回旋加速器及超导磁铁的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够实现提高超导线圈的位置调整的精度的回旋加速器及超导磁铁。所述回旋加速器(1)构成为具备：杆(3、4)；超导线圈(7、8)，以覆盖杆(3、4)的外周的方式卷绕；线圈支承框(9)，支承超导线圈(7、8)；制冷机(13)，对超导线圈进行冷却；第1支承体(21、22)，连接于线圈支承框(9)，且能够调整在超导线圈的卷绕中心轴向上的线圈支承框(9)的位置；及第2支承体(31、32)，连接于线圈支承框(9)，且能够调整在与超导线圈的卷绕中心轴向正交的正交方向上的线圈支承框(9)的位置。第2支承体构成为具有分别在卷绕中心轴向及正交方向上能够位移的连杆机构。
【专利说明】
回旋加速器及超导磁铁
技术领域
[0001 ] 本申请主张基于2015年4月22日于日本申请的日本专利申请第2015-087649号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种回旋加速器及超导磁铁。
【背景技术】
[0003]以往，作为这种领域的技术，已知有例如专利文献I。专利文献I中所记载的回旋加速器具备真空容器、配置于真空容器的内部的超导线圈及支承超导线圈的线圈支承体。该回旋加速器中，在真空容器的内部，通过超导线圈产生磁场，从而使该磁场作用于带电粒子。
[0004]专利文献I:日本专利公开2014-0865457号公报
[0005]例如，通过调整由超导线圈产生的磁场，能够调整基于带电粒子的射束。并且，为了调整基于超导线圈的磁场，要求高精度地调整超导线圈的位置。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种能够实现提高超导线圈的位置调整的精度的回旋加速器及超导磁铁。
[0007]本发明的回旋加速器具备:杆;超导线圈，以覆盖杆的外周的方式卷绕;线圈支承体，支承超导线圈;冷却部，对超导线圈进行冷却;第I支承体，连接于线圈支承体，且能够调整在超导线圈的卷绕中心轴向上的线圈支承体的位置;及第2支承体，连接于线圈支承体，且能够调整在与超导线圈的卷绕中心轴向正交的正交方向上的线圈支承体的位置，第2支承体构成为具有分别在卷绕中心轴向及正交方向上能够位移的连杆机构。
[0008]该回旋加速器中，由于具备第I支承体，因此能够通过第I支承体对线圈支承体在卷绕中心轴向上进行位置调整，所述第I支承体在超导线圈的卷绕中心轴向上对支承超导线圈的线圈支承体进行位置调整。该回旋加速器中，由于具备第2支承体，因此能够通过第2支承体对线圈支承体在正交方向上进行位置调整，所述第2支承体在与超导线圈的卷绕中心轴向正交的正交方向上对线圈支承体进行位置调整。并且，由于第2支承体具有连杆机构，因此能够追随卷绕中心轴向的位移来支承线圈支承体的同时，能够使线圈支承体在正交方向上位移，所述连杆机构能够分别在卷绕中心轴向及正交方向上位移。因此，能够对线圈支承体在卷绕中心轴向及其正交方向上进行位置调整，且能够实现提高超导线圈的位置调整的精度。
[0009]并且，回旋加速器可以构成为具备相对地固定于杆的固定部、及相对于固定部对第2支承体的一端侧进行定位的定位部。根据该结构的回旋加速器，通过相对于固定部对第2支承体进行定位，能够对线圈支承体在卷绕中心轴向的正交方向上进行位置调整。
[0010]连杆机构可以具有如下构成:第I方向部件，在第I方向上延伸;销部件，连结于第I方向部件的一端侧，并在与第I方向正交的第2方向上延伸;球面轴，连结于第I方向部件的另一端侧，并在第2方向上延伸，且具有球面;及球面轴承部，具有与球面抵接的抵接面，并承受球面轴。该结构中，由于连杆机构具备第I方向部件，且该第I方向部件连结于在第2方向上延伸的销部件，因此能够围绕在第2方向上延伸的轴线使第I方向部件位移。并且，由于第I方向部件在第2方向上延伸且连结于具有球面的球面轴，因此能够围绕在第2方向上延伸的轴线使第I方向部件位移，并且能够围绕在第I方向上延伸的轴线使第I方向部件位移。由此，与线圈支承体的倾斜度对应地支承线圈支承体，同时能够对线圈支承体在超导线圈的卷绕中心轴向及正交方向上进行位置调整。
[0011]本发明的超导磁铁具备:超导线圈，围绕卷绕中心轴卷绕;线圈支承体，支承超导线圈；冷却部，对超导线圈进行冷却;第I支承体，连接于线圈支承体，且能够调整在超导线圈的卷绕中心轴向上的线圈支承体的位置;及第2支承体，连接于线圈支承体，且能够调整在与超导线圈的卷绕中心轴向正交的正交方向上的线圈支承体的位置，第2支承体具有分别在卷绕中心轴向及正交方向上能够位移的连杆机构。
