SPring-8の磁気分析装置 (Window-Frame magnet at SPring-8)

SPring-8 のホームページ


経過 (introduction)

SPring-8の原子核実験コースに設置されたスペクトロメータの形状についての提案をする機会がありました。

I had a chance to give my suggestion concerning the spectrometer to be constructed at the SPring-8 facility.


窓枠型電磁石 (window-frame magnet)

この写真は磁場測定中のものです。この電磁石の特徴を説明しましょう。当初某メーカーは下の磁場計算のようなH型の普通の構造を提案しました。

This picture show the spectrometer while magnetic field distribution was being measured. A manufacturer proposed an ordinary H-type magnet whose structure is shown below with the calculated magnetic field lines.

このような構造のコイルでは出入り口で磁極を囲むときに前後に飛び出しが大きくなります。この付近は検出器を置く場所なので飛び出しはもっと小さくする必要があります。

If the coil is wound like this, it will occupy spaces at the entrance and exit of the spectrometer. We had to save the space for counters.

コイルの縦横を入れ替えれば飛び出しは小さくできます。しかし同じ電流値での磁場は少し弱くなります。

Although we can save the space by changing the coil aspect like this figure, the magnetic field strength decreases a little.

H型でなく「窓枠型電磁石」にしてみました。コイルは出入り口で上下に迂回してから左右につながるのでこのような横長のコイルのほうが飛び出しは小さくなります(写真参照)。もっと大事なことは磁極がないために利用空間での磁場一様性が非常によいことです。磁極のある電磁石では磁極端での磁場の沁み出しがあるために,磁場一様性を要求する場合には磁極の幅を大きくするしかありません。磁極を広くするとヨークの幅も大きくする必要があります。次の例のように大きくしても磁場一様性は窓枠型に及びません。

I proposed a window-frame structure instead of the H-type one. The coils are bent up or down at the entrance and exit of the magnet and later traverse horizontally, saving the free space there. More importantly, the uniformity of the magnetic field is much better than ordinary H-type one because there is no pole. In order to obtain the same volume of good uniformity, we have to increase the width of the poles. Even the following example is inferior to the window-frame type.