本发明主要涉及用于对加速器用线圈的偏移进行补正的磁场测定方法。
背景技术：
装入到加速器的电磁铁中的加速器用线圈为了将带电粒子加速至所希望的动能，需要使加速器用线圈的轴及上下中心面与以下所述的基准轴和基准面高精度地一致。例如，在稳相加速器等加速器装入有以2个线圈为一对的分裂螺线管线圈(splitsolenoidcoil)。该分裂螺线管线圈需要极力减小线圈轴从基准轴的倾斜、线圈轴从基准轴的水平方向位置偏移、2个线圈间的上下中心位置从基准面的位置偏移这3种位置误差。基准轴及基准面往往设定于后述的高精度地制作的低温恒温器或电磁铁的铁轭。
专利文献1记载了一种磁场测定装置及方法，用于使加速器中的带电粒子的会聚等所使用的螺线管线圈电磁铁的结构性中心与螺线管线圈电磁铁的磁中心线对齐。专利文献1的磁场测定装置例如如专利文献1的图1那样，在旋转的圆盘上配置朝向垂直方向及水平方向的2个磁场传感器(磁场测定元件)，基于一边使圆盘旋转一边通过磁场传感器测定的磁场特性，修正相对于基准轴的螺线管线圈等的线圈轴的倾斜及线圈轴的水平方向偏移。
另外，专利文献2记载了对偏转线圈装置、变压器等磁设备的三维磁场分布进行测定的磁场测定方法。在专利文献2的图12所示的磁场测定装置中，使在与线圈轴平行的轴(传感器旋转轴)上以π/4或3π/4的角度配置的由霍尔元件构成的磁场传感器(磁场测定元件)以该传感器旋转轴为中心旋转，测定磁场的3个分量bx、by、bz。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-4725号公报(段落0009～0014、段落0018、图1、图10)
专利文献2：日本特开昭62-100671号公报(第3页右上段第14行～第3页左下段第3行、第7页左下段第1行～第8页右上段第3行、第12图)
技术实现要素：
发明要解决的课题
分裂螺线管线圈是将相同形状的2个线圈以线圈轴相同的方式在线圈轴上上下对称(前后对称)地配置的线圈对。在这样的线圈对中，如上所述，需要极力减小相对于设定的基准轴及基准面的位置偏移，即，线圈轴从基准轴的倾斜、线圈轴从基准轴的水平方向位置偏移、包含线圈间中心位置的线圈间中心面从基准面的位置偏移这3种位置误差。另外，在具备线圈轴相同的多个线圈的组合线圈中，也能够使沿着线圈轴的径向磁场的分布关于与线圈轴垂直的面对称。在这样的线圈中，径向磁场的分布在与线圈轴平行的轴上成为上下对称(前后对称)的位置是线圈间中心位置。在这样的组合线圈中，也需要极力减小相对于设定的基准轴及基准面的位置偏移的位置误差。
然而，在专利文献1及专利文献2中都没有记载对线圈间中心面的位置偏移进行修正的方法，即，使具有2个线圈的线圈对或具备多个线圈的组合线圈的线圈间中心面高精度地与基准面对齐的方法，如何测定线圈间中心位置成为课题。
本发明的目的在于提供一种高精度地确定具备多个线圈的组合线圈的线圈间中心位置的磁场测定方法。
用于解决课题的方案
本发明的磁场测定方法是确定测定对象线圈的径向磁场的分布中的线圈轴方向的中心位置即线圈间中心位置的磁场测定方法，所述测定对象线圈是具备线圈轴相同的多个线圈的组合线圈，且沿着线圈轴的至少一个径向上的径向磁场的分布关于与线圈轴垂直的面对称，其中，所述磁场测定方法包括：第一径向磁场测定步骤，通过配置在从线圈轴沿径向分离设定长度的偏置位置的磁场测定元件，在偏置位置处测定沿着与线圈轴平行的偏置轴的第一径向磁场；第二径向磁场测定步骤，在偏置位置处，通过以偏置轴为中心旋转了设定角度的磁场测定元件，测定沿着偏置轴的第二径向磁场；以及中心位置确定步骤，基于第一径向磁场特性和第二径向磁场特性来确定线圈间中心位置，所述第一径向磁场特性是在第一径向磁场测定步骤中测定的第一径向磁场的偏置轴方向的特性，所述第二径向磁场特性是在第二径向磁场测定步骤中测定的第二径向磁场的偏置轴方向的特性。
发明效果
本发明的磁场测定方法基于在偏置位置处以与线圈轴平行的偏置轴为中心旋转前后的径向磁场特性来确定线圈间中心位置，因此，能够高精度地确定作为测定对象的具备多个线圈的组合线圈的线圈间中心位置。
附图说明
图1是包含本发明的实施方式1的磁场测定方法的线圈的位置偏移修正方法的流程图。
图2是表示本发明的实施方式1的磁场测定装置的图。
图3是表示图2的数据处理装置的图。
图4是表示实现数据处理装置的功能块的硬件结构的图。
图5是表示作为本发明的测定对象的分裂螺线管线圈的磁通线的图。
图6是说明图5的磁通线的磁通向量的图。
图7是表示图5的分裂螺线管线圈的径向磁场分量的z方向分布的图。
图8是表示图2的磁场测定元件的旋转前后的状态的图。
图9是表示旋转前的磁场测定元件的面垂直方向磁场分量的图。
图10是表示旋转后的磁场测定元件的面垂直方向磁场分量的图。
图11是表示通过图2的磁场测定元件测定的径向磁场分量的z方向分布的图。
图12是表示磁场测定元件的倾斜存在角度误差的情况的图。
图13是表示通过图12的状态的磁场测定元件测定的径向磁场分量的z方向分布的图。
图14是表示在图5的a面处使磁场测定元件旋转时的径向磁场分量的角度依赖性的图。
图15是表示在图5的b面处使磁场测定元件旋转时的径向磁场分量的角度依赖性的图。
图16是表示在图5的c面处使磁场测定元件旋转时的径向磁场分量的角度依赖性的图。
图17是表示使磁场测定元件的倾斜能够变更的磁场测定元件支承台的图。
图18是说明图17的磁场测定元件与图12的磁场测定元件的对应的图。
图19是表示图5的分裂螺线管线圈的线圈轴方向磁场分量的轴向(z方向)分布的图。
图20是表示比较例的磁场测定元件的旋转前的面垂直方向磁场分量的图。
图21是表示比较例的磁场测定元件的旋转后的面垂直方向磁场分量的图。
图22是表示通过比较例的磁场测定元件测定的径向磁场分量的z方向分布的图。
图23是表示比较例的磁场测定元件的倾斜存在角度误差的情况的图。
图24是表示通过图23的状态的磁场测定元件测定的径向磁场分量的z方向分布的图。
图25是表示作为本发明的测定对象的香蕉型线圈的图。
图26是表示图25的香蕉型线圈的截面的图。
图27是表示本发明的实施方式2的磁场测定装置的图。
图28是说明图27的磁场测定元件的旋转的图。
图29是说明图27的磁场测定元件的旋转的图。
图30是说明图27的磁场测定元件的旋转的图。
图31是表示图28的磁场测定元件的面垂直方向磁场分量的图。
图32是表示图30的磁场测定元件的面垂直方向磁场分量的图。
图33是表示本发明的实施方式2的另一磁场测定元件的图。
图34是表示图33的磁场测定元件的输出电压波形的图。
图35是说明本发明的实施方式3的磁场测定元件的位置的图。
图36是本发明的实施方式4的线圈的位置偏移修正方法的流程图。
图37是表示本发明的实施方式4的磁场测定装置的图。
图38是表示图37的移动机构的图。
图39是图38的移动机构的侧视图。
图40是表示图37的数据处理装置的图。
图41是表示将本发明的实施方式5的第一磁场测定装置的磁场测定元件配置于加速器用电磁铁的例子的图。
图42是表示将本发明的实施方式5的第二磁场测定装置的磁场测定元件配置于加速器用电磁铁的例子的图。
图43是表示图42的磁场测定装置的主要部分的图。
图44是从线圈轴方向观察图43的磁场测定装置的主要部分的俯视图。
图45是表示将本发明的实施方式5的第三磁场测定装置的磁场测定元件配置于加速器用电磁铁的例子的图。
图46是表示图45的磁场测定装置的主要部分的图。
图47是从线圈轴方向观察图46的磁场测定装置的主要部分的俯视图。
具体实施方式
实施方式1
图1是包含本发明的实施方式1的磁场测定方法的线圈的位置偏移修正方法的流程图。图2是表示本发明的实施方式1的磁场测定装置的图，图3是表示图2的数据处理装置的图。图4是表示实现数据处理装置的功能块的硬件结构的图。图5是表示作为本发明的测定对象的分裂螺线管线圈的磁通线的图，图6是说明图5的磁通线的磁通向量的图。图7是表示图5的分裂螺线管线圈的径向磁场分量的z方向分布的图。图8是表示图2的磁场测定元件的旋转前后的状态的图。图9是表示旋转前的磁场测定元件的面垂直方向磁场分量的图，图10是表示旋转后的磁场测定元件的面垂直方向磁场分量的图。图11是表示通过图2的磁场测定元件测定的径向磁场分量的z方向分布的图。
利用图1、图2，说明包含本发明的实施方式1的磁场测定方法的线圈的位置偏移修正方法。图2的线圈6是执行实施方式1的磁场测定方法的对象。图2的磁场测定装置1执行作为进行测定及位置偏移修正的对象的线圈6的磁场测定方法及位置偏移修正方法。图2的磁场测定装置1是执行本发明的磁场测定方法及位置偏移修正方法的一例。
图2的线圈6是螺线管线圈。磁场测定装置1具备：磁场测定元件2；支承磁场测定元件2的磁场测定元件支承台71；装载磁场测定元件支承台71的旋转台5；固定于旋转台5的旋转杆72；使旋转杆72旋转的电动机73；以及根据从磁场测定元件2输入的磁场数据来运算线圈间中心位置的数据处理装置74。磁场测定元件2配置成随着旋转台5的旋转而以旋转轴4为中心旋转。旋转轴4也是旋转杆72的旋转轴。磁场测定元件2配置于旋转轴4在径向上从作为线圈6的中心轴的线圈轴3偏移的位置(偏置位置)。
