JPH09115699A - 円形加速器およびビームの出射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出射効率が良く、かつ、径の小さいビームを安
定に得られる円形加速器を小型化する。 【解決手段】本実施例の円形加速器は、ビームを外部か
ら円形加速器へ入射させる入射装置９，ビームが周回す
る真空ダクト１０，ビーム軌道を曲げる偏向電磁石１，
ビームのチューンを調整する四極電磁石２，３，入射さ
れたビームにエネルギーを与える高周波加速空胴４，ク
ロマティシティの補正および３次共鳴の励起を行う六極
電磁石５，６，ビームのベータトロン振動振幅を増加さ
せる高周波電場印加用電極７，ベータトロン振動振幅を
増加した陽子をビームとして出射する出射用デフレクタ
ー８，六極電磁石５，６に電流を供給する六極電磁石用
電源１２，１３，六極電磁石用電源１２，１３が供給す
る電流を変えることによって、六極電磁石５，６が作る
磁場の強さを制御する制御装置１１などから構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子を周回さ
せ、出射してビームを得る円形加速器に係り、特に荷電
粒子のベータトロン振動に共鳴を励起してビームを取り
出す円形加速器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビーム中の荷電粒子は運動量によってそ
れぞれ異なるチューンを持つ。この荷電粒子のチューン
の運動量依存性はクロマティシティと呼ばれる。安定限
界の大きさはチューンの共鳴点からの偏差に依存するの
で、すなわち、荷電粒子は運動量によって異なる安定限
界を持つ。

【０００３】しかし、小さな安定限界を持つために出射
の共鳴励起の際に失われてしまう荷電粒子や、大きな安
定限界を持つために出射までに時間がかかり、加速器内
に残留する荷電粒子があって、出射効率が悪く、また、
出射ビームの質が時間的に変化していた。この問題を解
決するためには、クロマティシティを０に補正して、運
動量によらず荷電粒子が同じ安定限界を持つようにすれ
ば良い。

【０００４】３次共鳴を利用してビームの取り出しをす
る従来の円形加速器内には、クロマティシティ補正用と
して一対の六極電磁石と、共鳴励起用として一対の六極
電磁石を設置している。

【０００５】共鳴励起用の２台の六極電磁石は、回転対
称で、かつ、ベータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎ
は奇数）である位置に配置され、それぞれ逆向きで同じ
強さに励磁される。共鳴励起用の２台の六極電磁石は、
クロマティシティを変化させずに３次共鳴を励起する。

【０００６】クロマティシティ補正用の２台の六極電磁
石は、同様に回転対称で、かつ、ベータトロン振動の位
相差がｎπ／３（ｎは奇数）である位置に配置される
が、どちらも同じ向きで同じ強さに励磁される。クロマ
ティシティ補正用の２台の六極電磁石は、共鳴成分を持
たず、クロマティシティを０に補正する。

【０００７】これらの独立した役割を持つ二対の六極電
磁石によって、クロマティシティを０に補正し、運動量
によらず荷電粒子が同じ安定限界を持つようにして、３
次共鳴によるビーム取り出しが行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
円形加速器においては、クロマティシティ補正用と共鳴
励起用の少なくとも４台の六極電磁石を用いるので、広
い設置場所が必要であった。

【０００９】また、それぞれの荷電粒子が同じ安定限界
を持っていても、出射する荷電粒子がたどる軌道の位相
空間上の軌跡は異なるために、出射されるビームの径が
大きかった。

【００１０】本発明の目的は、出射効率が良く、かつ、
出射ビーム径が小さい円形加速器を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の円形加速器においては、ベータトロン振
動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）で、かつ、出射用デ
フレクターとのベータトロン振動の位相差φが、設計軌
道に沿ったビーム進行方向の座標をｓとし、出射用デフ
レクター位置でのベータトロン関数をβ，分散関数を
η，分散関数の微分をη′としたとき、

