JP2000294399A - Superconducting high-frequency acceleration cavity and particle accelerator - Google Patents

Superconducting high-frequency acceleration cavity and particle accelerator

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JP2000294399A
JP2000294399A JP11104497A JP10449799A JP2000294399A JP 2000294399 A JP2000294399 A JP 2000294399A JP 11104497 A JP11104497 A JP 11104497A JP 10449799 A JP10449799 A JP 10449799A JP 2000294399 A JP2000294399 A JP 2000294399A
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helium
superconducting
cavity body
heat shield
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Takeshi Yoshiyuki
健 吉行
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide, at a relatively low cost, a simplified cooling structure, in particular, a structure for helium freezing and magnetic shielding, around a cavity body made of a superconducting material. SOLUTION: This superconducting high-frequency acceleration cavity is equipped with a cavity body 1 for accelerating a charged particle beam BE by high-frequency power, a vacuum container 10 for housing beam pipes 2a, 2b for inputting/outputting the beam BE into/out of the cavity body along a beam axis AX and housing an input coupler 4 for supplying high-frequency power into the cavity body 1, a liquid helium storage tank 11 disposed around the cavity body 1 within the vacuum container 10 and storing cryogenic helium capable of maintaining a superconducting state of the cavity body 1, a radiant heat shield 13 disposed around the liquid helium storage tank 11 in the vacuum container 10 and suppressing heat invasion from the exterior, and a magnetic shield 12 disposed around the liquid helium storage tank 11 in the vacuum container 10 and reducing the strength of a magnetic field in the cavity body 1. The magnetic shield 12 is made up in a dual manner of mutually independent first and second magnetic shields 12a, 12b, and the first magnetic shield 12a is integrally formed with the vacuum container 10, which the second magnetic shield 12b is disposed in a cryogenic part positioned near the liquid helium storage tank 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、超電導高周波加
速空胴及び粒子加速器に係り、特に線形加速器、シンク
ロトロン、及び蓄積リング等に適した超電導高周波加速
空胴のクライオスタット構造の改良に関する。
The present invention relates to a superconducting high-frequency accelerating cavity and a particle accelerator, and more particularly to an improvement in a cryostat structure of a superconducting high-frequency accelerating cavity suitable for a linear accelerator, a synchrotron, a storage ring, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子、陽子、イオン等の荷電粒子を加速
する線形加速器、シンクロトロン、及び蓄積リング等の
粒子加速器には、その荷電粒子のビームライン上に高周
波加速空胴が搭載されている。この高周波加速空胴は、
荷電粒子を高周波電力により加速するものであるが、こ
れによりその内表面上で高周波の循環電流が発生しジュ
ール損失が生じるため、この高周波損失を回避するのに
電気抵抗が実質的にゼロとなる超電導材料で構成された
ものが知られている。例えば、超電導材料であるニオブ
材を用いて厚さ1.5mm程の空胴本体を作製し、その
純ニオブ製空胴本体をそのビーム軸方向に機械的に複数
個連結して多連構造の構成とした共振周波数500MH
z帯の高周波加速空胴の例を挙げることができる。
2. Description of the Related Art A particle accelerator such as a linear accelerator, a synchrotron, and a storage ring for accelerating charged particles such as electrons, protons, and ions has a high-frequency accelerating cavity mounted on a beam line of the charged particles. . This high-frequency accelerating cavity
The charged particles are accelerated by high-frequency electric power, but this generates a high-frequency circulating current on the inner surface and causes Joule loss, so that the electric resistance becomes substantially zero to avoid this high-frequency loss A device made of a superconducting material is known. For example, using a niobium material which is a superconducting material, a cavity body having a thickness of about 1.5 mm is manufactured, and a plurality of the pure niobium cavity bodies are mechanically connected in the beam axis direction to form a multiple structure. Resonant frequency 500MH configured
An example of a z-band high-frequency accelerating cavity can be given.