在图2中，从线圈轴3至旋转轴4的长度即偏置长度是r0。线圈轴3是成为偏置长度的基准的基准轴的一例。在图2中，线圈轴3的延伸方向是z方向，与线圈轴3垂直的径向轴62的延伸方向是径向(r方向)。如前所述，线圈间中心位置是相同形状的2个线圈以线圈轴相同的方式在线圈轴上上下对称(前后对称)地配置的线圈对的线圈间中心面的位置。图5所示的分裂螺线管线圈7具备相同形状的第一线圈60和第二线圈61，第一线圈60与第二线圈61以线圈轴3相同的方式在线圈轴上上下对称(前后对称)地配置。在图5的分裂螺线管线圈7中，线圈间中心位置是第一线圈60的第一线圈面82与第二线圈61的第二线圈面83的中间即线圈间中心面9的位置。第一线圈面82与第二线圈面83是相互相向的面。在如图5那样将第一线圈60和第二线圈61配置成线圈轴3成为垂直方向(纵向)的情况下，第一线圈60为上侧，第二线圈61为下侧。在图5中，第一线圈60与第二线圈61在线圈轴上上下对称地配置。在线圈轴上上下对称是以配置成线圈轴上成为垂直方向(纵向)为前提的用语。在说明书的说明中，“上”、“下”表达附图记载的纸面中的“上”、“下”。另外，未示出比较基准而表达为“水平”、“垂直”的情况下也是表达附图记载的纸面中的“水平”、“垂直”。因此，在使线圈轴为水平方向(横向)的情况下，“上下对称”记为“前后对称”或“左右对称”。
图5所示的分裂螺线管线圈7具备相同形状的第一线圈60和第二线圈61，第一线圈60与第二线圈61以线圈轴3相同的方式在线圈轴上上下对称(前后对称)地配置，因此，如后所述，沿着线圈轴3的径向磁场br的分布关于与线圈轴3垂直的面(线圈间中心面9)对称。图5所示的分裂螺线管线圈7在线圈轴上上下对称(前后对称)地配置，因此，也能够说具备沿着线圈轴3的径向磁场br的分布关于与线圈轴3垂直的面(线圈间中心面9)上下对称(前后对称)的2个线圈(第一线圈60、第二线圈61)。
磁场测定元件2检测与接收磁场的面即磁场测定面2a垂直的磁场。磁场测定元件2是例如霍尔元件。在磁场测定元件2为霍尔元件的情况下，磁场测定面2a是霍尔元件接收磁场的面。以下，将霍尔元件中的磁场测定面2a称为霍尔元件面。此外，关于磁场测定元件2，示出了霍尔元件的例子，但并不局限于霍尔元件，也可以是mi(magnetoimpedance)元件等其他的方向性的磁场测定元件。
在步骤s1中，在测定对象中的线圈轴3的偏置位置(旋转轴4的位置)处，通过磁场测定元件2测定沿着与线圈轴3平行的z轴(旋转轴4)的径向磁场分布a(第一径向磁场测定步骤)。在步骤s2中，在线圈轴3的偏置位置(旋转轴4的位置)处，使磁场测定元件2旋转180度，通过磁场测定元件2测定沿着与线圈轴3平行的z轴(旋转轴4)的径向磁场分布b(第二径向磁场测定步骤)。在步骤s3中，根据径向磁场分布a与径向磁场分布b的交点来确定线圈间中心位置(中心位置确定步骤)。在步骤s4中，判定线圈间中心位置是否与基准面一致，在一致的情况下结束。在步骤s4中，判定为线圈间中心位置与基准面不一致的情况下，向步骤s5移动。在步骤s5中，使测定对象的结构物移动而将线圈间中心位置修正成与基准面一致。然后，返回步骤s1，反复进行步骤s1～步骤s4，直至在步骤s4中判定为线圈间中心位置与基准面一致为止。关于步骤s3的确定线圈间中心位置的原理在后文说明。
数据处理装置74具备磁场数据输入部75、径向磁场特性运算部76、线圈间位置运算部77和显示部78。磁场数据输入部75接收从磁场测定元件2发送的磁场数据。径向磁场特性运算部76基于从磁场数据输入部75输入的磁场测定元件2的磁场数据，来执行步骤s1和步骤s2。即，径向磁场特性运算部76基于从磁场数据输入部75输入的磁场测定元件2的磁场数据，来运算步骤s1的径向磁场分布a和步骤s2的径向磁场分布b。线圈间位置运算部77执行步骤s3。即，线圈间位置运算部77根据由径向磁场特性运算部76运算出的径向磁场分布a与径向磁场分布b的交点，来运算并确定线圈间中心位置。显示部78对径向磁场分布a、径向磁场分布b、作为它们的交点的线圈间中心位置的数据进行图像处理，将径向磁场分布a、径向磁场分布b、线圈间中心位置显示于显示部78的显示画面。在显示部78也显示有设定的基准面的位置。操作者确认在显示部78的显示画面上显示的线圈间中心位置和基准面的位置，执行步骤s5的工序。即，操作者确认显示在显示部78的线圈间中心位置和基准面的位置，使测定对象的结构物移动来修正线圈间中心位置。
径向磁场特性运算部76、线圈间位置运算部77、显示部78通过处理器80执行存储于存储器81的程序来实现。另外，也可以使多个处理器80及多个存储器81协同地执行上述功能。
在此，基准面是测定对象的某一水平方向的面，是供线圈间中心位置对齐的面。以下详细说明动作之前，对基准面、基准轴及线圈位置误差进行说明。
例如，在以装入有能够高精度地制作的铁芯(也称为磁极)的磁铁为测定对象的情况下，在磁极设定基准面(例如磁极间隙中的磁极间中心位置等)。相对于该磁极的基准面，使用磁场测定装置1，将线圈位置调整成使线圈上下中心(线圈间中心位置)与基准面一致。如果测定对象的线圈是空芯超导线圈，则使用磁场测定装置1，将线圈位置调整成使线圈上下中心与低温恒温器的上下中心位置即基准面一致。此外，低温恒温器具有收纳超导线圈并将超导线圈保持为极低温的功能。
基准轴的设置也与基准面的设定相同，如果测定对象是带有高精度地制作的铁轭的电磁铁，则例如在铁轭中心开设的孔的轴成为基准轴。如果测定对象是超导线圈，则将高精度地制作的低温恒温器的常温孔的中心轴设定为基准轴。在此，如前所述，以成为偏置长度的基准的基准轴是调整了位置偏移的线圈轴3的例子进行说明。
需要相对于上述基准面及基准轴调整线圈的位置误差。尤其是在加速器用电磁铁等需要高精度地进行位置调整的线圈中，需要线圈的位置误差的调整。相对于基准轴及基准面，线圈位置偏移存在以下的3种，需要相对于上述基准轴和基准面的线圈位置调整。
(1)线圈轴3相对于基准轴的水平方向偏移(第一线圈位置偏移)
(2)线圈轴3相对于基准轴的倾斜(第二线圈位置偏移)
(3)线圈间中心位置相对于基准面的位置偏移(第三线圈位置偏移)
关于第一至第三线圈位置偏移，第一线圈位置偏移和第二线圈位置偏移的测定及修正工序记载在背景技术中说明的专利文献1中。在实施方式1的线圈的位置偏移修正方法中，设为已经应用专利文献1的测定及修正工序等修正了第一线圈位置偏移和第二线圈位置偏移。
以下，说明第三线圈位置偏移的测定原理。在第一线圈位置偏移和第二线圈位置偏移已补正的情况下，线圈的磁场分布成为图5那样。作为测定对象的分裂螺线管线圈7具备第一线圈60和第二线圈61。在图5中，示出了分裂螺线管线圈7的磁通线8。磁通线8仅示出2条。在图5中，示出了第一线圈60的第一线圈面82、第二线圈61的第二线圈面83、以及第一线圈面82与第二线圈面83的中间即线圈间中心面9。在图5中，右侧的磁通线8是旋转轴4的附近的磁通线。此外，适当地将第一线圈面82、线圈间中心面9、第二线圈面83分别称为a面、b面、c面。
图5的例子是包含线圈间中心位置的线圈间中心面9与基准面一致、即线圈间中心位置位于基准面上的理想的图。此外，线圈间中心位置位于基准面上也能够说是线圈间中心位置与基准面一致。如前所述，第一线圈位置偏移和第二线圈位置偏移已修正，因此，第一线圈面82、第二线圈面83、线圈间中心面9分别相互平行。通常，线圈间中心位置与基准面不一致，使用实施方式1的磁场测定装置1来检测线圈间中心位置，对第一线圈60、第二线圈61的上下位置(z方向的位置)进行调整，从而使线圈间中心位置与基准面一致。
在图5中，在a面、b面、c面这3面的位置示出了沿着分裂螺线管线圈7的磁通线8的磁场向量(箭头)的例子，该分裂螺线管线圈7是沿着线圈轴3的延伸方向即z方向对相同形状的线圈进行分割而成的。在分裂螺线管线圈7的中央面的附近，由于第一线圈面82与第二线圈面83之间的空气层63，磁通线8在径向上漏出，即成为在径向(外周方向)上鼓出的分布。在并非简单的螺线管线圈的分裂螺线管线圈的情况下，如图5那样，中央面的附近的磁场(磁通线8)的鼓出增大。
图6是仅选取了图5的沿着磁场测定元件2的旋转轴4的磁场向量的图。旋转轴4是位于从线圈轴3分离某一距离的偏置位置且与z轴平行的轴。在图6的a面，分裂螺线管线圈7的磁场向量为磁场向量10，也示出了磁场向量10的径向分量11。同样，在图6的c面，分裂螺线管线圈7的磁场向量为磁场向量13，也示出了磁场向量13的径向分量14。径向分量11、径向分量14分别也是沿着与线圈轴3垂直的第一线圈面82、第二线圈面83的水平分量。在图6的b面，分裂螺线管线圈7的磁场向量为磁场向量12，该磁场向量12与线圈轴3、旋转轴4平行，朝向z方向。
沿着该旋转轴4的磁通密度的分布在a面是向内侧倾斜的磁场，在b面是与径向垂直的磁场。沿着旋转轴4的磁通密度的分布在c面是向外侧倾斜的磁场。因此。在a面与c面之间产生相反方向的水平方向(径向)磁场分量。
图7表示径向磁场和与线圈轴3平行的方向即线圈轴方向(z方向)的关系。图7所示的特性是对于某个分裂螺线管线圈实际上根据毕奥-萨伐尔公式对分布进行数值计算而得到的特性。纵轴是径向(水平方向)磁场br。横轴是线圈轴3的延伸方向(垂直方向)的位置、即z轴上的位置(z方向的位置)。如图所示可知，径向磁场br的分布沿着z轴线性地变化，在b面处磁场为零。以b面的位置为中心，在正方向、负方向各自的等距离的位置处，径向磁场br的大小相等。即，如前所述，沿着线圈轴3的径向磁场br的分布关于与线圈轴3垂直的面(b面、线圈间中心面9)对称。在基准面与线圈间中心面偏移的情况下。零磁场的位置不再为b面。