[0012]该超导磁铁由于具备第I支承体，因此能够通过第I支承体对线圈支承体在卷绕中心轴向上进行位置调整，所述第I支承体在超导线圈的卷绕中心轴向上对支承超导线圈的线圈支承体进行位置调整。该超导磁铁中，由于具备第2支承体，因此能够通过第2支承体对线圈支承体在正交方向上进行位置调整，所述第2支承体在与超导线圈的卷绕中心轴向正交的正交方向上对线圈支承体进行位置调整。并且，由于第2支承体具有连杆机构，因此能够追随卷绕中心轴向的位移来支承线圈支承体，并能够使线圈支承体在正交方向上位移，所述连杆机构分别能够在卷绕中心轴方向及正交方向上位移。因此，能够对线圈支承体在卷绕中心轴向及其正交方向上进行位置调整，且能够实现提高超导线圈的位置调整的精度。
[0013]发明效果
[0014]根据本发明，提供一种能够高精度地对超导线圈进行位置调整的回旋加速器及超导磁铁。
【附图说明】
[0015]图1是表不沿着超导线圈的中心轴的方向切割本发明的一实施方式的回旋加速器的剖面的剖视图。
[0016]图2是表示在与超导线圈的中心轴正交的方向上切割回旋加速器的剖面的剖视图。
[0017]图3是表示水平方向的荷载支承体的立体图。
[0018]图4是表示水平方向的荷载支承体的剖视图。
[0019]图5是表示水平方向的荷载支承体的侧视图。
[0020]图中:1-回旋加速器，3、4_杆，5-超导磁铁装置，6-磁轭，7、8_超导线圈，9_线圈支承框(线圈支承体)，13_制冷机(冷却部)，21、22_上下方向荷载支承体(第I支承体)，31、32_水平方向荷载支承体(第2支承体)，34-内侧连杆部(连杆机构)，35-中间连结部(连杆机构)，36-外侧连杆部(连杆机构)，44、45、51、52-连结板(第1方向部件)，46、54-销部件，47、53-球面轴，48、49-轴承部(球面轴承部)，48a、49a-内面(抵接面)，C-中心轴(超导线圈的卷绕中心轴)，X-X轴(第I方向)，Y-Y轴(第2方向)。
【具体实施方式】
[0021]以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，在各图中对相同部分或者相应部分标注相同符号，并省略重复说明。
[0022]如图1所示，本实施方式所涉及的回旋加速器I为将带电粒子从离子源(未图示)供给到加速空间G内，并对加速空间G内的带电粒子进行加速来输出带电粒子束的横置式圆形加速器。作为带电粒子，例如可以举出质子及重粒子(重离子)等。回旋加速器I例如用作带电粒子束治疗用的加速器。
[0023]该回旋加速器I中，由于在加速空间G内不断地加速展现出圆形轨道的带电粒子束，因此需要以确保等时性(与圆形轨道的半径大小无关地绕一周所需要的时间相等的情况)的方式来控制磁通量密度。
[0024]回旋加速器I除了离子源之外还具备超导磁铁装置5。超导磁铁装置5具有杆3、4、磁轭6、超导线圈7、8、线圈支承框(线圈支承体)9及真空容器10。
[0025]杆3、4在超导线圈7、8的中心轴(超导线圈7、8的卷绕中心轴)C方向上分开配置。另夕卜，回旋加速器I中，中心轴C方向沿上下方向配置。杆3是通过加速空间G配置于上方的上杆，杆4是通过加速空间G配置于下方的下杆。并且，杆3、4之间设置有电极(Dee电极，未图示)。通过对该电极赋予高频而形成电场。
[0026]磁轭6是中空的圆盘形的块，其内部配置有杆3、4及真空容器10。磁轭6具备圆柱部6a、以盖住圆柱部6a的一侧的开口的方式形成的顶部6b及以盖住圆柱部6a的另一侧的开口的方式形成的底部6c。磁轭6是用于避免由超导线圈7、8及杆3、4生成的磁力线向外部泄露的部件。
[0027]如图2所示，杆3、4具有四个凸部11，所述四个凸部11自中心轴C的附近朝向径向外侧以如展现出螺旋般的设置成螺旋状。凸部11是隔着加速空间G上下对置，且使加速空间G内的带电粒子束在上下方向上收敛的部件。
[0028]凸部11在中心轴C的周向上以等间隔配置，且在周向上相邻的凸部11之间，形成有空隙即凹部12。即，杆3、4中，在周向上交替形成有凸部11及凹部12。回旋加速器I中，通过凸部11中的磁通量密度加强，且凹部12中的磁通量密度变弱，能够使带电粒子束在垂直方向(中心轴C方向)及水平方向(与中心轴C正交的方向)上收敛。如此在周向上形成具有强弱的磁通量密度的回旋加速器被称作AVF[Azimuthally Varying Field]回旋加速器。