【００１２】

【数２】

【００１３】（ただし、θ＝（４ｍ±１）π／６、ｍは
（φ−π／２）＜θ＜（φ＋π／２）を満たす整数）を
満たす位置に配置される２台の六極電磁石が、電流が供
給されることにより磁場を励起するものであり、制御装
置が、前記２台の六極電磁石が励起する前記磁場の強さ
を異なる値に制御するものである。

【００１４】請求項２の円形加速器においては、請求項
１の前記２台の六極電磁石が、回転対称である位置に配
置されるものである。

【００１５】請求項３の円形加速器においては、請求項
２の前記２台の六極電磁石が、鏡映対称である位置に配
置されるものである。

【００１６】請求項４のビームの出射方法においては、
ベータトロン振動をｎ次共鳴状態にして前記ビームを出
射する際に、出射用デフレクター位置の位相空間におけ
る前記ビーム中の第１の荷電粒子の安定限界の中心と、
前記第１の荷電粒子の運動量と異なる運動量を持つ第２
の荷電粒子の安定限界の中心とを結んだ直線の傾きが、
前記第２の荷電粒子がｎ周回ごとに前記位相空間に描く
軌跡の傾きと等しいものである。

【００１７】本発明の請求項１の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石がベータトロン振動の位相差がｎπ／
３（ｎは奇数）である位置に配置されているので、安定
限界の向きは前記２台の六極電磁石の磁場の強さによら
ず一定であり、前記２台の六極電磁石が制御装置によっ
て磁場の強さをそれぞれ異なる値に制御されることによ
り、クロマティシティが０になるので、全ての荷電粒子
は、運動量によらず大きさが同じ安定限界を持つように
なり、出射効率が良く安定なビームが得られる。また、
２台の六極電磁石は、出射用デフレクターとのベータト
ロン振動の位相差φが、設計軌道に沿ったビーム進行方
向の座標をｓとし、出射用デフレクター位置でのベータ
トロン関数をβ_x ，分散関数をη_x ，分散関数の微分を
η_x′としたとき、

【００１８】

【数３】

【００１９】（ただし、θ＝（４ｍ±１）π／６、ｍは
（φ−π／２）＜θ＜（φ＋π／２）を満たす整数）を
満たす位置に配置されるので、すべての荷電粒子の出射
軌道が重なり、小さい径の出射ビームが得られる。ま
た、制御装置が２台の六極電磁石が励起する磁場の強さ
をそれぞれ異なる値に制御するので、共鳴励起、及びク
ロマティシティの補正を２台の六極電磁石で行うことが
できる。従って、六極電磁石の数を減少できるので、円
形加速器を小型化できる。

【００２０】本発明の請求項２の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石は請求項１の配置で、かつ、回転対称
である位置に配置されているので、請求項１の円形加速
器と同様の作用を得るとともに、回転対称位置における
ビームのベータトロン振動のパラメータは同じで、クロ
マティシティは２台の六極電磁石が励起する磁場の強さ
の和に依存し、安定限界の大きさは２台の六極電磁石が
励起する磁場の強さの差に依存するので、クロマティシ
ティの補正および安定限界の大きさについては、２台の
六極電磁石が励起する磁場の強さのみを制御すればよ
く、制御が容易である。

【００２１】本発明の請求項３の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石は請求項１の配置で、かつ、鏡映対称
である位置に配置されているので、請求項２の円形加速
器と同様の作用を得る。

【００２２】請求項４のビームの出射方法によれば、ベ
ータトロン振動をｎ次共鳴状態にして前記ビームを出射
する際に、出射用デフレクター位置の位相空間における
前記ビーム中の第１の荷電粒子の安定限界の中心と、前
記第１の荷電粒子の運動量と異なる運動量を持つ第２の
荷電粒子の安定限界の中心とを結んだ直線の傾きが、前
記第２の荷電粒子がｎ周回ごとに前記位相空間に描く軌
跡の傾きと等しいので、前記第１の荷電粒子と前記第２
の荷電粒子が位相空間における出射用デフレクターの電
極を横切る距離は短く、出射する前記ビームの径が小さ
くなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１に本実施例の円形加速器を示
す。

