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技術 加速管

出願人 株式会社エーイーティー
発明者 田辺英二
出願日 2001年3月9日 (19年9ヶ月経過) 出願番号 2001-066137
公開日 2002年9月20日 (18年3ヶ月経過) 公開番号 2002-270398
状態 特許登録済
技術分野 粒子加速器
主要キーワード シャントインピーダンス 分割接合面 分割面近傍 銅ガスケット 結合開口 製作加工 ボルト用孔 マイクロ波電流
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年9月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

キャビティの接続を金接合する方法を回避できる加速管の構造を提供することにある。

解決手段

本発明の加速管は、キャビティの構造を改良して、キャビティ内部のマイクロ波電流が、機械的接合部(前記分割面近傍)に流れれない構造とし、特定のキャビティで軸方向に分割するために、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面11を設けて構成してある。フランジ15の接合面にはガスケット18Aが配置され、フランジ15のナイフエッジ押圧され、フランジ15をボルト締め付け固定している。

概要

背景

まず従来の加速管の構成例を図面を参照して説明する。図7は、従来のサイドカップル形加速管を示す斜視図である。この従来のサイドカップル形加速管は、シャントインピーダンスが高く、したがって加速器小形化が可能になる。そして安定した動作が得られる。

すなわち、このサイドカップル形加速器の構造では、曲形マグネットが削除されているから、加速器の長さをを短くすることができる。この加速管において、電子銃陰極で発生する電子は陰極と陽極間に印加する直流電圧により加速され、マイクロ波電界により励起された加速キャビティ8の中に直接注入され、その電界により破線の軸方向に加速される。

このマイクロ波電力は、結合キャビティ6にπ/2モードで磁気的に結合されている結合開口部5を通して加速キャビティ8に伝送される。これらのキャビティに磁気的に効率よく結合するために、この結合キャビティ6の配置は、電子をよく加速する場の領域にあるビーム軸より離れた位置に設定されている。

概要

キャビティの接続を金接合する方法を回避できる加速管の構造を提供することにある。

本発明の加速管は、キャビティの構造を改良して、キャビティ内部のマイクロ波電流が、機械的接合部(前記分割面近傍)に流れれない構造とし、特定のキャビティで軸方向に分割するために、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面11を設けて構成してある。フランジ15の接合面にはガスケット18Aが配置され、フランジ15のナイフエッジ押圧され、フランジ15をボルト締め付け固定している。

目的

このようなキャビティを多段に構成する加速管の構造の製作には、必然的に大きい電気炉が必要になる。そのために、当然加速管の組み立て用装置が大形になり、多額な設備投資が必要になる。これが、加速管のコストをアップしている原因の一つとなっている。本発明の目的は、多段のキャビティの接続を金蝋で接合する方法を回避できる加速管の構造を提供することにある。本発明のさらに詳細な目的は、キャビティの構造を改良して、キャビティ内部のマイクロ波電流が、機械的接合部(前記分割面近傍)に流れ い構造の加速管を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

複数のキャビティを備える加速管において、特定のキャビティで軸方向に分割するために、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成したことを特徴とする加速管。

請求項2

請求項1記載の前記加速管は定在波型線型加速管であって、前記接続キャビティ中心軸電子群を通過する開口の回りの円筒状の筒をキャビティ内に突出させることにより、加速電界を前記接合面以外に集中させるように構成した加速管。

請求項3

請求項2記載の前記加速管は定在波型線型加速管であって、前記接合部面はキャビティの外壁に設けられた、接続フランジ間に形成されるように構成した加速管。

請求項4

請求項2記載の加速管において、前記加速管の加速キャビティ励起するマイクロ波のモードをTM011 モードに設定し、隣接する加速管内の電界位相差を180度に励起するように構成した加速管。

請求項5

請求項2記載の加速管において、特定のキャビティで軸方向に分割するために、前記加速管は、オンアクシス定在波線形加速管とし、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成したことを特徴とする加速管。

請求項6

請求項1記載の加速管において、特定のキャビティで軸方向に分割するために、前記加速管は、進行波型加速管とし、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成したことを特徴とする加速管。