[0029]在AVF回旋加速器中，四个凸部11形成为越向径向外侧，磁通量密度越加强。凸部11为了加强在垂直方向上的带电粒子束的收敛力而形成为螺旋状。若越往径向外侧，磁通量密度越变弱，则导致垂直方向上的发散力作用于带电粒子束。另外，凹部12不限于空隙，可以为比凸部11的厚度更薄的厚度的金属。
[0030]如图1所示，超导线圈7、8以覆盖杆3、4的外周的方式卷绕。超导线圈7及超导线圈8在中心轴C方向上并排配置。上侧的超导线圈7以覆盖杆3的外周的方式卷绕，且下侧的超导线圈8以覆盖杆4的外周的方式卷绕。超导线圈7、8例如为在内周侧未设置有内框(或者内卷框)，且线圈(线材及固定线材的粘结材料)的内周面未通过其他部件粘结固定的空芯线圈。
[0031]线圈支承框9具备:侧板部9a，覆盖超导线圈7的外周面;上环部件％，覆盖超导线圈7的上表面;侧板部9c，覆盖超导线圈8的外周面;下环部件9d，覆盖超导线圈8的下表面；及中间部9e，连结上下侧板部9a、9c。在超导线圈7、8的周向整周形成有线圈支承框9。
[0032]上环部件9b以从侧板部9a的上端部向径向内侧伸出的方式形成。上环部件9b呈圆环板状，且上环部件9b的板厚方向以沿中心轴C方向的方式配置。
[0033]下环部件9d以从侧板部9c的下端部向径向内侧伸出的方式形成。下环部件9d呈圆环板状，且下环部件9d的板厚方向以沿中心轴C方向的方式配置。
[0034]中间部9e具有中间环部9f、上侧伸出部9g及下侧伸出部9h。中间环部9f的径向宽度与超导线圈7、8的径向宽度对应。中间环部9f的剖面例如呈矩形。中间环部9f的上表面抵接于超导线圈7的下表面，且中间环部9f的下表面抵接于超导线圈8的上表面。上侧伸出部9g及下侧伸出部9h从中间环部9f的外周面向径向外侧伸出。上侧伸出部9g及下侧伸出部9h在中心轴C方向上分开配置。上侧伸出部9g接合于侧板部9a，下侧伸出部9h接合于侧板部9c。具体而言，上侧伸出部9g的上表面抵接于侧板部9a的下表面，下侧伸出部9h的下表面抵接于侧板部9c的上表面。上侧伸出部9g与侧板部9a的接合可以为螺栓接合，也可以为焊接等其他接合方法。同样地，下侧伸出部9h与侧板部9c的接合可以为螺栓接合，也可以为焊接等其他接合方法。
[0035]真空容器10容纳超导线圈7、8及线圈支承框9。真空容器具有线圈容纳部10a，容纳超导线圈及线圈支承框9;连通部10b，与线圈容纳部1a连通，并在上下方向上延伸;及连通部10c，在水平方向上延伸。线圈容纳部1a具有配置于超导线圈7、8的径向内侧的内壁1d及配置于超导线圈7、8的径向外侧的外壁10e。内壁1d以覆盖超导线圈7、8及线圈支承框9的内周侧的方式配置，外壁1e以覆盖超导线圈7、8及线圈支承框9的外周侧的方式配置。即，在被内壁1d及外壁1e夹持的容纳空间内，配置有超导线圈7、8及线圈支承框9。
[0036]并且，真空容器10具有盖住容纳空间上侧的上面壁及盖住容纳空间下侧的下面壁。上面壁在中心轴C方向上与上环部件9b相对配置。下面壁在中心轴C方向上与下环部件9d相对配置。在上面壁设置有开口部，连通部1b与该开口部对应配置。同样地，在下面壁设置有开口部，连通部I Ob与该开口部对应配置。
[0037]连通部1b例如呈圆筒形状，在中心轴C方向上延伸。连通部1b容纳后述的上下方向荷载支承体21、22。连通部1c例如呈圆筒形状，在与中心轴C正交的正交方向上延伸。连通部1c容纳后述的水平方向荷载支承体31、32。并且，真空容器10连接有用于冷却超导线圈7、8的制冷机(冷却部)13。制冷机13例如为GM制冷机，例如能够将超导线圈7、8冷却至4K。制冷机并不限定于GM制冷机(Gi f f ord-McMahon coo I er)，例如也可以为以斯特林制冷机为代表的其他制冷机。
[0038]在此，回旋加速器I具有上下方向荷载支承体(第I支承体)21、22及水平方向荷载支承体(第2支承体)31、32，所述上下方向荷载支承体(第I支承体)21、22支承线圈支承框9且调整线圈支承框9的中心轴C方向的位置，所述水平方向荷载支承体(第2支承体)31、32支承线圈支承框9且调整线圈支承框9的径向的位置。另外，径向是与中心轴C正交的正交方向。