【0003】このような高周波加速空胴では、超電導材
料製の空胴本体を横形のクライオスタット内に収納し、
この内部で多量の4K液体ヘリウム中に浸漬冷却するこ
とにより、その空胴本体内表面側を極低温環境下で超電
導状態にするようになっている。この一例を図8に示
す。
In such a high-frequency accelerating cavity, a superconducting material cavity body is housed in a horizontal cryostat,
By immersing and cooling in a large amount of 4K liquid helium inside, the inside surface of the cavity body is brought into a superconducting state under an extremely low temperature environment. An example of this is shown in FIG.

【0004】図8に示す超電導高周波加速空胴は、図示
しない粒子加速器のビームライン上の所定位置に搭載さ
れるもので、超電導材料であるニオブ材を用いて成形加
工及び電子ビーム溶接等の方法により製作された空胴本
体100のほか、その本体100の両端にそれぞれ接続
されるビームパイプ101a(入力側)及び101b
(出力側)、入力側ビームパイプ101aに設けた入力
ポート(高周波電力供給ポート)102を介して空胴本
体100内にビーム加速用高周波電力を入力する入力カ
プラー103、並びに空胴本体100内でビーム通過に
より励起される高調波(HOM)を外部に取り出すHO
Mカプラー104をそれぞれ収納するステンレス製の真
空容器(クライオスタット本体を成す)110と、この
真空容器110内に配置されるヘリウム液溜槽111、
輻射熱シールド112、及び磁気シールド113とを備
えている。真空容器110のビーム軸方向AXの端部に
は、クライオスタット内の圧力変化や機械的な振動等に
より空胴本体1が変形し、その共振周波数が変化するの
を補正するためにピエゾ圧電素子チューナー105が取
り付けられ、これにより空胴本体100の長さの微調整
が可能となっている。
A superconducting high-frequency accelerating cavity shown in FIG. 8 is mounted at a predetermined position on a beam line of a particle accelerator (not shown), and is formed by using a superconducting niobium material for forming and electron beam welding. , And beam pipes 101a (input side) and 101b connected to both ends of the body 100, respectively.
(Output side), an input coupler 103 for inputting high frequency power for beam acceleration into the cavity main body 100 through an input port (high frequency power supply port) 102 provided in the input side beam pipe 101a, and HO for taking out harmonics (HOM) excited by beam passage
A stainless steel vacuum container (constituting a cryostat main body) 110 accommodating each of the M couplers 104, a helium liquid storage tank 111 disposed in the vacuum container 110,
A radiation heat shield 112 and a magnetic shield 113 are provided. A piezoelectric element tuner is provided at an end of the vacuum vessel 110 in the beam axis direction AX in order to correct a change in the resonance frequency of the cavity body 1 due to a pressure change in the cryostat, mechanical vibration, or the like. 105 is attached so that the length of the cavity body 100 can be finely adjusted.

【0005】ヘリウム液溜槽111は、図示のように空
胴本体100、両ビームパイプ101a、101b、入
力ポート102等を囲う容器でなり、この内部に図示し
ないヘリウム供給源から真空容器110の外部に設けた
ヘリウム供給ポート111aを介して4K液体へリウム
HEを受け入れ、そのヘリウムHE中に空胴本体100
を浸けて極低温に冷却し、その超電導状態を維持するよ
うになっている。
The helium reservoir 111 is a container surrounding the cavity body 100, the two beam pipes 101a and 101b, the input port 102, etc., as shown in FIG. Helium HE is received into the 4K liquid via the provided helium supply port 111a, and the cavity body 100 is introduced into the helium HE.
So as to cool it to an extremely low temperature and maintain its superconducting state.

【0006】輻射熱シールド112は、ヘリウム液溜槽
111の外側周囲に断熱真空槽を成すように配置され、
図示しない冷却配管を介して液体窒素又はガスヘリウム
を受け入れ、これにより大気からの熱侵入を抑制するよ
うになっている。
The radiant heat shield 112 is disposed around the helium liquid storage tank 111 so as to form an adiabatic vacuum tank.
Liquid nitrogen or gas helium is received via a cooling pipe (not shown), thereby suppressing heat intrusion from the atmosphere.