【００２４】本実施例の円形加速器は、ベータトロン振
動の共鳴点を５／３に選んだ３次共鳴を利用して陽子ビ
ームを出射する。

【００２５】本実施例の円形加速器は、ビームを外部か
ら円形加速器へ入射させる入射装置９，ビームが周回す
る真空ダクト１０，ビーム軌道を曲げる偏向電磁石１，
ビームのチューンを調整する四極電磁石２，３，入射さ
れたビームにエネルギーを与える高周波加速空胴４，ク
ロマティシティの補正および３次共鳴の励起を行う六極
電磁石５，６，ビームのベータトロン振動振幅を増加さ
せる高周波電場印加用電極７，ベータトロン振動振幅を
増加した陽子をビームとして出射する出射用デフレクタ
ー８，六極電磁石５，６に電流を供給する六極電磁石用
電源１２，１３，六極電磁石用電源１２，１３が供給す
る電流を変えることによって、六極電磁石５，６が作る
磁場の強さを制御する制御装置１１等から構成されてい
る。

【００２６】本実施例では、主要電磁石である偏向電磁
石１および四極電磁石２，３は、ビームが周回する真空
ダクト１０に沿って、それぞれ９０度の回転対称位置に
配置されている。よって、本実施例の円形加速器は９０
度の回転対称性を持ち、ベータトロン関数β，分散関数
η等の周回するビームの性質を示すパラメータは、９０
度毎に同じ値である。

【００２７】２台の六極電磁石５，６は、以下のように
して配置されている。

【００２８】六極電磁石５は、出射用デフレクター８と
のベータトロン振動の位相差φ₅(＝φ）が式１を満たす
位置に配置されている。

【００２９】

【数４】

【００３０】ここで、θ＝（４ｍ±１）π／６、ｍは
（φ−π／２）＜θ＜（φ＋π／２）を満たす整数であ
る。ただし、β_x は出射用デフレクター位置でのベータ
トロン関数、η_xは出射用デフレクター位置での分散関
数、η_x′は分散関数η_x のビーム進行方向ｓで微分
（η_x′＝dη_x／dｓ）したものであり、これらの値は、
各電磁石の配置および磁場によって決まる値で、予め計
算で求めることができる。

【００３１】もう一方の六極電磁石６は、六極電磁石５
と１８０度の回転対称位置に配置されている。六極電磁
石５との角度差が１８０度であるので、六極電磁石６と
出射用デフレクター８とのベータトロン振動の位相差φ
₆（＝φ₅±π）についても式１を満たす。

【００３２】式１について、図２（ａ）を用いて説明す
る。図２には位相空間における陽子の安定限界Ａ，Ａ′
と、安定限界を超えた陽子がたどる軌跡（以下、出射軌
跡と呼ぶ）Ｑ，Ｑ′が示されている。

【００３３】設計軌道を基準にして、横軸は水平方向ｘ
を示し、縦軸は、水平面における、粒子の速度ベクトル
の射影の設計軌道に対する傾き（軌道勾配）ｘ′を示
す。ビームの進行方向をｓとすると、水平方向軌道勾配
はｘ′＝ｄｘ／ｄｓと表される。このｘ−ｘ′空間が位
相空間と呼ばれる。この位相空間の三角形は、粒子の３
次共鳴の安定限界を示す。

【００３４】式１の左辺は、図２（ａ）における、平均
の運動量を持つ陽子の安定限界Ａの中心ａ（実空間では
周回するビームの中心軌道である）と、平均の運動量と
は異なる運動量を持つ陽子の安定限界Ａ′の中心ａ′と
を結んだ線分ａ−ａ′の傾きを表している。式１の右辺
は、安定限界Ａ′の出射軌跡Ｑ′の勾配を表している。
従って、式１は、それぞれの陽子の安定限界の中心を結
んだ直線の勾配と出射軌跡の勾配とが同じであり、すべ
ての陽子について出射軌跡の勾配が等しいことを表して
いる。

【００３５】また、本実施例では、ベータトロン振動の
共鳴点を５／３に選んでいるので、円形加速器１周の位
相差（チューンの２π倍）は１０π／３であり、１８０
度離れた位置のベータトロン振動の位相差は５π／３で
ある。