尝试通过方向性磁场测定元件(霍尔元件)的磁场测定元件2检测该径向磁场分布。作为方向性磁场测定元件的霍尔元件是利用霍尔效应、检测电压根据要检测的磁场的方向而发生变化的磁场检测元件。首先，图8表示在从线圈轴3分离的位置处的沿着z轴的轴上使磁场测定元件2旋转的情况。在图8中，磁场测定元件15是旋转前的磁场测定元件，磁场测定元件16是以磁场测定元件的旋转轴4为旋转轴旋转了180度后的磁场测定元件。
为了测定图7所示的特性那样的径向磁场br，想要极力使磁场测定元件2的磁场测定面(霍尔元件面)2a的延伸方向朝向垂直方向(z方向)。这样的话，由于在线圈间中心位置处线圈产生的磁场朝向z方向，因此径向磁场br成为零。因此，在如后所述那样磁场测定元件2的延伸方向完全朝向垂直方向(z方向)的情况下，能够通过检测径向的零磁场、即通过检测径向磁场br变为零的位置来检测线圈间中心位置。
然而，在磁场测定元件2为霍尔元件的情况下，霍尔元件面的大小较小，为几mm，必然存在角度误差，实际上霍尔元件面的延伸方向不朝向垂直方向，而是如图8的磁场测定元件15那样，相对于垂直方向(z方向)具有某一角度地配置。并且，霍尔元件存在元件自身在封装体之中倾斜的可能性。
在此，当如图8的磁场测定元件16那样以旋转轴4为轴旋转180度时，磁场测定元件15与磁场测定元件16的位置关系成为以包含旋转轴4的面为对称面成镜像的位置关系。理想的是构成为即便使磁场测定元件2、具体而言使图8中的磁场测定元件15旋转180度，霍尔元件面与线圈轴3(z轴)所成的角度也不变化。这能够通过例如延长图2的旋转杆72来实现。如果旋转杆72长，则与磁场测定元件2的磁场测定面(霍尔元件面)和线圈轴3(z轴)的距离变长，能够高精度地进行角度偏移的判定，能够高精度地修正角度偏移。
图9、图10表示图8的磁场测定元件15、16中的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场。在图9中，示出了旋转前的磁场测定元件15沿着旋转轴4在z方向上进行上下移动的3个位置处的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场。另外，在图10中，示出了不改变径向位置而使磁场测定元件(霍尔元件)旋转了180度的情况下的磁场测定元件16沿着旋转轴4在z方向上进行上下移动的3个位置处的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场。在图9中，磁场分量17是在b面(线圈间中心面9)处旋转前的磁场测定元件15的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量，磁场分量18是在c面(第二线圈面83)处旋转前的磁场测定元件15接收的磁场分量。在图10中，磁场分量19是在a面(第一线圈面82)处旋转180度后的磁场测定元件16的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量，磁场分量20是在b面(线圈间中心面9)处旋转180度后的磁场测定元件16的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量。
图9的磁场测定元件15在a面、b面、c面接收的磁场向量10、12、13与图6的磁场向量10、12、13相同。a面处的磁场测定元件15的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量为零，是因为示出了在图9的最上方的a面处，作为本次的一例而使磁场测定面(霍尔元件面)2a的倾斜与线圈磁场的倾斜(磁场向量10的倾斜)相同的情况的例子。在该情况下，磁场测定面(霍尔元件面)2a与磁场(磁场向量)为平行方向。由于霍尔元件仅检测与霍尔元件面垂直的磁场，因此a面处的霍尔元件的检测磁场为零。在不使磁场测定元件15旋转而使磁场测定元件15向z方向负侧移动并配置于c面的情况下，如图9的最下侧所示，磁场测定元件15的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量达到最大。由于径向磁场br如图7所示线性地变化，因此，在a面与c面的中间位置即b面处，成为a面和c面接收的磁场的中间的值。此外，旋转前的磁场分量17的大小与旋转后的磁场分量20的大小相等。即，旋转前的磁场分量17与旋转后的磁场分量20虽然方向不同，但是大小相等。
通常，在a面处，磁场测定元件15的磁场测定面的倾斜与磁场的倾斜并不一致，但在使磁场测定元件上下移动的情况下、即沿z方向移动的情况下磁场测定元件接收的径向磁场br从上向下即根据z方向的位置而线性地增加这点并不改变。
此外，如图17所示，磁场测定元件支承台71具备旋转杆92，使磁场测定元件2以旋转杆92为轴(中心)进行旋转，从而能够调整磁场测定元件的磁场测定面的倾斜。图17是表示使磁场测定元件的倾斜能够变更的磁场测定元件支承台的图。图18是说明图17的磁场测定元件与图12的磁场测定元件的对应的图。在图18中，磁场测定元件84a相当于图12的磁场测定元件84。在图18中，示出了使磁场测定元件84a以旋转杆92为轴顺时针旋转后的磁场测定元件84c和使磁场测定元件84a以旋转杆92为轴逆时针旋转后的磁场测定元件84b。若使磁场测定元件84b向旋转轴4侧平行移动以使其中心与旋转轴21一致，则成为磁场测定元件85。若使磁场测定元件84c向旋转轴4侧平行移动以使其中心与旋转轴21一致，则成为磁场测定元件86。
接下来，利用图10，说明使磁场测定元件15以旋转轴4为轴旋转了180度后的磁场测定元件16接收的磁场。在图8中用虚线表示磁场测定元件16，但在图10中用实线表示磁场测定元件16。图10的磁场测定元件16接收的磁场、即磁场测定元件16在a面、b面、c面接收的磁场向量10、12、13与图6的磁场向量10、12、13相同。如图10所示，磁场测定元件16的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量随着使磁场测定元件16与图9相反地从下向上即向z方向正侧移动而增加。即，在图10的c面处磁场测定元件16的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量为零，在图10的a面处磁场测定元件16的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量达到最大。在图10的b面处，磁场测定元件16的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量成为a面处的磁场分量19与c面处的磁场分量的中间的磁场分量。此外，图10的c面处的磁场测定元件16的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量为零，但这也是因为在图10的例子中，作为本次的一例而在c面处使线圈磁场的倾斜(磁场向量13的倾斜)与磁场测定面(霍尔元件面)相同，以下并不一定一致。
另外，图9的b面处的磁场测定元件15的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量与图10的b面处的磁场测定元件16的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的磁场分量的大小相等。图11表示图9的磁场测定元件15的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的径向磁场br的沿着z轴的磁场分布64和图10的磁场测定元件16的磁场测定面(霍尔元件面)2a接收的径向磁场br的沿着z轴的磁场分布65。在图11中，纵轴是径向磁场br，横轴是z方向的位置。横轴的a、b、c分别表示a面、b面、c面的位置。此外，至此为止进行了以a面至c面这三个点为代表的说明，但在图11中假定对z轴方向的分布进行多点测定并以连续的分布进行描绘。
在图11中，磁场分布64是通过与图9那样倾斜的磁场测定元件15相当的霍尔元件测定的磁场分布，磁场分布65是通过与图10那样倾斜的磁场测定元件16相当的霍尔元件测定的磁场分布。如图11所示，磁场分布64与磁场分布65的交点为与b面相当的位置，这如前所述为线圈间中心位置。在图11的例子中，b面与线圈间中心位置一致。如图11所示，能够根据使旋转前的径向磁场br沿z方向变化的磁场分布64与使旋转180度后的径向磁场br沿z方向变化的磁场分布65的交点，检测线圈间中心位置。
此外，在图11中，磁场分布64的径向磁场br在a面为零，磁场分布65的径向磁场br在c面为零，但这是因为作为本次的一例而设定为零，并非一定为零。即，选择了如前所述在图9的a面或图10的c面处，作为本次的一例而使与磁场测定面(霍尔元件面)平行的面和磁场的朝向一致的图，因此成为图11这样。