【0007】磁気シールド113は、例えば鉄−ニッケ
ル系の軟質磁性合金(パーマロイ)で構成されるもの
で、例えば輻射熱シールド112に重ね合わせて設置さ
れ、これにより空胴本体100内部の磁場を10〜20
ミリガウス程度に低減し、その磁場の影響に拠る空胴内
表面での超電導特性悪化を防止するものである。この磁
気シールド113の他の配置例として、真空容器5の内
面に沿わせるものも知られている。
The magnetic shield 113 is made of, for example, an iron-nickel soft magnetic alloy (permalloy), and is placed, for example, on the radiant heat shield 112 so as to reduce the magnetic field inside the cavity body 100 by 10 to 10. 20
The purpose of the present invention is to reduce to about milligauss, and to prevent deterioration of superconductivity on the inner surface of the cavity due to the influence of the magnetic field. As another example of the arrangement of the magnetic shield 113, there is also known an arrangement along the inner surface of the vacuum vessel 5.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例の超電
導高周波加速空胴は、空胴本体を入カポート等と共に液
体へリウム液溜槽内に入れて4K液体ヘリウム中に浸け
て冷却し、これにより空胴本体の超電導状態を維持する
とともに、磁気シールドを80K輻射熱シールドに抱き
合わせるか、あるいは80K輻射熱シールドと真空容器
との間に配置することにより空胴本体内部の磁場による
超電導特性の悪化を防止する構成であったため、以下の
ような問題があった。
In the conventional superconducting high-frequency accelerating cavity described above, the cavity main body is put into a liquid helium liquid storage tank together with an input port and the like, immersed in 4K liquid helium, and cooled. Maintaining the superconducting state of the cavity body and preventing the deterioration of superconducting characteristics due to the magnetic field inside the cavity body by tying the magnetic shield to the 80K radiation heat shield or placing it between the 80K radiation heat shield and the vacuum vessel Therefore, there are the following problems.

【0009】まず、空胴本体1台当りの熱侵入量は、上
述の4K液体ヘリウムを用いた4K冷却システムの場
合、30W程度であり、これと空胴本体の高周波による
発熱量と合わせると100W以上となる。後者の高周波
による発熱量は、空胴本体を成すニオブ材の表面抵抗で
決まる。このニオブ材の表面抵抗は、温度に依存し、4
Kの場合、例えば2Kの場合と比べると10倍以上大き
い。このことは、4Kの場合には空胴発熱による熱を冷
却するための液体ヘリウムの消費量が2Kの場合よりも
相当多くなることを意味する。従って、ヘリウム冷凍シ
ステム全体の構成が複雑で且つ比較的高価なものになる
といった問題があった。また、表面抵抗が大きいと空胴
内のRF特性が劣化し、電界特性も悪くなる。
First, in the case of the above-mentioned 4K cooling system using 4K liquid helium, the amount of heat infiltration per cavity body is about 30 W. That is all. The amount of heat generated by the latter high frequency is determined by the surface resistance of the niobium material forming the cavity body. The surface resistance of this niobium material depends on temperature and is 4
In the case of K, for example, it is 10 times or more larger than the case of 2K. This means that in the case of 4K, the consumption of liquid helium for cooling the heat generated by the cavity heat is considerably larger than in the case of 2K. Therefore, there has been a problem that the configuration of the entire helium refrigeration system is complicated and relatively expensive. Also, if the surface resistance is large, the RF characteristics in the cavity deteriorate, and the electric field characteristics also deteriorate.

【0010】一方、磁気シールドは、磁気低減対象の空
胴本体から離れた真空容器の近傍に配置されているた
め、厚みが必要であるとともにシールド形状も大きくな
り、材料の使用量が増加するといった問題があった。し
かも、磁気シールド材の組立構造に関しては、カプラー
ポート等のポート、ヘリウム供給、排出管、サポート等
の開口部分が相当数あるため、かなり複雑なものになっ
ている。
On the other hand, since the magnetic shield is arranged near the vacuum vessel remote from the cavity body to be magnetized, the magnetic shield requires a thickness and a large shield shape, so that the amount of material used increases. There was a problem. In addition, the assembly structure of the magnetic shield material is considerably complicated because there are a considerable number of openings such as coupler ports and the like, helium supply, discharge pipes, supports and the like.