【００３６】従って、２台の六極電磁石５，６の位置の
位置のベータトロン振動の位相差は５π／３である。

【００３７】六極電磁石５，６は、出射用デフレクター
８とのベータトロン振動の位相差φ₅，φ₆がそれぞれ式
１を満たし、かつ、ベータトロン振動の位相差が５π／
３である位置に配置されているので、すべての陽子の安
定限界の中心の勾配と、出射軌跡の勾配が同じで、六極
電磁石５，６の励磁量によらず一定に保たれる。

【００３８】制御装置１１は、シーケンス制御部１１１
および磁場強度制御器１１２を備える。制御装置１１
は、ビームの入射開始から出射終了までの、所定の円形
加速器の運転順序に沿って各機器の制御が行われるよう
に、プログラムされている。

【００３９】制御装置１１は、プログラムされた円形加
速器の運転パターンに従って、シーケンス制御部１１１
に、ビーム取り出し開始の信号、または、ビーム取り出
し終了の信号を磁場強度制御器１１２へ出力させる。磁
場強度制御器１１２は、シーケンス制御部１１１からビ
ーム取り出し開始の信号を受け取ると、六極電磁石用電
源１２，１３に制御信号Ａ₁およびＡ₂を出力する。制御
信号Ａ₁，Ａ₂は、所定の強さの磁場に六極電磁石５，６
をそれぞれ励磁する制御信号である。また、磁場強度制
御器１１２は、シーケンス制御部１１１からビーム取り
出し終了の信号を受け取ると、六極電磁石用電源１２，
１３に制御信号Ｂを出力する。制御信号Ｂは、六極電磁
石５，６の励磁を停止する制御信号である。

【００４０】六極電磁石用電源１２，１３は、制御信号
Ａ₁，Ａ₂により、六極電磁石５，６にそれぞれ電流を供
給し、制御信号Ｂが入力されるまで電流を供給し続け
る。制御信号Ｂにより、電流の供給を停止し、次の制御
信号Ａ₁，Ａ₂が入力されるまで、電流を供給しない。

【００４１】次に、本実施例の運転方法を説明する。

【００４２】円形加速器を周回するビームのベータトロ
ン振動の水平方向チューンが1.73，垂直方向チューンが
０.８５ となるように、偏向電磁石１および四極電磁石
２，３を励磁する。その後、ビーム入射装置９から、エ
ネルギーが１０ＭｅＶで、エミッタンスが１００πmm・
mradの陽子ビームを円形加速器に入射する。入射された
陽子ビームは、偏向電磁石１および四極電磁石２，３に
よって円形に保たれ、加速器の円形の真空ダクト１０内
を周回する。

【００４３】周回する陽子ビームは、チューンを保った
まま、高周波加速空洞４を通過する毎に高周波電力を印
加されて、加速される。ビーム出射に適するビームエネ
ルギーを２００ＭｅＶとし、これが目標エネルギーであ
る。目標エネルギーまで加速されたときの、陽子ビーム
のエミッタンスは２１πmm・mradであり、これをエミッ
タンスεとする。

【００４４】目標エネルギーまで加速したら、四極電磁
石２，３の励磁量を調整して、陽子ビームのベータトロ
ン振動の水平方向チューンν_xを１.６７にする。

【００４５】ビームエネルギーが前述の所定値に達する
と、シーケンス制御部１１１はビーム取り出し開始の信
号を磁場強度制御器１１２へ出力する。磁場強度制御器
112は六極電磁石用電源１２，１３に制御信号Ａ₁，Ａ₂
を出力する。制御信号Ａ₁ は、六極電磁石用電源１２を
制御し、六極電磁石用電源１２から六極電磁石５に供給
する電流を所定値に制御する。制御信号Ａ₂ は、六極電
磁石用電源１３を制御し、六極電磁石用電源１３から六
極電磁石６に供給する電流を所定値に制御する。