[0039]上下方向荷载支承体21、22是相对于磁轭6固定，并从中心轴C方向支承线圈支承框9的部件。作为上下一对，上下方向荷载支承体21、22以隔着线圈支承框9的方式配置，且通过在彼此相反的方向上拉伸线圈支承框9来支承线圈支承框9。上下方向荷载支承体21、22在线圈支承框9的周向上配置有多个。多个上下方向荷载支承体21、22在线圈支承框9的周向上等间隔配置。
[0040]上下方向荷载支承体21的下端部连结于上环部件％。上下方向荷载支承体21从上环部件9b向上方延伸，贯穿真空容器10的壁体，伸出至磁轭6的外侧。上下方向荷载支承体
21的上端部设置有相对于磁轭6对上下方向荷载支承体21进行定位的定位部。通过该定位部能够使上下方向荷载支承体21在中心轴C方向上位移。作为定位部可以进行通过螺丝的位置调整。通过使安装在螺丝的螺母旋转，使螺丝在中心轴C方向移动，从而使上下方向荷载支承体21位移。可以将相对于磁轭6的上下方向荷载支承体21的安装部及定位部设为与后述的水平方向荷载支承体31相同的结构。
[0041]上下方向荷载支承体22的上端部连结于下环部件9d。上下方向荷载支承体22从下环部件9d向下方延伸，贯穿真空容器10的壁体，伸出至磁轭6的外侧。上下方向荷载支承体22的下端部设置有相对于磁轭6对上下方向荷载支承体22进行定位的定位部。通过该定位部能够使上下方向荷载支承体22在中心轴C方向上位移。作为定位部可以举出通过螺丝的位置调整。通过使安装在螺丝的螺母旋转，使螺丝沿中心轴C方向移动，从而使上下方向荷载支承体22位移。可以将相对于磁轭6的上下方向荷载支承体22的安装部及定位部设为与后述的水平方向荷载支承体31相同的结构。
[0042]通过使用多个上下方向荷载支承体21、22来适当地进行位置调整，能够改变相对于杆3、4的超导线圈7、8的位置。具体而言，能够使超导线圈7、8向上方位移，或使超导线圈7、8向下方位移，或者，以超导线圈7、8的中心轴C相对于铅垂方向倾斜的方式使超导线圈7、8位移。
[0043]水平方向荷载支承体31、32是相对于磁轭6固定，并从径向外侧支承线圈支承框9的部件。水平方向荷载支承体31、32设置有多个(例如4根)。在此，将上下方向设为Z轴，将与Z轴正交且相互正交的轴设为X轴(第I方向)及Y轴(第2方向)(参考图3?图5)。在超导线圈
7、8的中心轴C沿Z轴配置的情况下，X轴及Y轴与中心轴C正交。如图1所示，一对水平方向荷载支承体31隔着线圈支承框9相对配置，一对水平方向荷载支承体32隔着线圈支承框9相对配置。另外，一对水平方向荷载支承体31延伸的方向Xi (X轴方向)与一对水平方向荷载支承体32延伸的方向X2(X轴方向)可以正交，也可以以规定的角度交叉。
[0044]—对水平方向荷载支承体31通过在彼此相反的方向上拉伸线圈支承框9来支承线圈支承框9。同样地，一对水平方向荷载支承体32通过在彼此相反的方向上拉伸线圈支承框9来支承线圈支承框9。
[0045]图3是表示水平方向荷载支承体31、32的立体图。图4是表示水平方向荷载支承体
31、32的剖视图。图5是表示水平方向荷载支承体31、32的侧视图。如图3?图5所示，水平方向荷载支承体31、32具有线圈支承框安装部33、内侧连杆部34、中间连结部35、外侧连杆部36及磁轭安装部37。以下，对水平方向荷载支承体31进行说明。水平方向荷载支承体32具有与水平方向荷载支承体31相同的结构，仅仅是配置的方向不同而已，因此省略水平方向荷载支承体32的说明。
[0046]线圈支承框安装部33是安装于线圈支承框9的部分。线圈支承框安装部33具有固定于线圈支承框9的凸缘部41及从凸缘部41延伸的延伸部42。凸缘部41呈圆盘状，且一个表面连接于线圈支承框9。凸缘部41通过螺栓接合连接于线圈支承框9的中间部9e。另外，凸缘部41可以为连接于除了线圈支承框9的中间部9e以外的其他部位的结构。线圈支承框安装部33及内侧连杆部34例如由钛形成。线圈支承框安装部33及内侧连杆部34例如可以由不锈钢等除了钛以外的材质形成。
[0047]延伸部42从凸缘部41的另一个表面向X轴方向的外侧(超导线圈7、8的径向外侧)延伸。延伸部42的X轴方向的外侧的端部设置有连结块部43。连结块部43形成有在Y轴方向上贯穿的贯穿孔43a。并且，与Y轴方向对置的连结块部43的侧面成为平坦表面。
[0048]内侧连杆部34具有:一对连结板(第I方向部件)44、45，在Y轴方向上分开配置;销部件46，连结一对连结板44、45的一侧的端部彼此;及球面轴47，连结一对连结板44、45的另一侧的端部彼此。