請求項7

請求項1記載の加速管において、特定のキャビティで軸方向に分割するために、前記接続部を定在波線形加速管のキャビティと前記進行波加速管のキャビティ間に設けられるキャビティに形成し、前記キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成したことを特徴とする加速管。

請求項8

前記フランジの接合面にはガスケットが配置され、フランジのナイフエッジ押圧され、フランジをボルト締め付け固定される請求項1〜7記載の加速管。

技術分野

0001

本発明は、複数のキャビティを備える加速管を特定のキャビティで軸方向に分割して構成し、組立可能にした加速管に関する。さらに詳しく言えば、組立が容易で高い精度で多数キャビティの加速管の製造を可能にする構造の加速管を提供することにある。

背景技術

0002

まず従来の加速管の構成例を図面を参照して説明する。図7は、従来のサイドカップル形加速管を示す斜視図である。この従来のサイドカップル形加速管は、シャントインピーダンスが高く、したがって加速器小形化が可能になる。そして安定した動作が得られる。

0003

すなわち、このサイドカップル形加速器の構造では、曲形マグネットが削除されているから、加速器の長さをを短くすることができる。この加速管において、電子銃陰極で発生する電子は陰極と陽極間に印加する直流電圧により加速され、マイクロ波電界により励起された加速キャビティ8の中に直接注入され、その電界により破線の軸方向に加速される。

0004

このマイクロ波電力は、結合キャビティ6にπ/2モードで磁気的に結合されている結合開口部5を通して加速キャビティ8に伝送される。これらのキャビティに磁気的に効率よく結合するために、この結合キャビティ6の配置は、電子をよく加速する場の領域にあるビーム軸より離れた位置に設定されている。

発明が解決しようとする課題

0005

この電子でX線ターゲットを叩き、必要なX線の強度を得るために、この電子群が所定の速度に加速するためにこの加速キャビティを多段に接続する方法がとられる。キャビティは空洞の製作加工上、キャビティの内径最大部分で分離されている。

0006

そのため、このキャビティの多段接続される加速管において、通常図7に示す加速キャビティの内径の最大部分の接続部1で接合する方法が行われる。通常、加速キャビティ内部のマイクロ波のモードはTM010 のモードが使われる。このために、加速キャビティの接続部の内壁に、マイクロ波の電流が流れるので、接続部の内壁部分導電性を高くしなければならない。このように接続部の内壁の導電率を高くすること、キャビティ内部の真空度を保つために機密性を維持するために、この部分の接合方法には、高温度の金接合方法が利用されている。

0007

このようなキャビティを多段に構成する加速管の構造の製作には、必然的に大きい電気炉が必要になる。そのために、当然加速管の組み立て用装置が大形になり、多額な設備投資が必要になる。これが、加速管のコストをアップしている原因の一つとなっている。本発明の目的は、多段のキャビティの接続を金蝋で接合する方法を回避できる加速管の構造を提供することにある。本発明のさらに詳細な目的は、キャビティの構造を改良して、キャビティ内部のマイクロ波電流が、機械的接合部(前記分割面近傍)に流れ い構造の加速管を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

前記目的を達成するために、本発明による請求項1記載の加速管は、複数のキャビティを備える加速管において、特定のキャビティで軸方向に分割するために、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成されている。

0009

本発明による請求項2記載の加速管は、請求項1記載の前記加速管は定在波型線型加速管であって、前記接続キャビティ中心軸の電子群を通過する開口の回りの円筒状の筒をキャビティ内に突出させことにより、加速電界を前記接合面以外に集中させるように構成されている。

0010

本発明による請求項3記載の加速管は、請求項2記載の前記加速管は定在波型線型加速管であって、前記接合部面はキャビティの外壁に設けられた、接続フランジ間に形成されるように構成されている。

0011

本発明による請求項4記載の加速管は、請求項2記載の前記加速管は定在波型加速管の加速キャビティを励起するマイクロ波のモードをTM011 モードに設定し、隣接する加速管内の電界の位相差を180度に励起するように構成されている。