接下来，说明磁场测定元件(霍尔元件)的倾斜存在相对于设定角度的角度误差的情况。示出了磁场测定元件(霍尔元件)的倾斜误差的例子的图是图12。图12是表示磁场测定元件的倾斜存在角度误差的情况的图，图13是表示通过图12的状态的磁场测定元件测定的径向磁场分量的z方向分布的图。图14是表示在图5的a面处使磁场测定元件旋转时的径向磁场分量的角度依赖性的图。图15是表示在图5的b面处使磁场测定元件旋转时的径向磁场分量的角度依赖性的图，图16是表示在图5的c面处使磁场测定元件旋转时的径向磁场分量的角度依赖性的图。
为了研究磁场测定元件(霍尔元件)的倾斜误差，考虑磁场测定元件(霍尔元件)以与纸面垂直方向的轴即旋转轴21为轴旋转而产生误差的情况。在图12中，磁场测定元件84是朝向铅垂方向(z方向)的霍尔元件，磁场测定元件85是上侧向图的左侧倾斜的霍尔元件，磁场测定元件86是上侧向图的右侧倾斜的霍尔元件。此外，在图12中，也示出了在测定图11所示的磁场分布64、65时使磁场测定元件2旋转的旋转轴4。
在图13中，磁场分布87a表示通过磁场测定元件84测定的径向磁场br的z方向依赖性。磁场分布87b表示通过绕旋转轴4旋转180度后的磁场测定元件84测定的径向磁场br的z方向依赖性。在图13中，a、b、c分别表示a面、b面、c面的z方向的位置。磁场分布88a表示通过磁场测定元件85测定的径向磁场br的z方向依赖性，磁场分布88b表示通过绕旋转轴4旋转180度后的磁场测定元件85测定的径向磁场br的z方向依赖性。同样，磁场分布89a表示通过磁场测定元件86测定的径向磁场br的z方向依赖性，磁场分布89b表示通过绕旋转轴4旋转180度后的磁场测定元件86测定的径向磁场br的z方向依赖性。
磁场分布87a与磁场分布87b的交点90a的z位置相当于通过磁场测定元件84测定的线圈间中心位置。同样，磁场分布88a与磁场分布88b的交点90b的z位置相当于通过磁场测定元件85测定的线圈间中心位置，磁场分布89a与磁场分布89b的交点90c的z位置相当于通过磁场测定元件86测定的线圈间中心位置。如图13所示，交点90b、90a、90c是相同的z位置，即使磁场测定元件2发生倾斜，线圈间中心位置也表示相同位置。即，根据本实施方式1的磁场测定方法，即使配置磁场测定元件(霍尔元件)的与垂直方向(z方向、线圈轴方向)的角度与设定角度不同，不管磁场测定元件(霍尔元件)的与垂直方向(z方向、线圈轴方向)的倾斜误差如何，交点的z位置也不会偏移。因此，本实施方式1的磁场测定方法，即使磁场测定元件(霍尔元件)的配置存在倾斜误差，线圈间中心位置的测定结果也不会有偏差，能够高精度地确定线圈间中心位置。
此外，在实施方式1的磁场测定方法中需要使磁场测定元件(霍尔元件)旋转180度，有时会在以旋转轴4为轴旋转时产生旋转误差(旋转角度误差)。为了使磁场测定元件以旋转轴4为轴旋转时的旋转误差(旋转角度误差)为最小限度，例如，延长图2的旋转杆72即可。如果旋转杆72长，则磁场测定元件2的位置偏移增大，能够高精度地进行位置偏移的判定，能够高精度地修正位置偏移。
另外，以旋转轴4为轴的磁场测定元件2的旋转角度的精度并不重要。原因是在线圈间中心位置只要能够确保旋转轴4的精度，就如图15那样无论旋转角度如何都检测到恒定的磁场。对此在后文详细说明。此外，虽然上述说明了需要旋转180度，但旋转角度不需要一定为180度，也可以是其他的角度。即便使用以其他的角度测定的上下分布(z方向分布)，也会在线圈上下中心(线圈间中心位置)检测到相同的磁场，因此，以不同的旋转角测定的沿着上下方向的分布的交点成为线圈上下中心。此外，旋转角度的检测往往使用编码器等。上述说明了以2种不同的旋转角度进行测定的情况，但也可以以更多的多个旋转角度来测定上下分布。
此外，只要如图17所示磁场测定元件支承台71具备旋转杆92并以旋转杆92为轴使磁场测定元件2旋转，就能够如图13所示地自由变更以旋转轴4为轴的旋转前后的磁场分布的交点位置处的径向磁场br的强度。即，在图11的径向磁场分量的z方向分布中，能够使交点(径向磁场br的强度)上下移动，能够在确定线圈间中心位置时设定成所希望的检测判定值。
将磁场测定元件2相对于旋转轴4设置在至少2个旋转位置(旋转前和旋转后)来测定磁场的方法，在难以在磁场中连续地使磁场测定元件2旋转的情况下有效。在至此为止所示的例子中，磁场测定元件2的旋转角为0度和180度这两点。
难以在磁场中使磁场测定元件2旋转的情况下，以角度0度使磁场测定元件2沿z方向上下移动来进行磁场测定，暂时使磁场为零，然后在使磁场测定元件2旋转到180度之后，提高磁场后使磁场测定元件2沿z方向上下移动来测定径向的磁场分布即可。使磁场测定元件2沿z方向上下移动至少变更了旋转角度的2次来对测定对象线圈的磁场分布进行测定，对于不同的旋转角度(例如，0度和180度)将两点的磁场分布进行比较，从而能够确定测定对象线圈的线圈间中心位置。
以上，说明了磁场测定元件2的旋转角度为两点的情况的例子，但也可以连续地使磁场测定元件2旋转。以下对该例进行说明。即，也可以使磁场测定元件2一边沿着旋转轴4旋转，并且一边沿z方向上下移动。图14～图16表示在该情况下测定的径向磁场br的例子。磁场分布91a、91b、92c分别是在图9、图10的各面(a面、b面、c面)处沿着旋转轴4旋转时的磁场分布。
在图14～图16中，横轴是使磁场测定元件2以旋转轴4为旋转轴旋转时的角度θ，纵轴是径向磁场br。图14示出了在a面处磁场测定元件2接收的磁场的角度依赖性。图15示出了在b面处磁场测定元件2接收的磁场的角度依赖性，图16示出了在c面处磁场测定元件2接收的磁场的角度依赖性。
在图9、图10的说明中，示出在a面处磁场测定元件(霍尔元件)的角度为0度时(旋转前)测定的磁场为零，并示出在a面处使磁场测定元件(霍尔元件)旋转了180度时测定的磁场达到最大。因此，a面处的径向磁场br的角度依赖性如磁场分布91a那样，成为在恒定磁场分量(恒定的磁场值)重叠了负cos分量(余弦分量)的分布。恒定的磁场值是90度下的磁场分量的值。
另一方面，在b面处，从图15可知，沿着θ方向的磁场分布恒定而不依赖于角度。这是如上所述绕旋转轴4旋转的旋转角的精度不重要的理由。此外，在图9、图10的说明中，示出了在b面处磁场测定元件(霍尔元件)的旋转前后测定的磁场的方向不同但大小相等。
并且，在图9、图10的说明中，示出在c面处磁场测定元件(霍尔元件)的角度为0度时(旋转前)测定的磁场最大，并示出在c面处使磁场测定元件(霍尔元件)旋转了180度时测定的磁场为零。因此，在c面处磁场测定元件(霍尔元件)的角度为0度时磁场最大，在角度为180度时磁场为零，因此，如磁场分布91c那样成为在恒定磁场分量(恒定的磁场值)重叠了cos分量(余弦分量)的分布。恒定的磁场值是90度下的磁场分量的值。
根据以上，如果通过磁场测定元件(霍尔元件)测定的磁场为负cos波形(磁场分布91a)，则可知测定对象线圈的基准面比线圈间中心面9靠z方向上侧(z方向正侧)。另外，如果通过磁场测定元件(霍尔元件)测定的磁场为正cos波形(磁场分布91c)，则可知测定对象线圈的基准面比线圈间中心面9(线圈上下中心面)靠z方向下侧(z方向负侧)。因此，基于通过磁场测定元件(霍尔元件)测定的磁场的波形的形状，可知线圈间中心面9与测定对象线圈的基准面的上下关系。并且，如果通过磁场测定元件(霍尔元件)测定的磁场的波形的形状恒定，cos分量或sin分量(正弦分量)为零，则当前的测定对象线圈的基准面是线圈间中心面9。至此为止，说明了图2的径向轴62上的测定。也可以在径向轴62以外的径向轴、即在使径向轴62相对于线圈轴3旋转的某一角度的位置上下移动来进行测定。另外，在径向上至此为止仅进行了1个点的测定，但也可以在多个点进行测定。同样，也可以以使旋转轴4进行了旋转的多个角度进行测定。通过测定较多的点，精度提高。
这样，能够通过至此为止说明的实施方式1的磁场测定方法来测定线圈间中心面9，因此，只要实施分裂螺线管线圈7中的第一线圈60与第二线圈61的相对位置的调整以使线圈间中心面9与磁场测定基准面(测定对象线圈的基准面)一致即可，能够高精度地调整前述的第三线圈位置偏移。
至此为止，说明了径向分量的磁场(径向磁场br)。以下，说明使用了线圈的轴向分量的磁场即线圈轴方向磁场bz的线圈间中心位置的检测可能性。
图19是表示图5的分裂螺线管线圈的线圈轴方向磁场分量的轴向(z方向)分布的图。图19所示的线圈轴方向磁场bz的分布是从z轴分离某一偏置长度r0的位置处的线圈轴方向磁场bz的沿着z方向的分布。在表示线圈间中心位置的位置(z＝0的位置、零位置)处，线圈轴方向磁场bz变得平坦而难以检测到线圈间中心位置。另外，在超导线圈的情况下，零位置处的磁场为几特斯拉，磁场变化相对于磁场强度的相对比小，使用线圈轴方向磁场bz检测零位置的精度不高。此外，在使用如图12的磁场测定元件84那样与旋转轴4平行地配置的磁场测定元件2、即与旋转轴4的配置角度为零的磁场测定元件2的情况下，如图13的交点90a那样，径向磁场br在线圈间中心位置处为零，径向磁场br的符号在z方向上侧(正侧)与z方向下侧(负侧)也改变，因此容易检测到线圈间中心位置。