【００４６】制御信号Ａ₁は、式２および式３を解くこ
とによって得られたＫ₅に対応して定められた大きさを
有する信号である。制御信号Ａ₂ は、同様に式２および
式３を解くことによって得られたＫ₆ に対応して定めら
れた大きさを有する信号である。このため、六極電磁石
５に供給される電流値はＫ₅ に対応し、六極電磁石６に
供給される電流値はＫ₆に対応している。

【００４７】Ｋ₅，Ｋ₆を求める式２および式３について
以下に詳細に説明する。六極電磁石５が励起した磁場に
ついて、水平方向ｘの２階微分を磁気剛性率で割った値
をＫ₅ 、六極電磁石６が励起した磁場について、水平方
向ｘの２階微分を磁気剛性率で割った値をＫ₆ とする。
Ｋ₅，Ｋ₆によるクロマティシティの補正を示す式は、次
のようになる。

【００４８】

【数５】

【００４９】ただし、ξ_x は六極電磁石を励磁しない場
合の出射時のチューンの運動量依存性（ナチュラルクロ
マティシティ）、β_sxは六極電磁石５，６の位置でのベ
ータトロン関数、η_sxは六極電磁石５，６の位置での分
散関数、ν_x は水平方向チューンであり、これらの値
は、各電磁石の配置および磁場によって決まる値で、予
め計算で求めることができる。Ｌは六極電磁石５，６の
磁極長である。

【００５０】式２は、六極電磁石５，６が回転対称位置
にあるとき、それぞれの位置におけるベータトロン振動
のパラメータは等しいので、Ｋ₅およびＫ₆の和によって
ナチュラルクロマティシティが打ち消されることを示
す。

【００５１】また、Ｋ₅，Ｋ₆と安定限界の大きさの関係
を示す式は、次のようになる。

【００５２】

【数６】

【００５３】ただし、εは加速終了時のビームのエミッ
タンスであり、δはチューンの共鳴点からのずれで１.
６７−５／３＝０.００３３３とする。

【００５４】式３は、六極電磁石５，６が回転対称位置
にあるとき、それぞれの位置におけるベータトロン振動
のパラメータは等しいので、安定限界の大きさがＫ₅ お
よびＫ₆ の差によって決まり、エミッタンスεに等しい
ことを示す。

【００５５】式２および式３を連立してＫ₅，Ｋ₆の値を
求める。Ｋ₅ に対応する電流によって六極電磁石５に励
起される磁場の強さと、Ｋ₆ に対応する電流によって、
六極電磁石６に励起される磁場の強さは、異なる。

【００５６】制御信号Ａ₁，Ａ₂に基づいた制御により、
六極電磁石５，６に互いに異なる強さの磁場が励起され
る。このため、ベータトロン振動振幅の大きな陽子に３
次共鳴が励起され、かつ、クロマティシティが補正され
る。出射用デフレクター位置における安定限界は、クロ
マティシティの補正により、陽子の運動量によらずエミ
ッタンスεと同じ大きさになる。また、六極電磁石５，
６が、ベータトロン振動の位相差が５π／３である位置
に配置されているので、Ｋ₅，Ｋ₆によらず安定限界の向
きは一定に保たれる。

【００５７】ところで、出射ビームの径は、陽子が位相
空間における出射用デフレクターの電極３０ｉ，３０ｏ
を横切る縦軸ｘ′方向の距離ｄで表される。図３に示す
ように、それぞれの陽子が同じ安定限界を持っていて
も、出射軌跡が異なる場合、この距離ｄが大きくなり、
出射ビームの径は大きい。

【００５８】しかし、本実施例では、すべての陽子につ
いて、中心軌道を結んだ直線の勾配と出射軌跡の勾配と
が同じで、かつ、安定限界の大きさが同じあるから、図
２（ｂ）に示されるように、すべての陽子について位相
空間における出射軌跡が重なり、出射軌跡の範囲ｄが小
さくなるので、出射ビームの径は小さい。

【００５９】次に、六極電磁石５，６の励磁とともに、
高周波電場印加用電極７によって陽子のベータトロン振
動の周期に同期する高周波電場を水平方向に印加する。
陽子は高周波電場からエネルギーを受け取り徐々に振幅
が増大する。