0012

本発明による請求項5記載の加速管は、請求項2記載の加速管において、特定のキャビティで軸方向に分割するために、前記加速管は、オンアクシス型定在波線形加速管とし、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成されている。

0013

本発明による請求項6記載の加速管は、請求項1記載の加速管において、特定のキャビティで軸方向に分割するために、前記加速管は、進行波型加速管とし、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成されている。

0014

本発明による請求項7記載の加速管は、請求項1記載の加速管において、特定のキャビティで軸方向に分割するために、前記接続部を定在波線形加速管のキャビティと前記進行波加速管のキャビティ間に設けられるキャビティに形成し、前記キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成されている。

0015

本発明による請求項7記載の加速管は、前記フランジの接合面にはガスケットが配置され、フランジのナイフエッジ押圧され、フランジをボルト締め付け固定されるように構成されている。

発明を実施するための最良の形態

0016

下図面等を参照して本発明による装置の実施の形態を説明する。図1は、本発明による加速管の第1の実施例を示す概略断面図である。この加速管はキャビティの接続部を持つ定在波線形加速管である。この高電界小形加速管の多段のキャビティは、複数のキャビティを備える加速管において、特定のキャビティ11で軸方向に分割するために、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面11dを設けて構成してある。そしてこの分割接合面11dは、前述の図7に示す金蝋の溶接の接続部1に変えて機械的に接触接続する構造になっている。

0017

図2Aは、前記定在波線形加速管のキャビティ接続部の長手方向(進行方向)断面、図2Bは同じく短手方向(進行方向に直角方向)断面図である。フランジ15、15をボルト16で締め付ける構成となっている。これにより機械的に取り外しが可能になる。このフランジ15の内面(接合面)にはナイフエッジ18Bが形成されている。OHC(Oxygen Free High Conductive Copper)銅のガスケット18Aが対のフランジ15の15間に配置され、ボルト16で締め付けると、OHC銅ガスケット18Aにナイフエッジ18Bの先端が噛み込んで気密に接合されキャビティ内部の真空が保持される。この接続部は、特定のキャビティ11の構造によりこの接続部にマイクロ波電流が流れないので、気密性のみに重点をおけばよい。

0018

以下本発明の構造において、その電気的動作図1を参照して説明する。キャビティを励起するマイクロ波の電力は、導波管窓24を通して導波管25に供給される。さらにこの電力はカプラ・キャビティ9に入力され、このキャビティを励起する。この電力はさらに左の結合キャビティ6を通過し、左隣の加速キャビティ8を励起する。このように電力は左側の各キャビティを励起する。また同様にカプラ・キャビティ9から右側の各キャビティも励起される。図において、100、101、102は同相加速電界であり、110、111、112は逆相加速電界である。

0019

そこで、加速管のキャビティがTM011 モードで動作する場合、各キャビティの電界の位相は、それぞれ隣りのキャビティの電界の位相と180度異なる。すなわち電界101と電界111の位相は180度異なるように、励起される。このように、各キャビティが励起されると、電子群は右方向に加速され、最後に光速に近い速度までに加速される。

0020

マイクロ波の自由空間での波長をλ0 とすると、フランジ15部の内部にあるキャビティの寸法は約半波長すなわち約λ0/2になる。また隣りの各加速キャビティの中央部からの軸方向の間隔は約一波長すなわち約λ0 になる。とくに、図1に示すように、接続部に関連するキャビティ11は、他のキャビティと異なる構造である。この加速管の軸方向に対して垂直方向に切った断面図は図2Bに示される。フランジ15の外周付近にはボルト16を通す孔17が空いている。さらに内周側にマイクロ波電力を通すための結合開口部12がある。さらに内側に円筒状の筒13がある。筒13の内径側に電子群が通過する孔14がある構造である。

0021

このような構造にすれば、励起するマイクロ波の電界は、円筒状の筒13の外側の面とキャビティ11の内壁とに電界が集中する。よつて接続部の近傍に位置するキャビティの壁面では、電流は流れない状態になる。このことは、前述したように接続部に電流が流れ込まない状態、あるいは流れ込ませる必要がないことを示している。