【0011】本発明は、このような従来の問題を考慮し
てなされたものであり、超電導材料で構成された空胴本
体周囲の冷却構造、特にヘリウム冷凍及び磁気シールド
の構造を単純化し、比較的安価に提供することを目的と
する。
The present invention has been made in consideration of such a conventional problem, and simplifies a cooling structure around a cavity body made of a superconducting material, in particular, a structure of a helium refrigeration and a magnetic shield. The purpose is to provide a reasonable price.

【0012】また、この発明は、空胴本体のRF特性を
向上させることを目的とする。
Another object of the present invention is to improve the RF characteristics of the cavity body.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明者は、まず冷却システムに拠る空胴本体の冷却温度
を4Kから2Kに下げることでニオブ材の表面抵抗を小
さくすることに着目した。このようにニオブ材の表面抵
抗が小さいと、空胴本体の高周波による発熱量が低減
し、その結果、全体のヘリウム消費量が半分以下に減る
ため、ヘリウム冷凍システムの全体構成をより簡素に構
築し且つ安価に提供できる。これに加えて、ニオブ材の
表面抵抗が小さいと、空胴内のRF特性も良くなるた
め、加速性能を大幅に高めることが可能である。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present inventor first focused on reducing the surface resistance of niobium material by lowering the cooling temperature of a cavity body by a cooling system from 4K to 2K. did. When the surface resistance of the niobium material is low, the amount of heat generated by the high frequency of the cavity body is reduced, and as a result, the total helium consumption is reduced to less than half, so that the overall configuration of the helium refrigeration system is simplified. And can be provided at low cost. In addition, when the surface resistance of the niobium material is small, the RF characteristics in the cavity are improved, so that the acceleration performance can be greatly improved.

【0014】同時に、真空容器を従来のステンレス材か
ら磁気シールド効果を有する鉄系鋼材等の材料で構成
し、これにより磁気シールドとして兼用すれば、その内
部の専用磁気シールドを上述した従来例の配置箇所より
も空胴本体側に近い位置に配置でき、より小型化が可能
である知見も得た。
At the same time, if the vacuum vessel is made of a conventional stainless steel material such as an iron-based steel material having a magnetic shielding effect and is also used as a magnetic shield, a dedicated magnetic shield inside the vacuum vessel can be arranged in the above-described conventional arrangement. It was found that it could be placed closer to the cavity body side than the location, and that further miniaturization was possible.

【0015】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものである。
The present invention has been completed based on the above findings.

【0016】すなわち、請求項1記載の発明の係る超電
導高周波加速空胴は、荷電粒子ビームを高周波電力によ
り加速する空胴本体、この空胴本体内に前記荷電粒子ビ
ームをそのビーム軸方向に入出力させるビームパイプ、
及びこのビームパイプを介して前記空胴本体内に前記高
周波電力を供給するカプラーを収納した真空容器と、前
記真空容器内の空胴本体周囲に配置され且つこの空胴本
体の超電導状態を維持可能な極低温のヘリウムを溜める
ヘリウム液溜槽と、前記真空容器内のヘリウム液溜槽周
囲に配置され且つその真空容器外部からの熱侵入を抑制
する輻射熱シールドと、前記真空容器内のヘリウム液溜
槽周囲に配置され且つ前記空胴本体内の磁場強度を低減
する磁気シールドとを備え、前記磁気シールドは、互い
に独立する第1及び第2の磁気シールドで2重に構成さ
れ、前記第1の磁気シールドは前記真空容器と一体に形
成され、前記第2の磁気シールドは前記ヘリウム液溜槽
周囲近傍に配置されることを特徴する。
That is, a superconducting high-frequency accelerating cavity according to the first aspect of the present invention is a cavity main body for accelerating a charged particle beam by high-frequency electric power, and the charged particle beam is inserted into the cavity main body in the beam axis direction. Beam pipe to output,
And a vacuum container containing a coupler for supplying the high-frequency power in the cavity main body through the beam pipe, and disposed around the cavity main body in the vacuum container and capable of maintaining the superconducting state of the cavity main body. A helium reservoir for storing extremely low-temperature helium, a radiant heat shield disposed around the helium reservoir in the vacuum vessel and suppressing heat intrusion from outside the vacuum vessel, and a helium reservoir in the vacuum vessel. And a magnetic shield arranged to reduce the magnetic field intensity in the cavity body, wherein the magnetic shield is constituted by a first and a second magnetic shield which are independent of each other, and wherein the first magnetic shield is The second magnetic shield is formed integrally with the vacuum vessel, and is disposed near the periphery of the helium liquid storage tank.