接下来，将实施方式1的磁场测定方法与通过相当于专利文献1的磁场测定装置的比较例的磁场测定装置进行的磁场测定方法进行比较。图20是表示比较例的磁场测定元件的旋转前的面垂直方向磁场分量的图，图21是表示比较例的磁场测定元件的旋转后的面垂直方向磁场分量的图。图22是表示通过比较例的磁场测定元件测定的径向磁场分量的z方向分布的图，图23是表示比较例的磁场测定元件的倾斜存在角度误差的情况的图。图24是表示通过图23的状态的磁场测定元件测定的径向磁场分量的z方向分布的图。比较例的磁场测定装置是使载置于圆盘的磁场测定元件(霍尔元件)仅以旋转轴109为中心旋转360度来测定磁场的装置，该旋转轴109也是圆盘的基准轴(相当于线圈轴3)。在比较例的磁场测定装置中，磁场测定元件110不像实施方式1的磁场测定装置1那样沿着旋转轴4旋转，因此无法检测线圈间中心位置。即，利用专利文献1记载的方法，无法检测线圈间中心位置。以下对此进行表示。
图20是以旋转轴109为中心的角度为0度下的磁场测定元件110接收的磁场。该图20相当于图9。在b面处磁场测定元件110的磁场测定面(霍尔元件面)接收的磁场分量是磁场分量17。在c面处磁场测定元件110的磁场测定面(霍尔元件面)接收的磁场分量是磁场分量18。在比较例的磁场测定装置中，没有使磁场测定元件110在旋转轴4旋转的功能，仅有使磁场测定元件110沿着磁场测定装置的旋转轴109(z轴)旋转的功能，该旋转轴109也是基准轴(相当于线圈轴3)。在图21中，将以旋转轴109为中心的角度为180度时的磁场测定元件110设为磁场测定元件111。使该磁场测定元件111沿z方向上下移动来测定磁场的情况为图21那样。
在图21中，沿着线圈的磁通线的磁场向量26、28、30与图5的左侧所示的沿着磁通线8的磁场向量相同。a面、b面、c面处的磁场向量分别是磁场向量26、28、30。磁场分量31是在b面处磁场测定元件111的磁场测定面接收的面垂直方向的磁场分量。磁场分量32是在c面处磁场测定元件111的磁场测定面接收的面垂直方向的磁场分量。
图21的磁场测定元件111的磁场测定面接收的磁场分量由于磁场测定元件2以z轴(旋转轴109)为轴而与图20反对称地配置，磁场的方向也以z轴(旋转轴109)为轴而反对称，因此，磁场的大小与图20相同。即，在a面处磁场测定元件111的磁场测定面接收的磁场分量为零，在c面处磁场测定元件111的磁场测定面接收的磁场分量达到最大。图22表示沿z轴方向上下移动时的磁场分布。该图22对应于实施方式1的磁场测定方法的图11。在比较例的磁场测定装置中，图20与图21的径向磁场br的分布一致，都成为磁场分布112。因此，与实施方式1的图11不同，相对于旋转轴109的旋转前后的特性相同，因此不存在交点，无法确定线圈间中心位置。
此外，在图22中，在相当于a面的位置的a的位置，作为本次的一例，径向磁场br为零，但这是因为与前述同样地作为本次的一例而选择了在图20和图21的a面处使磁场测定元件110、111的霍尔元件面的方向与磁场(磁场向量10、26)的方向相等的图。
在比较例的磁场测定装置中，也是只要磁场测定元件能够完全朝向与旋转轴109平行的方向、即z方向(图20、图21的垂直方向)，就能够通过检测径向磁场br的零磁场位置来确定线圈间中心位置。该方法是一直以来用于求出线圈间中心位置的方法。但是，在与通过磁场测定元件(霍尔元件)的与旋转轴109平行的轴(实施方式1中的旋转轴4)存在倾斜误差的情况下，即磁场测定元件(霍尔元件)的配置存在误差的情况下，若利用该方法，则线圈间中心位置会产生误差。图23和图24表示该情况的例子。
在图24中，磁场分布117是通过磁场测定元件113测定的径向磁场br的z方向依赖性，磁场分布118是通过磁场测定元件114测定的径向磁场br的z方向依赖性，磁场分布119是通过磁场测定元件115测定的径向磁场br的z方向依赖性。图23中的与纸面垂直的方向的旋转轴116是为了说明比较例的磁场测定元件113、114、115的倾斜误差而设定的假想的旋转轴。在图24中，零点120是磁场分布117的零点，是相当于线圈间中心位置的z位置。图24所示的误差121是在线圈间中心位置的测定中产生的误差。在图24中，z方向的位置a、b、c分别是图20、图21中的a面、b面、c面的位置。
如图24的磁场分布117所示，在线圈间中心位置处线圈产生的磁场朝向z方向(图20、图21的垂直方向)，径向磁场br为零。因此，在磁场测定元件的磁场测定面(霍尔元件面)如磁场测定元件113那样朝向垂直方向的情况下，磁场测定元件(霍尔元件)检测到的磁场为零，能够检测到线圈间中心位置。
然而，在磁场测定元件(霍尔元件)的配置中相对于z方向存在倾斜误差的情况下，如图24的磁场分布118或磁场分布119那样，在线圈间中心位置的测定中产生误差121。霍尔元件如前所述大小较小，为几mm，难以高精度地使霍尔元件面朝向z方向(图20的垂直方向)。
另一方面，实施方式1的磁场测定装置1及磁场测定方法如利用图12及图13说明的那样，不依赖于磁场测定元件(霍尔元件)相对于z方向的倾斜，即，即使在磁场测定元件(霍尔元件)的倾斜误差存在的情况下，相对于旋转轴4的旋转前后的磁场分布的交点也表示z方向上的恒定位置，因此能够高精度地求出线圈间中心位置。
至此为止，产生磁场的线圈示出了分裂螺线管线圈7的例子。即使是其他的线圈，只要在线圈轴方向上对称，就能够应用实施方式1的磁场测定方法。示出该例的是图25的例子。图25是表示作为本发明的测定对象的香蕉型线圈的图，图26是表示图25的香蕉型线圈的截面的图。香蕉型线圈33具备第一线圈93和第二线圈94。香蕉型线圈33虽然径向(r方向)的形状不对称，但z方向的形状对称。在如图26那样第一线圈93的截面与第二线圈94的截面在z方向上对称的情况下，z方向的磁场分布也与分裂螺线管线圈7的磁场分布(参照图5)同样地在中央向外侧鼓出，磁场的大小以b面为中心面在z方向上上下对称。因此，香蕉型线圈33也能够利用实施方式1的磁场测定方法来检测第一线圈93和第二线圈94的与线圈间中心面的上下位置偏移。
此外，至此为止示出了第一线圈和第二线圈的例子，但也可以如图2那样为1个螺线管线圈。另外，也可以是上下对称配置的4个以上的偶数个线圈。并且，即使是奇数个线圈或上下非对称的偶数个线圈，只要是具有至少1处沿着上下方向大致对称的磁场分布的线圈，就能够应用实施方式1的磁场测定方法。此外，在测定对象线圈是具备线圈轴相同的多个线圈的组合线圈且沿着线圈轴的至少1个径向上的径向磁场的分布关于与线圈轴垂直的面对称的情况下，也与第一线圈和第二线圈的例子同样，径向磁场的分布中的线圈轴方向的中心位置是线圈间中心位置。此外，具备第一线圈和第二线圈的线圈对也是组合线圈。在测定对象线圈为1个螺线管线圈的情况下，径向磁场的分布中的线圈轴方向的中心位置位于线圈内，将其称为线圈中心位置。
此外，在专利文献2的磁场测定方法中，被测定物是crt(cathoderaytube)用线圈，该线圈形状沿着线圈轴(z轴)不对称，沿着线圈轴(z轴)的磁场分布也不对称。因此，无法应用利用了磁场分布沿着线圈轴(z轴)关于与线圈轴垂直的面对称这点的实施方式1的线圈间中心位置的确定方法。
如以上所述，实施方式1的磁场测定方法是确定测定对象线圈(分裂螺线管线圈7、香蕉型线圈33)的径向磁场的分布中的线圈轴方向的中心位置即线圈间中心位置的磁场测定方法，该测定对象线圈是具备线圈轴3相同的多个线圈(第一线圈60、第二线圈61)的组合线圈且沿着线圈轴3的至少1个径向上的径向磁场的分布关于与线圈轴3垂直的面对称。实施方式1的磁场测定方法的特征在于，包括：第一径向磁场测定步骤，通过配置在从线圈轴3沿径向分离设定长度(偏置长度r0)的偏置位置的磁场测定元件2，在偏置位置测定沿着与线圈轴3平行的偏置轴(旋转轴4)的第一径向磁场；第二径向磁场测定步骤，在偏置位置处，通过以偏置轴(旋转轴4)为中心旋转了设定角度的磁场测定元件2，测定沿着偏置轴(旋转轴4)的第二径向磁场的；以及中心位置确定步骤，基于在第一径向磁场测定步骤中测定的第一径向磁场的偏置轴方向的特性即第一径向磁场特性(磁场分布64、87a、88a、89a)和在第二径向磁场测定步骤中测定的第二径向磁场的偏置轴方向的特性即第二径向磁场特性(磁场分布65、87b、88b、89b)，来确定线圈间中心位置。实施方式1的磁场测定方法基于在偏置位置以与线圈轴3平行的偏置轴(旋转轴4)为中心旋转前后的径向磁场特性(磁场分布64、65)来确定线圈间中心位置，因此，能够高精度地确定作为测定对象的具备多个线圈(第一线圈、第二线圈)的组合线圈(分裂螺线管线圈7、香蕉型线圈33)的线圈间中心位置。
另外，实施方式1的磁场测定方法是利用沿着线圈轴3的径向磁场的分布关于与线圈轴3垂直的面对称的测定对象线圈(线圈6)的径向磁场的分布来确定沿着线圈轴方向的上下线圈中心(线圈中心位置)的磁场测定方法。实施方式1的磁场测定方法的特征在于，包括：第一径向磁场测定步骤，通过配置在从线圈轴3沿径向分离设定长度(偏置长度r0)的偏置位置的磁场测定元件2，在偏置位置测定沿着与线圈轴3平行的偏置轴(旋转轴4)的第一径向磁场；第二径向磁场测定步骤，在偏置位置，通过以偏置轴(旋转轴4)为中心旋转了设定角度的磁场测定元件2，测定沿着偏置轴(旋转轴4)的第二径向磁场；以及中心位置确定步骤，基于在第一径向磁场测定步骤中测定的第一径向磁场的偏置轴方向的特性即第一径向磁场特性(磁场分布64、87a、88a、89a)和在第二径向磁场测定步骤中测定的第二径向磁场的偏置轴方向的特性即第二径向磁场特性(磁场分布65、87b、88b、89b)，来确定上下线圈中心(线圈中心位置)。实施方式1的磁场测定方法基于在偏置位置以与线圈轴3平行的偏置轴(旋转轴4)为中心旋转前后的径向磁场特性(磁场分布64、65)来确定上下线圈中心(线圈中心位置)，因此，能够高精度地确定作为测定对象的1个螺线管线圈(线圈6)的上下线圈中心(线圈中心位置)。