0022

図3は、本発明のキャビティの接続部を持つ定在波線形加速管の第2の実施例を示す概略断面図である。この実施例はフランジ15部の内部にあるキャビティの寸法は約1波長すなわち約λ0 にしている。そして、特別な筒13を省略している。その他については先に図1等を参照して説明した第1の実施例と異ならない。

0023

図4は、本発明によるキャビティの接続部を持つオンアクシス形定在波線形加速管の実施例を示す概略図である。特定のキャビティで軸方向に分割するために、前記加速管は、オンアクシス形定在波線形加速管とし、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成してある。

0024

図5は、本発明によるキャビティ接続部を持つ定在波線形加速管と進行波加速管を組み合わせた加速管の実施例を示す概略図である。この実施例も、特定のキャビティで軸方向に分割するために、前記接続部を定在波線形加速管のキャビティと前記進行波加速管のキャビティ間に設けられるキャビティに形成し、前記キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成してある。

0025

図6は、本発明によるキャビティの接続部をのキャビティ接続部を持つ2種類の進行波加速管を組み合わせた加速管の実施例を示す概略図である。この実施例も特定のキャビティで軸方向に分割するために、前記加速管は、進行波型加速管とし、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成されている。

発明の効果

0026

以上詳しく説明したように、本発明による加速管は、キャビティ外壁の軸方向に電流が発生しない部分に分割接合面を設けて構成してある。したがって、その接続部分に、電気的な接触抵抗極小にするために、溶接等の特段の配慮をする必要がない。よつて、真空度を保つシール方法に重点をおくことができる。製造上、製作しやすくコスト削減になる。またメンテナンスも容易になるのでシステム信頼性も向上する。

0027

各段に接続するキャビティはそれぞれ同じ寸法になるので、製作時には、同寸のキャビティを作成するので、ユニット化できる。このことにより、寸法の正確さ、機密性の信頼性と同時にコストダウンできる利点があげられる。またキャビティの段数を自由に変えることができる。そのために、X線発生の応用において、X線の強さや装置の小形化などに対応できる加速管が可能になる利点がある。

0028

本発明の小形加速管においてキャビティの接続部をOリングで接続する方法を用いることで、加速管のコストダウンとキャビティの段数の自由な説定による装置の小形化とキャビティのユニット化により寸法の正確さ、機密性の信頼性の向上などで大きい効果が得られる。同調するマイクロ波のモードにより、キャビティ内の電界は軸の領域に集中しているので、接続部に流れる電流は極めて少ないので、このキャビティの接続部を金属Oリングを用いて接続してもキャビティのシャントインピーダンスが高く維持され、加速管の特性の低下はない。

図面の簡単な説明

0029

図1本発明によるキャビティの接続部を持つ定在波線形加速管の第1の実施例を示す概略断面図である。
図2A 本発明の前記定在波線形加速管のキャビティ接続部の長手方向(進行方向)断面構造図である。
図2B 本発明の前記定在波線形加速管のキャビティ接続部の短手方向(進行方向に直角方向)断面図である。
図3本発明の他のキャビティの接続部を持つ定在波線形加速管の第2の実施例を示す概略断面図である。
図4本発明によるキャビティの接続部を持つオンアクシス形定在波線形加速管の実施例を示す概略断面図である。
図5本発明によるキャビティ接続部を持つ定在波線形加速管と進行波加速管を組み合わせた加速管の実施例を示す概略断面図である。
図6本発明によるキャビティの接続部をのキャビティ接続部を持つ2本の進行波加速管を組み合わせた加速管の実施例を示す概略断面図である。
図7従来の定在波線形加速管を斜視図である。

--

0030

1溶接の接続部
5結合開口部
6結合キャビティ
8加速キャビティ
9カプラ・キャビティ
11 接続部のキャビティ
11d キャビティの分割面
12 結合開口部
13円筒状の筒
14電子通過孔
15フランジ
16ボルト
17ボルト用孔
18Aガスケット(Oリング)
18Bナイフエッジ
24導波管窓
25 導波管
100、101、102同相加速電界
110、111、112逆相加速電界

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