外周側限界より内周側にあることを監視することを除いて図10と同じであるため、詳細な説明は省略する。なお、外周側限界については、前記内周側限界と同様に定めればよい。以上のように本実施の形態においては、荷電粒子ビーム1の内周端位置と外周端位置とを測定するビームモニタ15を備え、制御装置17が、荷電粒子ビーム1の内周端位置が前記内周側限界よりも外周側になるように、第1の補助コイル6a、6bが形成する磁場の強度を制御し、かつ、荷電粒子ビーム1の外周端位置が前記外周側限界よりも内周側になるように、第2の補助コイル7a、7bが形成する磁場の強度を制御するため、荷電粒子ビーム偏向装置に入射する荷電粒子ビーム1の位置および形状が、前段に配置された加速器等のビーム発生装置の条件によって変動した場合であっても、真空ダクト2内壁等の障害物と衝突することを回避することができ、荷電粒子ビーム偏向装置を通過する荷電粒子ビーム1の輸送効率を高めることができる。