[0049]连结板44、45在X轴方向上具有规定长度。连结板44、45的板厚方向沿着Y轴方向配置。连结板44、45的X轴方向的两端部分别设置有在板厚方向上贯穿的贯穿孔44a、44b、45a及45b。并且，一对连结板44、45在Y轴方向上以隔着连结块部43的方式配置。连结板44、45的内表面(与连结块部43的侧面对置的表面)形成为平坦表面。连结板44、45的内表面抵接于连结块部43的侧面。
[0050]销部件46呈圆柱状，且插穿于连结块部43的贯穿孔43a。销部件46的外周面抵接于贯穿孔43a的内周面。销部件46相对于连结块部43被支承为能够绕销部件46的轴线旋转。并且，销部件46的两端部在Y轴方向上比连结块部43的侧面更向外方伸出。
[0051]销部件46的Y轴方向的两端部分别插穿于一对连结板44、45的一端侧的贯穿孔44a、45a。销部件46的两端部中，销部件46的外周面抵接于一对连结板44、45的一端侧的贯穿孔44a、45a的内周面。销部件46相对于一对连结板44、45被支承为能够绕销部件46的轴线旋转。由此，一对连结板44、45相对于线圈支承框安装部33被支承为能够绕Y轴旋转。
[0052]球面轴47具有设置于Y轴方向的两端部的圆柱部47a及配置于该圆柱部47a之间的球体部分47b。圆柱部47a分别插穿于一对连结板44、45的另一端侧的贯穿孔44b、45b。圆柱部47a的外周面抵接于一对连结板44、45的另一端侧的贯穿孔44b、45b的内周面。
[0053]球体部分47b具有大于圆柱部47a的外径。并且，在Y轴方向上的球体部分47b的宽度比球体部分47b的外径小，例如，成为比在Y轴方向上的连结块部43的宽度(厚度)更小。并且，球体部分47b的中心配置在一对连结板44、45之间的中央。
[0054]中间连结部35是连结内侧连杆部34与外侧连杆部36的部分。中间连结部35具有:轴承部(球面轴承部)48，设置于一端侧，且保持内侧连杆部34的球面轴47;轴承部(球面轴承部)49，设置于另一端侧，且保持外侧连杆部36的球面轴53;及肩带部50，连结两个轴承部48、49。
[0055]轴承部48具有块体，该块体中形成有承受球面轴47的球体部分47b的球体收容部。球体收容部是保持球体部分47b的开口。球体收容部的内表面形状与球体部分47b的外表面形状对应，球体收容部的内表面48a是抵接于球体部分47b的外表面的抵接面。并且，与Y轴方向对置的轴承部48的侧面在Y轴方向上与一对连结板44、45的内表面相对配置。轴承部48的侧面与一对连结板44、45的内表面之间形成有规定的间隙。轴承部48能够沿球面轴47的球体部分47b的外表面(球面)滑动。
[0056]另外，可以构成为具备销部件及球面滑动轴承，以此来代替球面轴47及轴承部48。当为该结构时，球面滑动轴承所保持的销部件插穿于一对连结板44、45的另一端侧的贯穿孔44b、45b而被保持。
[0057]轴承部49具有块体，该块体中形成有承受外侧连杆部36的后述的球面轴53的球体部分53b的球体收容部。球体收容部是保持球体部分53b的开口。球体收容部的内表面形状与球体部分53b的外表面形状对应，球体收容部的内表面49a是抵接于球体部分53b的外表面的抵接面。并且，与Y轴方向对置的轴承部49的侧面在Y轴方向上与一对连结板51、52的内表面相对配置。轴承部49的侧面与一对连结板51、52的内表面之间形成有规定的间隙。轴承部49能够沿球面轴53的球体部分53b的外表面(球面)滑动。
[0058]另外，可以构成为具备销部件及球面滑动轴承，以此来代替球面轴53及轴承部49。当为该结构时，球面滑动轴承所保持的销部件插穿于外侧连杆部36的后述的一对连结板51、52的另一端侧的贯穿孔51 a、52a而被保持。
[0059]如图5所示，肩带部50具有在上下方向上分开，且在X轴方向上延伸的一对带状部50a、50b。带状部50a、50b的厚度方向沿Z轴方向配置。并且，带状部50a、50b的宽度方向例如与轴承部48、49的Y轴方向上的宽度对应。该肩带部50例如由CFRP (carbon-fiber-reinforced plastic)形成。
[0060]带状部50a、50b的一端侧连结于轴承部48，带状部50a、50b的另一端侧连结于轴承部49。带状部50a、50b可以通过用于固定带状部的固定工具而固定于轴承部48、49的块体，例如可以为通过粘结而接合的部件，也可以为与块体部分一体成型的部件。并且，肩带部50可以为连接一对带状部50a、50b端部彼此而形成为环状的部件。