实施方式2
图27是表示本发明的实施方式2的磁场测定装置的图。图28～图30是说明图27的磁场测定元件的旋转的图。图31是表示图28的磁场测定元件的面垂直方向磁场分量的图，图32是表示图30的磁场测定元件的面垂直方向磁场分量的图。在实施方式1的磁场测定装置1中，示出了磁场测定元件2相对于线圈轴3不旋转而以旋转轴4为中心旋转的例子。在实施方式2的磁场测定装置1中，表示磁场测定元件2相对于位于与测定对象线圈的线圈轴一致的位置的旋转轴23旋转的例子。专利文献1记载的装置在旋转的圆盘上载置了霍尔元件，但上述专利文献1中，霍尔元件自身在圆盘上不旋转。实施方式2的磁场测定装置1具有使磁场测定元件2在旋转的圆盘22上且在从旋转轴23沿径向(r方向)分离偏置长度r0的位置处旋转的机构。
实施方式2的磁场测定装置1具备磁场测定元件2、支承磁场测定元件2的磁场测定元件支承台71、装载磁场测定元件支承台71的旋转台5、装载旋转台5的圆盘22、固定于圆盘22的旋转杆99、使旋转杆99旋转的电动机100、固定于旋转台5的旋转杆72、使旋转杆72旋转的电动机73、以及根据从磁场测定元件2输入的磁场数据来运算线圈间中心位置的数据处理装置74。圆盘22相对于作为基准轴的旋转轴23旋转。
实施方式2的磁场测定装置1由于磁场测定元件2以旋转轴4为中心旋转且相对于旋转轴23旋转，因此是具有两个旋转轴的磁场测定装置。专利文献1记载的装置在旋转的圆盘上载置了霍尔元件，但霍尔元件自身在圆盘上不旋转。专利文献1记载的装置虽然能够调整线圈轴的倾斜、线圈轴的偏移，但无法如实施方式1说明的那样准确地确定作为测定对象的线圈对的线圈间中心位置，无法调整线圈对的线圈间中心位置相对于基准面的位置偏移。对专利文献1的结构进行改良，并追加本发明的基本结构，即，使磁场测定元件2在从位于与测定对象线圈的线圈轴一致的位置的旋转轴23沿径向(r方向)分离偏置长度r0的位置处旋转的机构，从而不仅能够调整线圈轴的倾斜、线圈轴的偏移，还能够调整在线圈轴方向上对称的线圈的线圈间中心位置的偏移。即，能够调整所有的线圈位置误差关系，即第一线圈位置偏移、第二线圈位置偏移、第三线圈位置偏移。在实施方式2中，说明确定作为测定对象的线圈对的线圈间中心位置的方法。在本实施方式2的磁场测定装置1追加了调整线圈轴的倾斜、线圈轴的偏移的工序的磁场测定方法及磁场测定装置的例子在实施方式4中进行说明。
与实施方式1相同，在实施方式2的线圈的位置偏移修正方法中，设为已经应用专利文献1的测定及修正工序等修正了第一线圈位置偏移和第二线圈位置偏移。包含实施方式2的磁场测定方法的线圈的位置偏移修正方法的流程图与图1相同。实施方式2的磁场测定方法在步骤s1中，在线圈轴的偏置位置(第一偏置位置)，测定径向磁场分布a。在步骤s2中，使磁场测定元件(霍尔元件)2关于作为第一旋转轴的旋转轴23旋转180度(第一次旋转)，将磁场测定元件(霍尔元件)2配置于线圈轴的偏置位置(第二偏置位置)。然后，在该第二偏置位置，关于作为第二旋转轴的旋转轴4旋转180度(第二次旋转)，测定径向磁场分布b。在步骤s3中，根据径向磁场分布a与径向磁场分布b的交点来确定线圈间中心位置。步骤s4、s5的步骤与实施方式1相同。此外，在径向(r方向)上距离旋转轴23的长度即偏置长度r0在进行了第一旋转的状态下也不改变。在偏置长度r0相同的第一偏置位置及第二偏置位置，测定对象的线圈的磁场相同。
如果在第一偏置位置处测定径向磁场分布a，在第二偏置位置处使作为第二旋转轴的旋转轴4旋转而使磁场测定元件(霍尔元件)2旋转(第二次旋转)，求出使磁场测定元件(霍尔元件)2沿z方向上下移动时的径向磁场分布b，则能够根据径向磁场分布a与径向磁场分布b的交点来确定测定对象的线圈的线圈间中心位置，能够检测线圈间中心位置的偏移。确定线圈间中心位置的原理为利用图8至图16在实施方式1中所述的那样。
图28至图30示出了使磁场测定元件2关于旋转轴23进行了旋转之后，再关于旋转轴4进行了旋转的情况的例子。在图28中，示出关于旋转轴23旋转之前的磁场测定元件2。在图29中，将以圆盘22的旋转轴23为中心旋转了180度时的磁场测定元件表示为磁场测定元件24。在图30中，将使磁场测定元件24以旋转轴4为中心旋转了180度的磁场测定元件表示为磁场测定元件25。
根据图28至图30的磁场测定元件的配置，说明包含实施方式2的磁场测定方法的线圈的位置偏移修正方法。在图31中，示出在使圆盘22的旋转轴23及磁场测定元件2的旋转轴4旋转之前的状态下磁场测定元件2的磁场测定面(霍尔元件面)接收的磁场。该图31示出与图9相同的状态。在图31中，除了磁场测定元件的符号以外，仅在设置位于与测定对象线圈的线圈轴一致的位置的旋转轴23来代替图9的线圈轴3这点不同。图32示出在图30的状态下使磁场测定元件25沿着z轴方向上下移动时的磁场测定元件的磁场测定面(霍尔元件面)接收的磁场。
在图32中，磁场向量26是圆盘旋转180度时的磁场测定元件25在a面接收的线圈的磁场向量。磁场向量28是磁场测定元件25在b面接收的线圈的磁场向量，磁场向量30是磁场测定元件25在c面接收的线圈的磁场向量。磁场分量27是在a面处磁场测定元件25的磁场测定面(霍尔元件面)接收的面垂直方向磁场分量，磁场分量29是在b面处磁场测定元件25的磁场测定面(霍尔元件面)接收的面垂直方向磁场分量。
图32的磁场测定元件25的磁场测定面(霍尔元件面)接收的磁场分量虽然磁场测定面(霍尔元件面)的倾斜方向不同，但与图10相同。即，a面处的磁场分量27为最大的磁场，c面处的磁场分量为零。当描绘图32的磁场测定元件25的磁场测定面(霍尔元件面)接收的径向磁场br的沿着z轴的磁场分布和图31的磁场测定元件2的磁场测定面(霍尔元件面)接收的径向磁场br的沿着z轴的磁场分布时，成为与图11相同的分布。即，图32的磁场测定元件25的磁场测定面(霍尔元件面)接收的径向磁场br的沿着z轴的磁场分布与图11的磁场分布65相同。图31的磁场测定元件2的磁场测定面(霍尔元件面)接收的径向磁场br的沿着z轴的磁场分布与图11的磁场分布64相同。
如实施方式1中说明的那样，能够根据使旋转前的径向磁场br沿z方向变化的磁场分布64与使在第二偏置位置处旋转180度后的径向磁场br沿z方向变化的磁场分布65的交点来检测线圈间中心位置。
此外，在通过图27所示的实施方式2的磁场测定装置1沿着旋转轴23旋转来测定磁场的情况下，只要在旋转时没有磁场测定元件2的位置偏移，则关于旋转轴4的旋转前的0度下的分布和旋转后的180度下的分布理想的是应当成cos分布(cos波形形状的分布)。另一方面，若存在线圈等的变形等则可认为变为载有高次谐波的不同的分布，也可知道线圈的变形。即，在实施方式2的磁场测定装置1中，通过进行傅里叶变换，能够判别线圈的变形。
至此为止，磁场测定元件2以即使具有方向性、磁场测定元件2不旋转或移动也能够进行磁场的检测的元件为前提。然而，磁场测定元件2也可以是如果不旋转则不产生电动势的元件，例如探察线圈。接下来，对探察线圈进行说明。图33是表示本发明的实施方式2的另一磁场测定元件的图，图34是表示图33的磁场测定元件的输出电压波形的图。在图34中，纵轴是电压v，横轴是时间t。利用图33、图34，说明探察线圈95的检测原理。当使探察线圈95关于旋转轴97旋转时，与探察线圈95交链的磁通96的变化对应的电压在探察线圈95的两端如图34的电压波形98那样输出。并且，通过对电压进行积分，能够测定与探察线圈95的探察线圈面垂直的磁场。
以下，设为旋转轴97如图33那样朝向铅垂方向(z方向)。探察线圈95比霍尔元件大，因此使旋转轴97朝向铅垂方向(z方向)较为容易。如果使探察线圈95的旋转轴97朝向铅垂方向(z方向)，则能够进行与z方向垂直的径向磁场br的测定。另外，假如探察线圈95或对探察线圈95进行支承的支承杆(未图示)在z轴方向上长，则能够使旋转时的旋转轴偏移最小化。
在将探察线圈95配置在从基准轴(线圈的线圈轴)分离的位置且使其在z方向上进行上下移动的情况下，探察线圈95检测的磁场向量与图31相同。并且，使圆盘22旋转180度来测定时的磁场向量与图32相同。因此，由探察线圈95检测到的磁场分布如图13所示的那样，能够根据相对于旋转轴23的旋转前后的磁场分布的交点来求出线圈间中心位置。
实施方式2的磁场测定方法与实施方式1的磁场测定方法同样，能够高精度地确定作为测定对象的具备多个线圈(第一线圈、第二线圈)的组合线圈(分裂螺线管线圈7、香蕉型线圈33)的线圈间中心位置。另外，实施方式2的线圈的位置偏移修正方法与实施方式1的线圈的位置偏移修正方法同样，只要实施组合线圈的各线圈的相对位置的调整以使线圈间中心面9与磁场测定基准面(测定对象线圈的基准面)一致即可，能够高精度地调整前述的第三线圈位置偏移。在组合线圈为分裂螺线管线圈7的情况下，实施第一线圈60与第二线圈61的相对位置的调整，以使线圈间中心面9与磁场测定基准面(测定对象线圈的基准面)一致。
实施方式3