【００６０】安定限界を越えた陽子は、共鳴を起こして
急激にベータトロン振動振幅を増加する。

【００６１】出射用デフレクター８の電極間に入った陽
子はビームとして円形加速器の外へ取り出される。この
とき、どの陽子も、異なる運動量を持っているが、同じ
大きさの安定限界を持つから、安定限界を形成した時点
で失われる陽子や、出射終了時までに安定限界に達しな
い陽子がほとんどないので、出射効率がよい。また、安
定限界はビームの出射開始から終了まで一定であるか
ら、全ての陽子について、同じ条件下で出射されるの
で、出射ビームの質が安定である。

【００６２】さらに、すべての陽子について位相空間に
おける出射軌跡が重なるので、径の小さい出射ビームが
得られる。

【００６３】真空ダクト１０内を周回する陽子ビームが
所定の時間出射されると、シーケンス制御部１１１はビ
ーム取り出し終了の信号を磁場強度制御器１１２に出力
する。磁場強度制御器１１２は六極電磁石用電源１２，
１３に制御信号Ｂを出力する。六極電磁石用電源１２，
１３は電流の供給を止め、陽子ビームの出射を終了す
る。

【００６４】本実施例によれば、ベータトロン振動の位
相差が５π／３である位置に配置されている六極電磁石
５，６が、制御装置１１の制御によって、異なる強さの
磁場を励起することにより、全ての荷電粒子が、前記磁
場によらず向きが一定で、運動量によらず大きさが同じ
安定限界を持つようになるので、出射効率が良くビーム
を安定に得られる。さらに、すべての陽子について位相
空間における出射軌跡が重なるので、径の小さい出射ビ
ームが得られる。

【００６５】また、六極電磁石５，６が回転対称である
位置に配置されているので、クロマティシティの補正は
六極電磁石５，６が励起する磁場の強さの和に依存し、
安定限界の大きさは六極電磁石５，６が励起する磁場の
強さの差に依存する。従って、クロマティシティの補正
および安定限界の大きさについては、六極電磁石５，６
が励起する磁場の強さのみを制御すればよいので、制御
が容易である。

【００６６】また、制御装置が六極電磁石５，６が励起
する磁場の強さをそれぞれ異なる値に制御するので、共
鳴励起、及びクロマティシティの補正を２台の六極電磁
石で行うことができる。従って、六極電磁石の数を減少
できるので、円形加速器を小型化できる。

【００６７】また、四極電磁石２，３の励磁量を調整し
て、陽子ビームのベータトロン振動の水平方向チューン
ν_xを１.６７にすることと、六極電磁石５，６を励磁す
ることは、同時に行ってもよい。

【００６８】また、主要電磁石である偏向電磁石と四極
電磁石との繰り返して配置されている円形加速器におい
て、繰り返しの単位が左右対称な配置構造であるとき、
その円形加速器は鏡映対称性を持つといい、鏡映対称で
ある位置においては、回転対称である位置と同様に、ベ
ータトロン振動のパラメータは同じである。このとき、
本実施例の「１８０度の回転対称」に替えて、「鏡映対
称」の位置に２台の六極電磁石を配置してもよい。

【００６９】

【発明の効果】本発明の請求項１の円形加速器によれ
ば、ベータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎは奇数）
で、かつ、出射用デフレクターとのベータトロン振動の
位相差φが、設計軌道に沿ったビーム進行方向の座標を
ｓとし、出射用デフレクター位置でのベータトロン関数
をβ，分散関数をη，分散関数の微分をη′としたと
き、

【００７０】

【数７】

【００７１】（ただし、θ＝（４ｍ±１）π／６、ｍは
（φ−π／２）＜θ＜（φ＋π／２）を満たす整数）を
満たす位置に配置されている２台の六極電磁石が、制御
装置によって異なる値に制御される強さの磁場を励起
し、全ての荷電粒子が、前記磁場によらず向きが一定
で、運動量によらず大きさが同じ安定限界を持つように
なり、出射するすべての荷電粒子の軌道が重なるので、
出射効率が良く径の小さいビームを安定に得られ、ま
た、共鳴励起、及びクロマティシティの補正を２台の六
極電磁石により行い、六極電磁石の数を減少できるの
で、円形加速器を小型化できる。