【0017】この構成によれば、空胴本体と、空胴本体
を極低温状態にするためのヘリウム液溜槽と、このへリ
ウム液溜槽の外側に配置された磁気シールドと輻射熱シ
ールドと真空容器と、空胴本体両端に接続したビームパ
イプとそのビームパイプに取り付けられた入カカプラー
を備え、空胴本体内部の磁場を低減するために真空容器
を第1磁気シールドとして使用し、前記空胴本体を極低
温状態にするためのヘリウム液溜槽のすぐ外側の極低温
部分に第2の磁気シールドを設けることができる。
According to this configuration, the cavity main body, the helium reservoir for keeping the cavity main body at a very low temperature, the magnetic shield, the radiant heat shield, and the vacuum vessel disposed outside the helium reservoir. A beam pipe connected to both ends of the cavity body, and an input coupler attached to the beam pipe, a vacuum vessel is used as a first magnetic shield to reduce a magnetic field inside the cavity body, and the cavity body is A second magnetic shield may be provided in the cryogenic portion just outside the helium reservoir for cryogenic conditions.

【0018】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記ヘリウム液溜槽は、前記空胴本体周囲
をそのビーム軸方向を中心軸とした同心状に囲う形状の
ものであることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the helium liquid storage tank has a shape surrounding the cavity body concentrically with its beam axis as a center axis. It is characterized by.

【0019】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記ヘリウム液溜槽に溜められるヘリウム
は、前記空胴本体を2K以下の温度に冷却可能な超流動
ヘリウムであることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the helium stored in the helium liquid storage tank is superfluid helium capable of cooling the cavity body to a temperature of 2 K or less. And

【0020】この構成によれば、へリウム液溜槽に2K
超流動ヘリウムを溜め、空胴本体を2K以下に冷却する
と共にその2Kヘリウム液溜槽のすぐ外側の極低温部に
磁気シールドを設けることにより、高周波特性をより一
層向上させることができる。
According to this configuration, the helium liquid storage tank has a capacity of 2K.
By storing the superfluid helium, cooling the cavity body to 2K or less, and providing a magnetic shield at the cryogenic portion just outside the 2K helium liquid storage tank, the high-frequency characteristics can be further improved.

【0021】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明において、前記輻射熱シールドは低温側及び高温側の
輻射熱シールドを備え、前記低温側の輻射熱シールドは
前記ヘリウム液溜槽周囲に配置され、前記高温側の輻射
熱シールドは前記低温側の輻射熱シールドの外側周囲に
配置されることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the radiant heat shield includes a low-temperature side and a high-temperature side radiant heat shield, and the low-temperature side radiant heat shield is disposed around the helium liquid storage tank. The high-temperature-side radiant heat shield is disposed around an outer periphery of the low-temperature-side radiant heat shield.