对实施方式3的磁场测定方法进行说明。图35是说明本发明的实施方式3的磁场测定元件的位置的图。图35示出了分裂螺线管线圈的径向磁场br的径向(r方向)依赖性。纵轴是径向磁场br，横轴是径向的位置r。在图35中，示出了线圈内径位置35和线圈内径位置36。线圈内径位置36是线圈内半径r0的4/5的位置。如图35所示，在r＝0处，径向磁场br为零，因此，图35是从线圈轴沿着r方向稍微偏移位置的情况的例子。该磁场分布与分裂螺线管线圈的形状有关。
径向磁场br越大，磁场测定元件2的灵敏度也越好。在图35的例子中，在径向(r方向)的r位置超过了线圈内半径r0的4/5时(超过了线圈内径位置36时)磁场急剧增大。即，径向磁场br在接近线圈内径位置35的情况下变得更大。径向磁场br随着该r方向的位置的增加而增加是依赖于线圈形状。可以说配置磁场测定元件2的位置、即从线圈轴的偏置位置只要为至少4/5r0以上的大的区域，就能得到比小于4/5r0的区域大的径向磁场br。
实施方式3的磁场测定方法使磁场测定元件2在螺线管线圈的线圈内半径r0的4/5以上的地方测定径向磁场br。实施方式3的磁场测定装置1将磁场测定元件2配置成磁场测定元件2的径向(r方向)的配置位置、即从线圈轴3分离偏置长度r0的偏置位置为线圈内半径r0的4/5以上。实施方式3的磁场测定方法能够测定大的径向磁场br，因此，与磁场测定元件2的径向(r方向)的配置位置小于线圈内半径r0的4/5下测定的方法相比，能够高灵敏度且高精度地测定径向磁场br。因此，实施方式3的磁场测定方法能够更高精度地确定作为测定对象(分裂螺线管线圈7、香蕉型线圈33)的线圈对(第一线圈、第二线圈)即组合线圈的线圈间中心位置。
实施方式4
图36是本发明的实施方式4的线圈的位置偏移修正方法的流程图。图37是表示本发明的实施方式4的磁场测定装置的图，图38是表示图37的移动机构的图。图39是图38的移动机构的侧视图，图40是表示图37的数据处理装置的图。图36的流程图是在图1的流程图中追加了调整线圈轴倾斜的工序(步骤s11)和调整线圈水平方向位置偏移的工序即调整线圈轴位置的工序(步骤s12)的图。步骤s11的线圈轴倾斜调整工序及步骤s12的线圈水平方向位置偏移调整工序(线圈轴位置调整工序)是将多个线圈(第一线圈、第二线圈)的各自的线圈轴调整成与基准轴一致的线圈轴调整工序。以分裂螺线管线圈7为例来说明流程图。
步骤s11的线圈轴倾斜调整工序及步骤s12的线圈水平方向位置偏移调整工序应用专利文献1的测定及修正工序。通过执行步骤s11的线圈水平方向位置偏移调整工序及步骤s12的线圈轴倾斜调整工序，能够高精度地可靠地进行步骤s1至步骤s5的修正线圈间中心位置的工序。若没有在执行步骤s1至步骤s5的修正线圈间中心位置的工序之前实施线圈水平方向位置偏移(第一线圈位置偏移)和线圈轴倾斜偏移(第二线圈位置偏移)的调整，则在图9等的磁场分布中，由于第一线圈位置偏移及第二线圈位置偏移而使磁场倾斜，由该磁场的倾斜产生的磁场施加于磁场测定元件，在线圈间中心位置的确定时产生角度误差。
步骤s11的线圈轴倾斜调整工序及步骤s12的线圈水平方向位置偏移调整工序按照分裂螺线管线圈7的第一线圈60、第二线圈61中的每一个进行。以第一线圈60为例进行说明。首先，执行步骤s11的线圈轴倾斜调整工序。使磁场测定元件2的磁场测定面(霍尔元件面)2a朝向线圈轴方向(z轴方向)，即，使磁场测定面(霍尔元件面)2a的延伸方向与线圈轴垂直，以旋转轴23的旋转角度为参数来测定相对于磁场测定元件2的径向位置(r位置)的线圈轴方向磁场bz(第一测定步骤)。一边修整旋转轴23的倾斜(线圈轴变更步骤)，一边进行第一测定步骤。如果使旋转轴23的旋转角度变化时的相对于磁场测定元件2的径向位置(r位置)的线圈轴方向磁场bz的特性分别平行，则判定为旋转轴23的倾斜与线圈轴3一致，结束线圈轴倾斜调整工序。在线圈轴变更步骤，对作为调整对象的第一线圈60或第二线圈61的姿势进行变更，来变更线圈轴3相对于调整对象的基准轴的倾斜。
在步骤s11的线圈轴倾斜调整工序之后，执行步骤s12的线圈水平方向位置偏移调整工序。使磁场测定元件2的磁场测定面(霍尔元件面)2a朝向径向(r方向)，即，使磁场测定面(霍尔元件面)2a的延伸方向与线圈轴平行，以旋转轴23的旋转角度为参数来测定相对于磁场测定元件2的径向位置(r位置)的径向磁场br(第二测定步骤)。一边使旋转轴23的位置沿径向移动来修正线圈水平方向位置(线圈轴位置变更步骤)，一边进行第二测定步骤。如果使旋转轴23的旋转角度变化时的相对于磁场测定元件2的径向位置(r位置)的径向磁场br的特性重叠成一条，则判定为旋转轴23的线圈水平方向位置与线圈轴3一致，结束线圈水平方向位置偏移调整工序。在线圈轴位置变更步骤，使调整对象沿径向移动，来变更线圈轴3相对于调整对象的基准轴的径向位置。在线圈轴位置变更步骤后的第二测定步骤中，使以在初次的第二测定步骤中旋转的旋转轴23为中心旋转的旋转角度为参数，按照磁场测定元件的各径向位置来测定径向磁场(第三测定步骤)。第三测定步骤是线圈轴位置变更步骤后的第二测定步骤。
图37表示能够执行步骤s11的线圈轴倾斜调整工序及步骤s12的线圈水平方向位置偏移调整工序的磁场测定装置1。实施方式4的磁场测定装置1中，磁场测定元件支承台71通过旋转杆92而能够旋转，以使磁场测定元件2的磁场测定面(霍尔元件面)2a能够朝向线圈轴方向(z轴方向)。另外，实施方式4的磁场测定装置1具备能够变更磁场测定元件2的径向位置(r位置)的移动机构67。另外，如图40所示，实施方式4的磁场测定装置1的数据处理装置74也具备线圈轴方向磁场特性运算部79。通过线圈轴方向磁场特性运算部79，基于从磁场测定元件2发送的磁场数据来运算第一测定步骤的线圈轴方向磁场bz，在显示部78的画面上显示线圈轴方向磁场bz的分布。线圈轴方向磁场特性运算部79通过处理器80执行存储于存储器81的程序来实现。另外，也可以使多个处理器80及多个存储器81协同地执行上述功能。
移动机构67由例如在圆盘22上沿径向延伸地设置的导向孔68和能够滑动地设置于旋转杆72的支承构件101构成。支承构件101具备2个突起69，突起69与导向孔68接触。实施方式4的磁场测定装置1中，设置于支承构件101的旋转杆72能够沿着导向孔68移动，在多个径向的位置处，能够通过旋转杆72的旋转而使旋转台5旋转。即，实施方式4的磁场测定装置1也能够进行步骤s11的线圈轴倾斜调整工序、步骤s12的线圈水平方向位置偏移调整工序、以及步骤s2中的磁场测定元件2的180度旋转。实施方式4的磁场测定装置1的其他结构与实施方式2的磁场测定装置1的结构相同，与实施方式2的磁场测定装置1同样地进行动作。
实施方式4的线圈的位置偏移修正方法通过执行步骤s11的线圈水平方向位置偏移调整工序及步骤s12的线圈轴倾斜调整工序而能够高精度地可靠地进行步骤s1至步骤s5的修正线圈间中心位置的工序。
实施方式5
在实施方式5中，说明以加速器用电磁铁为对象进行磁场测定的例子。使用其测定结果进行线圈位置修正。图41是表示将本发明的实施方式5的第一磁场测定装置的磁场测定元件配置于加速器用电磁铁的例子的图。图42是表示将本发明的实施方式5的第二磁场测定装置的磁场测定元件配置于加速器用电磁铁的例子的图。图43是表示图42的磁场测定装置的主要部分的图，图44是从线圈轴方向观察图43的磁场测定装置的主要部分的俯视图。图45是表示将本发明的实施方式5的第三磁场测定装置的磁场测定元件配置于加速器用电磁铁的例子的图。图46是表示图45的磁场测定装置的主要部分的图，图47是从线圈轴方向观察图46的磁场测定装置的主要部分的俯视图。在图41、图42、图45中，示出了在磁极配置有线圈的圆形加速器用电磁铁70的局部截面。
圆形加速器用电磁铁70被分割成2个电磁铁。第一电磁铁具备线圈42a、磁极41a、旁轭(returnyoke)43a。第二电磁铁也与第一电磁铁同样地具备线圈42b、磁极41b、旁轭43b。在第一电磁铁的磁极41a设有贯通孔37。磁场测定装置1的磁场测定元件2配置于磁极41a与磁极41b之间的区域即磁极间区域40。磁场测定元件2连接于旋转杆39，旋转杆39连接于电动机73。在图41、图42、图45中，示出了线圈42a、42b的线圈轴55、磁场测定元件2的旋转轴38、由圆形加速器用电磁铁70加速的粒子束(beam)通过的轨道面44、线圈42a的第一线圈面56a、线圈42b的第二线圈面56b。磁场测定元件2的旋转轴38与实施方式1～4的旋转轴4相同，但贯通磁极41a。旋转轴38配置在从线圈轴55沿径向分离的位置，至线圈轴55的长度为偏置长度r0。
磁极41a、41b通过nc装置(数值控制装置)等而高精度地制作。因此，磁场测定装置1往往以磁极41a、41b为基准来设定基准轴及基准面。从磁极41a的外部、即圆形加速器用电磁铁70的外部插入旋转杆39。在该情况下，由于旋转杆39长，因此旋转轴38的倾斜等非常小，能够高精度地构成，另外，通过电动机73从圆形加速器用电磁铁70的外部使旋转杆39旋转，从而能够容易地从圆形加速器用电磁铁70的外部使磁场测定元件2旋转。并且，通过使旋转杆39沿z轴方向移动(在图41中为上下移动)，能够使磁场测定元件2沿z轴方向移动，也能够测定线圈轴方向(z轴方向)的磁场分布。在圆形加速器用电磁铁70中，轨道面44是供线圈间中心位置对齐的基准面。