[0061 ]该肩带部50相对于内侧连杆部34被支承为能够绕Y轴摆动(能够旋转)。并且，肩带部50相对于内侧连杆部34被支承为能够绕X轴倾倒(能够旋转)。肩带部50相对于内侧连杆部34被支承为能够绕Z轴摆动(能够旋转)。
[0062]同样地，该肩带部50相对于外侧连杆部36被支承为能够绕Y轴摆动(能够旋转)。并且，肩带部50相对于外侧连杆部36被支承为能够绕X轴倾倒(能够旋转)。肩带部50相对于外侧连杆部36被支承为能够绕Z轴摆动(能够旋转)。
[0063]并且，中间连结部35可以为具备具有规定长度的板状部件的部件，也可以为具备具有规定长度的棒状部件的部件，以此来代替肩带部50。并且，中间连结部35可以构成为具备经由连杆机构连接的多个肩带部。
[0064]外侧连杆部36具有:一对连结板(第I方向部件)51、52，在Y轴方向上分开配置;球面轴53，连结一对连结板51、52的一侧的端部彼此;及销部件54，连结一对连结板51、52的另一侧的端部彼此。
[0065]连结板51、52在X轴方向上具有规定长度。连结板51、52的板厚方向沿Y轴方向配置。连结板51、52的乂轴方向的两端部分别设置有在板厚方向上贯穿的贯穿孔51&、5113、523及52b。并且，一对连结板51、52在Y轴方向上以隔着磁轭安装部37的后述的连结块部55的方式配置。连结板51、52的内表面(与连结块部55的侧面对置)形成为平坦表面。连结板51、52的内表面与连结块部55的侧面抵接。
[ΟΟ??] 球面轴53具有设置于轴线方向的两端部的圆柱部53a及配置于该圆柱部53a之间的球体部分53b。圆柱部53a分别插穿于一对连结板51、52的一端侧的贯穿孔51a、52a。圆柱部53a的外周面抵接于一对连结板51、52的一端侧的贯穿孔51a、52a的内周面。
[0067]球体部分53b具有大于圆柱部53a的外径的外径。并且，在Y轴方向上的球体部分的宽度比球体部分53b的外径小，例如，比在Y轴方向上的连结块部55的宽度(厚度)更小。并且，球体部分53b的中心配置在一对连结板51、52之间的中央。
[0068]销部件54呈圆柱状，且插穿于磁轭安装部37的连结块部55的贯穿孔55a。销部件54的外周面抵接于连结块部55的贯穿孔55a的内周面。销部件54相对于连结块部55被支承为能够绕销部件54的轴线旋转。并且，销部件54的两端部在Y轴方向上比连结块部55的侧面更向外方伸出。
[0069]销部件54的长边方向上的两端部分别插穿于一对连结板51、52的另一端侧的贯穿孔51b、52b。销部件54的两端部中，销部件54的外周面抵接于一对连结板51、52的另一端侧的贯穿孔51b、52b的内周面。销部件54相对于一对连结板51、52被支承为能够绕销部件54的轴线旋转。由此，一对连结板51、52相对于磁轭安装部37被支承为能够绕Y轴旋转。
[0070]磁轭安装部37是安装于磁轭6的部分。磁轭安装部37具有连结块部55、波纹管56、杆部57及位置调整部58。
[0071]连结块部55形成有供销部件54插穿的贯穿孔55a。贯穿孔55a在Y轴方向贯穿。并且，与Y轴方向对置的连结块部55的侧面成为平坦表面。连结块部55以被夹持于一对连结板51、52的方式配置，插穿贯穿孔55&的销部件54插穿于一对连结板51、52的贯穿孔5113、5213。并且，连结块部55的侧面与一对连结板51、52的内表面抵接。
[0072]连结块部55设置有从X轴方向的外侧端面向外方伸出的伸出部55b。该伸出部55b连接有波纹管56。另外，在图3中，省略波纹管56及后述的螺纹部59的图示。波纹管56为具有折皱形状，且在X轴方向上伸缩自如的联轴器。该波纹管56例如由不锈钢(SUS304)形成。波纹管56的一端侧连接于伸出部55b，波纹管56的另一端侧连接于杆部57。波纹管56与伸出部55b例如通过焊接接合。同样地，波纹管56与杆部57例如通过焊接接合。
[0073]杆部57为从波纹管56向外侧延伸的棒状的部件。杆部57例如由不锈钢(SUS304)形成。杆部57贯穿磁轭6，且比磁轭6的侧面更向外方突出。杆部57的外侧端部的外周面形成有螺纹部59。
[0074]位置调整部58固定于磁轭6，且为对磁轭6进行定位的定位部。位置调整部58具有从磁轭6的外周面向外方突出的荷载支承体固定部60、形成于杆部57的外侧端部的外周面的螺纹部59及安装于该螺纹部59的螺母61、62。