【0022】この構成によれば、ヘリウム液溜槽に2K
超流動へリウムを溜めて空胴本体を2K以下に冷却する
と共に、ヘリウム液溜槽外側に低温側輻射熱シールドと
して例えば4K輻射熱シールドを設け、その4K冷却シ
ステムにより2K超流動ヘリウム冷却システムとは独立
して冷却することができ、これにより高周波特性をより
一層向上させることができる。
According to this configuration, the helium liquid storage tank has a capacity of 2K.
The superfluid helium is stored and the cavity body is cooled to 2K or less, and a 4K radiant heat shield is provided outside the helium reservoir tank as a low-temperature radiant heat shield, and the 4K cooling system is independent of the 2K superfluid helium cooling system. And high-frequency characteristics can be further improved.

【0023】請求項5記載の発明は、請求項4記載の発
明において、前記低温側の輻射熱シールドを冷却する冷
媒を溜める低温側液溜めと、前記高温側の輻射熱シール
ドを冷却する冷媒を溜める高温側液溜めとを前記真空容
器内に備えたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, a low-temperature side reservoir for storing a refrigerant for cooling the low-temperature side radiant heat shield and a high-temperature side for storing a refrigerant for cooling the high-temperature side radiant heat shield are provided. A side liquid reservoir is provided in the vacuum container.

【0024】この構成によれば、ヘリウム液溜槽に2K
超流動ヘリウムを溜めて空胴本体を2K以下に冷却する
と共に、低温側及び高温側の各輻射熱シールドを冷却す
るための4K液体ヘリウム等の低温側冷媒と液体窒素等
の高温側冷媒の各液溜めを個別に設け、これにより高周
波特性をより一層向上させることができる。この構成で
は、例えばビームパイプ及び入力カプラーの所定位置に
各温度に対応したサーマルアンカを設けることができ
る。この場合、各液溜めからの冷媒によりサーマルアン
カを冷却することが可能である。
According to this configuration, the helium liquid storage tank has a capacity of 2K.
Liquids of a low-temperature side refrigerant such as 4K liquid helium and a high-temperature side refrigerant such as liquid nitrogen for cooling the cavity main body to 2K or less by storing the superfluid helium and cooling each radiant heat shield on the low temperature side and the high temperature side. The reservoirs are separately provided, so that the high-frequency characteristics can be further improved. In this configuration, for example, thermal anchors corresponding to respective temperatures can be provided at predetermined positions of the beam pipe and the input coupler. In this case, the thermal anchor can be cooled by the refrigerant from each liquid reservoir.

【0025】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発
明において、前記低温側及び高温側の各液溜めと各輻射
熱シールドとの間に間接冷却部を備えたことを特徴とす
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, an indirect cooling unit is provided between each of the liquid reservoirs on the low temperature side and the high temperature side and each radiant heat shield.

【0026】この構成によれば、例えば低温側冷媒と高
温側冷媒の液溜めから間接冷却により輻射熱シールド
(及びサーマルアンカ)を冷却することができる。
According to this configuration, for example, the radiant heat shield (and the thermal anchor) can be cooled by indirect cooling from the reservoir of the low-temperature side refrigerant and the high-temperature side refrigerant.

【0027】請求項7記載の発明は、請求項6記載の発
明において、前記各液溜めは、それぞれ配管で構成され
たことを特徴とする。
The invention according to claim 7 is characterized in that, in the invention according to claim 6, each of the liquid reservoirs is constituted by a pipe.

【0028】請求項8記載の発明は、請求項7記載の発
明において、前記各配管のそれぞれは、前記冷媒の出口
側が入口側よりも位置が高くなるように傾斜を持たせて
配置されたことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the seventh aspect, each of the pipes is arranged so as to be inclined so that the outlet side of the refrigerant is higher than the inlet side. It is characterized by.