实施方式5的第一磁场测定装置1将磁场测定元件2能够旋转地配置在从线圈轴55分离的位置，因此，能够执行实施方式1的磁场测定方法，能够高精度地确定作为测定对象的圆形加速器用电磁铁70的线圈对(线圈42a、线圈42b)的线圈间中心位置。另外，由于能够高精度地确定圆形加速器用电磁铁70的线圈对(线圈42a、线圈42b)的线圈间中心位置，因此，能够使测定对象的结构物移动来将线圈间中心位置修正成与基准面(轨道面44)一致。
此外，圆形加速器用电磁铁70的磁极41a、41b及旁轭43a、43b的重量较重，难以分解。因此，优选在磁场测定装置1的构成部件一旦也配置于圆形加速器用电磁铁70之后，直到磁场测定完成为止，旁轭43a、43b等不会分解。因此，从圆形加速器用电磁铁70的外部使磁场测定元件2进行动作这点较为重要。
此外，即使是没有磁极41a、41b的空芯线圈，如果使线圈轴方向的长度足够长，则也同样能够使旋转时的误差最小。另外，当在磁极41a开设贯通孔37时，贯通孔37的部分不产生磁场，因此可能会导致磁场的误差。在该情况下，只要在利用第一磁场测定装置1进行的磁场测定及线圈位置偏移结束之后，将贯通孔37填埋即可。即，在图1的步骤s4中，追加在判定为线圈间中心位置与基准面一致之后将设置于磁极41a的贯通孔37在磁场测定后回填的步骤(贯通孔回填步骤)。这样，通过将设置于磁极41a的贯通孔37在磁场测定后回填，能够使因圆形加速器用电磁铁70中的贯通孔37导致的磁场误差限制为最小限度。
利用图42～图44，说明实施方式5的第二磁场测定装置1。有时在圆形加速器用电磁铁70中，在电磁铁中心轴开设有离子源用的离子源孔45。考虑利用该离子源孔45使磁场测定元件2动作。由于原本就开设有离子源孔45，因此不需要如图41所示在磁极41a开设贯通孔37，能够消除因开设贯通孔37而产生的磁场分布的误差。
实施方式5的第二磁场测定装置1具备旋转杆46、使旋转杆46旋转的旋转杆旋转用的电动机50、以及将磁场测定元件2支承为能够旋转的元件支承机构102。元件支承机构102具备将磁场测定元件2支承于旋转杆46的支承件47、装载磁场测定元件2的台48、以及将旋转杆46与装载磁场测定元件2的台48连结的带49。台48也是带轮，带49与台48的外周接触。支承件47的一端能够摺动地连接于旋转杆46，另一端将台48的台杆48a支承为能够旋转。此外，支承件47与磁极41a卡合，以免随着旋转杆46的旋转而相对于线圈轴55旋转。但是，支承件47具有能够上下移动的机构。例如，支承件47只要在离子源孔45侧具有与设置于离子源孔45的内壁的凹部卡合的卡合部即可。这样构成的支承件47不会随着旋转杆46的旋转而相对于线圈轴55旋转，能够相对于磁极41a维持配置位置。
如果向离子源孔45插入旋转杆46，并利用带49将该旋转杆46与载置有磁场测定元件2的台48连结，则能够通过电动机50使旋转杆46旋转而从外部使磁场测定元件2旋转。
实施方式5的第二磁场测定装置1将磁场测定元件2能够旋转地配置在从线圈轴55分离的位置，因此能够执行实施方式1的磁场测定方法，能够高精度地确定作为测定对象的圆形加速器用电磁铁70的线圈对(线圈42a、线圈42b)的线圈间中心位置。另外，由于能够高精度地确定圆形加速器用电磁铁70的线圈对(线圈42a、线圈42b)的线圈间中心位置，因此，能够使测定对象的结构物移动来将线圈间中心位置修正成与基准面(轨道面44)一致。
利用图45～图47，说明实施方式5的第三磁场测定装置1。实施方式5的第三磁场测定装置1是应用于在旁轭43a、43b的旁侧开设有贯通孔51的圆形加速器用电磁铁70的装置。
实施方式5的第三磁场测定装置1具备将磁场测定元件2支承为能够旋转的元件支承机构103和用于使磁场测定元件2旋转的电动机54。元件支承机构103具备装载磁场测定元件2的台48、与电动机54连接的带轮53、将带轮53的带轮杆53a与台48的台杆48a连接并对磁场测定元件2进行支承的支承件52、以及将带轮53与装载有磁场测定元件2的台48连结的带49。台48也是带轮，带49与台48的外周接触。支承件52在圆形加速器用电磁铁70的外部固定于未图示的固定台。支承件52的一端将带轮杆53a连接为能够旋转，另一端将台48的台杆48a连接为能够旋转。实施方式5的第三磁场测定装置1通过使支承件52沿z方向移动(在图45中为上下移动)而使磁场测定元件2沿z轴方向移动，也能够测定线圈轴方向(z轴方向)的磁场分布。
如果使用实施方式5的第三磁场测定装置1，则由于在圆形加速器用电磁铁70的旁轭43a、43b开设有贯通孔51而不用在磁极41a、41b开设贯通孔37就能够测定圆形加速器用电磁铁70内部的磁场分布。实施方式5的第三磁场测定装置1也与利用离子源孔45的实施方式5的第二磁场测定装置1同样，能够将对磁场分布的影响限制为最小限度。
实施方式5的第三磁场测定装置1从设置在旁轭43a、43b的旁侧的贯通孔51插入将磁场测定元件2支承为能够旋转的元件支承机构103，因此，能够从圆形加速器用电磁铁70的外部使磁场测定元件2以旋转轴38为中心旋转，能够使元件支承机构103沿z方向移动(在图45中为上下移动)。
实施方式5的第三磁场测定装置1将磁场测定元件2能够旋转地配置在从线圈轴55分离的位置，因此能够执行实施方式1的磁场测定方法，能够高精度地确定作为测定对象的圆形加速器用电磁铁70的线圈对(线圈42a、线圈42b)的线圈间中心位置。另外，由于能够高精度地确定圆形加速器用电磁铁70的线圈对(线圈42a、线圈42b)的线圈间中心位置，因此，能够使测定对象的结构物移动来将线圈间中心位置修正成与基准面(轨道面44)一致。
实施方式5的线圈位置修正方法是利用实施方式5的磁场测定装置1(第一磁场测定装置1、第二磁场测定装置1、第三磁场测定装置1)来修正电磁铁(圆形加速器用电磁铁70)的线圈位置偏移的线圈位置修正方法，其特征在于，基于在中心位置确定步骤中确定的线圈间中心位置，变更电磁铁(圆形加速器用电磁铁70)的磁极41a、41b、线圈42a、42b、旁轭43a、43b的任一个或多个位置，执行将线圈间中心位置调整成位于基准面(轨道面44)上的线圈间中心位置调整工序，在线圈间中心位置调整工序之后，将磁场测定元件2及旋转机构(旋转杆39、元件支承机构102、元件支承机构103)从贯通孔37抽出之后，对设置于磁极41a、41b的贯通孔37进行回填。实施方式5的线圈位置修正方法通过该特征，能够使测定对象的结构物移动来将线圈间中心位置修正成与基准面(轨道面44)一致，通过将贯通孔37在磁场测定后进行回填，能够将因圆形加速器用电磁铁70中的贯通孔37导致的磁场误差限制为最小限度。
最后，说明铁制磁极对磁场分布测定带来的影响。在线圈42a、42b为超导线圈的情况下，圆形加速器用电磁铁70通常产生5t至6t的磁场。其中，2t的磁场由铁的磁极41a、41b产生，其余的3t至4t的磁场在超导线圈产生。在该高磁场下，铁饱和，磁极41a、41b能够高精度地制作，因此，在线圈轴55的方向上产生上下对称的磁场，将磁极中心设定为基准面。在磁极41a、41b饱和的情况下，线圈42a、42b的磁场虽然不是100％但直接施加于粒子束通过的轨道面44附近。即，当线圈间中心位置从基准面向z轴上的上下偏移时，线圈42a、42b产生的磁场在轨道面44附近产生上下非对称分量。然而，如果应用本发明的磁场测定方法，则能够高精度地确定圆形加速器用电磁铁70的线圈对(线圈42a、线圈42b)的线圈间中心位置，因此，能够使测定对象的结构物移动来将线圈间中心位置修正成与基准面(轨道面44)一致。
此外，在实施方式5中，示出了圆形加速器用电磁铁70具备2个线圈42a、42b的例子，但圆形加速器用电磁铁70也可以具备组合线圈，该组合线圈具备线圈轴相同的多个线圈。即，圆形加速器用电磁铁70具备组合线圈，该组合线圈具备线圈轴相同的多个线圈且沿着线圈轴的径向磁场的分布关于与线圈轴垂直的面对称，也会起到与圆形加速器用电磁铁70具备2个线圈42a、42b的例子同样的效果。
此外，本发明能够在不矛盾的范围内，将各实施方式的内容自由地组合，或者将各实施方式适当进行变形、省略。
符号说明
1磁场测定装置，2磁场测定元件，2a磁场测定面，3线圈轴，4旋转轴(偏置轴)，5旋转台，7分裂螺线管线圈，15磁场测定元件，16磁场测定元件，24磁场测定元件，25磁场测定元件，33香蕉型线圈，37贯通孔，39旋转杆(旋转机构)，41a磁极，41b磁极，42a线圈，42b线圈，43a旁轭，43b旁轭，44轨道面(基准面)，51贯通孔，55线圈轴，60第一线圈，61第二线圈，64磁场分布(第一径向磁场特性)，65磁场分布(第二径向磁场特性)，70圆形加速器用电磁铁，74数据处理装置，87a磁场分布(第一径向磁场特性)，87b磁场分布(第二径向磁场特性)，88a磁场分布(第一径向磁场特性)，88b磁场分布(第二径向磁场特性)，89a磁场分布(第一径向磁场特性)，89b磁场分布(第二径向磁场特性)，90a交点，90b交点，90c交点，91a磁场分布(径向磁场角度特性)，91b磁场分布(径向磁场角度特性)，91c磁场分布(径向磁场角度特性)，93第一线圈，94第二线圈，102元件支承机构(旋转机构)，103元件支承机构(旋转机构)，r0偏置长度(设定长度)。