【００７２】本発明の請求項２の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石は請求項１の配置で、かつ、回転対称
である位置に配置されているので、請求項１の円形加速
器と同様の作用により、請求項１の円形加速器と同様の
効果を得るとともに、回転対称位置におけるビームのベ
ータトロン振動のパラメータは同じで、クロマティシテ
ィは２台の六極電磁石が励起する磁場の強さの和に依存
し、安定限界の大きさは２台の六極電磁石が励起する磁
場の強さの差に依存するので、クロマティシティの補正
および安定限界の大きさについては、六極電磁石５，６
が励起する磁場の強さのみを制御すればよく、制御が容
易である。

【００７３】本発明の請求項３の円形加速器によれば、
２台の六極電磁石は請求項１の配置で、かつ、鏡映対称
である位置に配置されているので、請求項２の円形加速
器と同様の作用により、請求項２の円形加速器と同様の
効果を得る。

【００７４】請求項４のビームの出射方法によれば、ベ
ータトロン振動をｎ次共鳴状態にして荷電粒子を出射す
る際に、出射用デフレクター位置の位相空間における前
記ビーム中の第１の荷電粒子の安定限界の中心と、前記
第１の荷電粒子の運動量と異なる運動量を持つ第２の荷
電粒子の安定限界の中心とを結んだ直線の傾きが、前記
第２の荷電粒子がｎ周回ごとに前記位相空間に描く軌跡
の傾きと等しいので、出射する前記ビームの径が小さく
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の円形加速器を示す図。

【図２】位相空間における安定限界と出射軌跡を示す
図。

【図３】位相空間における安定限界と出射軌跡を示す
図。

【符号の説明】

１…偏向電磁石、２…収束用四極電磁石、３…発散用四
極電磁石、４…高周波加速空胴、５，６…六極電磁石、
７…高周波電場印加用電極、８…出射用デフレクター、
９…入射装置、１０…真空ダクト、１１…制御装置、１
２，１３…六極電磁石用電源、１１１…シーケンス制御
部、１１２…磁場強度制御器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベータトロン振動の位相差がｎπ／３（ｎ
   は奇数）で、かつ、出射用デフレクターとのベータトロ
   ン振動の位相差φが、設計軌道に沿ったビーム進行方向
   の座標をｓとし、出射用デフレクター位置でのベータト
   ロン関数をβ，分散関数をη，分散関数の微分をη′と
   したとき、 【数１】 （ただし、θ＝（４ｍ±１）π／６、ｍは（φ−π／
   ２）＜θ＜（φ＋π／２）を満たす整数）を満たす位置
   に配置され、電流が供給されることにより磁場を励起す
   る２台の６極電磁石と、前記２台の６極電磁石が励起す
   る前記磁場の強さを異なる値に制御する制御装置とを備
   えることを特徴とする円形加速器。
2. 【請求項２】前記２台の六極電磁石が配置される位置
   は、回転対称である請求項１の円形加速器。
3. 【請求項３】前記回転対称に替えて鏡映対称である請求
   項２の円形加速器。
4. 【請求項４】円形加速器を周回するビームのチューンを
   整数±ｍ／ｎ（ｍ／ｎは既約分数）に近付け、ベータト
   ロン振動をｎ次共鳴状態にして、前記ビームを出射する
   ビームの出射方法において、 出射用デフレクター位置の位相空間における、前記ビー
   ム中の第１の荷電粒子の中心軌道と、前記第１の荷電粒
   子の運動量と異なる運動量を持つ第２の荷電粒子の中心
   軌道とを結んだ直線の傾きが、前記第２の荷電粒子がｎ
   周回ごとに前記位相空間に描く軌跡の傾きと等しいこと
   を特徴とするビームの出射方法。