【0029】請求項9記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記真空容器内に前記空胴本体のビーム軸
方向の位置精度を調整する軸出し用のガイド機構をさら
に備えたことを特徴とする。このガイド機構は、例えば
4K輻射熱シールドが兼用した構成とすることができ
る。この場合、ヘリウム液溜槽に2K超流動ヘリウムを
溜めて空胴本体を2K以下に冷やすと共に、4K輻射熱
シールドが兼用した軸出し用のガイド機構により空胴本
体のビーム軸精度を高めることができ、これにより高周
波特性を向上させることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a guide mechanism for centering the cavity body in a beam axis direction is further provided in the vacuum vessel. Features. This guide mechanism can be configured to be shared by, for example, a 4K radiation heat shield. In this case, the 2K superfluid helium is stored in the helium liquid storage tank to cool the cavity main body to 2K or less, and the beam axis accuracy of the cavity main body can be enhanced by the guide mechanism for centering which is also used by the 4K radiation heat shield, Thereby, high frequency characteristics can be improved.

【0030】請求項10記載の発明は、請求項1記載の
発明において、前記空胴本体は、その厚さ方向の内側部
分にニオブ材及びその外側部分に熱伝導性に優れた金属
材料を有するクラッド材で構成されたことを特徴とす
る。熱伝導に優れた金属材料の例としては、銅またはア
ルミニウム合金を挙げることができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the cavity body has a niobium material on an inner portion in a thickness direction thereof and a metal material having excellent thermal conductivity on an outer portion thereof. It is characterized by comprising a clad material. Examples of the metal material having excellent heat conductivity include copper or an aluminum alloy.

【0031】請求項11記載の発明に係る粒子加速器
は、請求項1から10のいずれか1項記載の超電導高周
波加速空胴を備えたことを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a particle accelerator including the superconducting high-frequency accelerating cavity according to any one of the first to tenth aspects.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る超電導高周
波加速空胴及び粒子加速器の実施の形態を図面を参照し
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a superconducting high-frequency accelerating cavity and a particle accelerator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】(第1実施形態)図1に示す超電導高周波
加速空胴は、線形加速器、シンクロトロン、蓄積リング
等の粒子加速器に適用されるものであり、この粒子加速
器における荷電粒子ビームBEのビーム軸方向AXの所
定位置に空胴本体1及びその両端に接続されるビームパ
イプ2a(入力側)及び2b(出力側)を備え、入力側
パイプ2aに入力ポート3を介してビーム加速のための
高周波電力供給用の入力カプラー4を接続し、これらの
空胴本体1等を真空容器10内に収納し、その真空容器
10内の空胴本体1周囲にヘリウム液溜槽11、磁気シ
ールド12、及び輻射熱シールド13を配置した構造と
なっている。
(First Embodiment) The superconducting high-frequency accelerating cavity shown in FIG. 1 is applied to a particle accelerator such as a linear accelerator, a synchrotron, and a storage ring, and the charged particle beam BE in the particle accelerator is used. A cavity body 1 and beam pipes 2a (input side) and 2b (output side) connected to both ends thereof are provided at a predetermined position in the axial direction AX, and the input side pipe 2a is provided with an input port 3 for beam acceleration. An input coupler 4 for supplying high-frequency power is connected, and these cavity bodies 1 and the like are housed in a vacuum vessel 10, and a helium liquid storage tank 11, a magnetic shield 12, and the like are provided around the cavity body 1 in the vacuum vessel 10. The radiation heat shield 13 is arranged.

【0034】空胴本体1は、超電導材料であるニオブ材
を用いて成形加工及び電子ビーム溶接等の方法により所
定の筒状部材に製作され、真空容器10内のビーム軸A
Xに同軸に配置される。この空胴本体1においては、入
力カプラー4からの高周波電力により真空容器10外部
(ビームライン)から入力側ビームパイプ2aを介して
ビーム軸AXに入力される荷電粒子ビームBEを共振さ
せて加速し、これを出力側ビームパイプ2bを介して出
力するようになっている。
The cavity body 1 is formed into a predetermined cylindrical member by a method such as molding and electron beam welding using a niobium material which is a superconducting material, and a beam axis A in the vacuum vessel 10 is formed.
It is arranged coaxially with X. In the cavity body 1, the charged particle beam BE input from the outside (beam line) of the vacuum vessel 10 to the beam axis AX via the input side beam pipe 2 a is resonated and accelerated by the high frequency power from the input coupler 4. Are output through the output side beam pipe 2b.