[0075]荷载支承体固定部60为固定于磁轭6的块体。荷载支承体固定部60例如通过焊接等接合于磁轭6。荷载支承体固定部60中形成有供杆部57插穿的贯穿孔60a。杆部57插穿于该贯穿孔60a，且延伸至磁轭6的外侧。并且，与X轴正交的荷载支承体固定部60的表面即支承面60b成为平坦表面。并且，贯穿孔60a的内周面形成有键槽，从而可防止绕杆部57的轴旋转。
[0076]螺纹部59形成于杆部57的外侧端部的外周面。在从配置于贯穿孔60a的杆部57的部分直到配置于比贯穿孔60a更向外侧的部分形成有螺纹部59。杆部57的螺纹部59上安装有垫圈63及螺母61、62。垫圈63配置于荷载支承体固定部60的支承面60b与螺母61之间。通过紧固螺母61，垫圈63被按压到荷载支承体固定部60的支承面60b。
[0077]而且，通过紧固螺母61，能够使杆部57向X轴方向的外侧(图示为右侧)移动，且能够将拉伸力施加到水平方向荷载支承体31。通过水平方向荷载支承体31中产生拉伸力，螺母61及垫圈63被按压到荷载支承体固定部60的支承面60b。由此，杆部57经由螺母61及垫圈63固定于荷载支承体固定部60。即，水平方向荷载支承体31的磁轭安装部37固定于磁轭6，且相对固定于杆3、4。
[0078]接着对回旋加速器I的作用进行说明。
[0079]在该回旋加速器I中，超导磁铁装置5的超导线圈7、8通电，从而在超导线圈7、8的周围产生磁通量。该磁通量通过磁轭6及杆3、4并围绕超导线圈7、8形成磁路，且在对置的一对杆3、4之间的加速空间G形成磁场。并且，供给到加速空间G的带电粒子通过磁场及电场加速，并作为带电粒子束而射出。
[0080]在该回旋加速器I中，能够使用上下方向荷载支承体21、22来调整线圈支承框9的上下方向的位置。并且，通过基于多个上下方向荷载支承体21、22进行的位置调整，能够以改变线圈支承框9的倾斜度的方式进行位置调整。由此，能够调整超导线圈7、8的位置及倾斜度，且调整加速空间G内的磁场，从而能够调整带电粒子束。
[0081]回旋加速器I中，线圈支承框9通过水平方向荷载支承体31、32支承，因此能够使用水平方向荷载支承体31、32使线圈支承框9沿与中心轴C方向正交的方向移动，从而进行位置调整。
[0082]并且，水平方向荷载支承体31、32具备内侧连杆部34、中间连结部35及外侧连杆部36，因此水平方向荷载支承体31的凸缘部41相对于荷载支承体固定部60，能够在中心轴C方向及与中心轴C正交的方向上位移。因此，能够追随由上下方向荷载支承体21、22进行的位置调整来支承线圈支承框9。
[0083]例如，在线圈支承框9以倾斜的方式位移的情况下，内侧连杆部34及中间连结部35适当地绕X轴摆动且进行位移。并且，在线圈支承框9向上方或下方位移的情况下，相对于磁轭安装部37，外侧连杆部36、中间连结部35及内侧连杆部34适当地绕Y轴摆动且进行旋转移动。并且，在线圈支承框9倾斜且向上下方向位移的情况下，内侧连杆部34及中间连结部35适当地绕X轴进行旋转移动，并且外侧连杆部36、中间连结部35及内侧连杆部34相对于磁轭安装部37适当地摆动且进行位移。并且，在线圈支承框9向Y轴方向进行位移的情况下，内侧连杆部34及中间连结部35适当地绕Z轴摆动且进行位移。即，根据水平方向荷载支承体31、32，能够绕X轴、Y轴及Z轴中的任一轴线摆动，也能够在任意方向上使凸缘部41相对于磁轭安装部37位移。因此，不会阻碍由上下方向荷载支承体21、22进行的超导线圈7、8的位置调整。其结果，能够高精度地对超导线圈7、8进行位置调整，且能够高精度地调整从回旋加速器I输出的射束。
[0084]并且，在水平方向荷载支承体31、32中，具备位置调整部58，因此通过对螺母61进行旋转操作，能够使杆部57相对于荷载支承体固定部60向X轴方向移动。通过适当地移动多个水平方向荷载支承体31、32的位置，能够使线圈支承框9在与中心轴C正交的方向上移动且进行位置调整。由此，能够使超导线圈7、8在与中心轴C正交的方向上移动，并调整基于超导线圈7、8的磁场，从而调整带电粒子束。
[0085]并且，位置调整部58通过使螺母61旋转，能够使杆部57位移，因此能够恒定相对于螺母61每转I圈的杆部57的位移量。因此，能够轻松地管理位置调整。
[0086]并且，水平方向荷载支承体31、32具备内侧连杆部34及外侧连杆部36，并能够绕Y轴摆动，因此根据温度变化，水平方向荷载支承体31、32进行热收缩，且在其总长度变化的情况下，内侧连杆部34、中间连结部35及外侧连杆部36适当地进行摆动位移，能够控制由热收缩引起的变化。
[0087]并且，水平方向荷载支承体31、32由不锈钢、钛等材料形成，在使用温度中具有规定强度，因此能够与基于超导线圈7、8的电磁力对应地，承受作用于线圈支承框9的负载。
[0088]本发明并不限定于前述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行如下各种变更。
[0089]超导磁铁装置5的超导线圈7、8并不限于具有两个超导线圈7、8的情况，也可以具有一个或三个以上的超导线圈。
[0090]并且，本发明所涉及的超导磁铁并不限定于回旋加速器，也可以适用于根据MCZ法的硅单晶提拉装置中。超导磁铁若为要求高磁场的装置，则能够适用于任一种装置。
[0091]并且，在上述实施方式中，构成为具备4根水平方向荷载支承体31、32，但可以构成为具备I根水平方向荷载支承体，也可以构成为具备2根以上的水平方向荷载支承体。
[0092]并且，在上述实施方式中，通过紧固螺母61，使水平方向荷载支承体在X轴方向上位移，但例如可以使用液压缸等使杆部57位移，也可以通过其他方法使杆部57位移。
[0093]并且，在上述实施方式中，水平方向荷载支承体构成为具有具备内侧连杆部34、中间连结部35及外侧连杆部36的连杆机构，但例如可以为由内侧连杆部34及中间连结部35构成的连杆机构，也可以构成为具有其他的销接合部及球面轴承。
[0094]并且，真空容器与水平方向荷载支承体的接合部可以用焊接来接合，也可以通过其他的密封结构来接合。
[0095]并且，在上述实施方式中，超导线圈7、8的中心轴C沿上下方向配置，但也可以为以中心轴C沿水平方向的方式配置的超导线圈7、8，还可以为中心轴C相对于上下方向倾斜配置的超导线圈7、8。
[0096]并且，在上述实施方式中，例如在内侧连杆部34上，一侧端部配置有销部件46，而另一侧端部配置有球面轴47，但可以构成为两端部上配置有销部件，也可以构成为两端部上配置有球面轴。并且，还可以构成为一侧端部配置有球面轴，而另一侧端部配置有销部件。同样地，在外侧连杆部36中，也可以适当地变更销部件及球面轴的配置。
【主权项】
1.一种回旋加速器，其具备: 杆； 超导线圈，以覆盖所述杆的外周的方式卷绕； 线圈支承体，支承所述超导线圈； 冷却部，对所述超导线圈进行冷却； 第I支承体，连接于所述线圈支承体，且能够调整在所述超导线圈的卷绕中心轴向上的所述线圈支承体的位置;及 第2支承体，连接于所述线圈支承体，且能够调整在与所述超导线圈的卷绕中心轴向正交的正交方向上的所述线圈支承体的位置， 所述第2支承体具有分别在所述卷绕中心轴向及所述正交方向上能够位移的连杆机构。2.根据权利要求1所述的回旋加速器，其还具备: 固定部，相对地固定于所述杆;及 定位部，相对于所述固定部对所述第2支承体的一端侧进行定位。3.根据权利要求1或2所述的回旋加速器，其中， 所述连杆机构具有: 第I方向部件，在第I方向上延伸； 销部件，连结于所述第I方向部件的一端侧，并在与所述第I方向正交的第2方向上延伸； 球面轴，连结于所述第I方向部件的另一端侧，并在所述第2方向上延伸，且具有球面；及 球面轴承部，具有与所述球面抵接的抵接面，并承受所述球面轴。4.一种超导磁铁，其具备: 超导线圈，围绕卷绕中心轴卷绕； 线圈支承体，支承所述超导线圈； 冷却部，对所述超导线圈进行冷却； 第I支承体，连接于所述线圈支承体，且能够调整在所述超导线圈的卷绕中心轴向上的所述线圈支承体的位置;及 第2支承体，连接于所述线圈支承体，且能够调整在与所述超导线圈的卷绕中心轴向正交的正交方向上的所述线圈支承体的位置， 所述第2支承体具有分别在所述卷绕中心轴向及所述正交方向上能够位移的连杆机构。
【文档编号】H01F6/06GK106068055SQ201610244439
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月19日 公开号201610244439.8, CN 106068055 A, CN 106068055A, CN 201610244439, CN-A-106068055, CN106068055 A, CN106068055A, CN201610244439, CN201610244439.8
【发明人】桥本笃
【申请人】住友重机械工业株式会社