【0035】ヘリウム液溜槽11は、真空容器10内の
空胴本体1周囲をそのビーム軸AXを中心に同心状に囲
うとともにそのビーム軸方向の長さは空胴本体1と両ビ
ームパイプ2a、2bとの接続部間をほぼ覆う程度の寸
法条件で設定されており、このために使用する液体ヘリ
ウムの量は大幅に低減する。また、これにより空胴本体
1のみを液体ヘリウムHEに漬けてそのニオブ材の超電
導状態を維持可能に冷却できる。このヘリウム液溜槽1
1内の液体ヘリウムHEは、真空容器10に設けたヘリ
ウム供給ポート10aを介して供給されるようになって
いる。
The helium reservoir 11 surrounds the cavity body 1 in the vacuum vessel 10 concentrically around its beam axis AX, and its length in the beam axis direction is the cavity body 1 and both beam pipes 2a, The dimensional conditions are set so as to substantially cover the area between the connection portion 2b and the connection portion, and the amount of liquid helium used for this purpose is greatly reduced. In addition, this allows only the cavity main body 1 to be immersed in the liquid helium HE so that the superconducting state of the niobium material can be maintained and cooled. This helium reservoir 1
The liquid helium HE in 1 is supplied through a helium supply port 10a provided in the vacuum vessel 10.

【0036】磁気シールド12は、互いに独立の第1及
び第2の磁気シールド12a、12bで2重に構成され
ている。
The magnetic shield 12 is composed of two independent first and second magnetic shields 12a and 12b.

【0037】第1の磁気シールド12aは、例えば鉄系
の磁性を有する鋼材を用いて真空容器10と一体に形成
され、これにより真空容器10周囲の地磁気等の磁場レ
ベルを所定レベルまで低減可能となっている。
The first magnetic shield 12a is formed integrally with the vacuum vessel 10 by using, for example, a steel material having iron-based magnetism, thereby reducing the magnetic field level such as geomagnetism around the vacuum vessel 10 to a predetermined level. Has become.

【0038】第2の磁気シールド12bは、例えば鉄−
ニッケル系の軟質磁性合金(パーマロイ)で構成され、
ヘリウム液溜槽2のすぐ外側の極低温部附近にそのビー
ム軸AXに同心状に設置され、第1の磁気シールド12
aを成す真空容器10により低減された磁場レベルをさ
らに空胴本体1内部で10〜20ミリガウス程度のレベ
ルまで低減可能となっている。
The second magnetic shield 12b is made of, for example, iron-
It is composed of a nickel-based soft magnetic alloy (Permalloy)
The first magnetic shield 12 is installed concentrically with the beam axis AX near the cryogenic portion just outside the helium reservoir 2.
The level of the magnetic field reduced by the vacuum vessel 10 constituting a can be further reduced to a level of about 10 to 20 milligauss inside the cavity body 1.

【0039】輻射熱シールド13は、第2の磁気シール
ド12bの外側に断熱槽として配置され、これにより大
気からの熱侵入を抑制可能となっている。この輻射熱シ
ールド13の近傍には、例えば液体窒素(またはガスヘ
リウム)を流すシールド冷却系統用配管13aが設置さ
れ、この配管13a内の液体窒素により輻射熱シールド
13を冷却可能となっている。
The radiant heat shield 13 is disposed outside the second magnetic shield 12b as an adiabatic tank, whereby heat intrusion from the atmosphere can be suppressed. In the vicinity of the radiation heat shield 13, for example, a pipe 13a for a shield cooling system through which liquid nitrogen (or gas helium) flows is installed, and the radiation heat shield 13 can be cooled by the liquid nitrogen in the pipe 13a.

【0040】この実施形態によれば、互いに独立の2重
の磁気シールドを採用し、第1の磁気シールドを鉄系の
材料で真空容器と一体に形成し、第2の磁気シールドを
空胴本体近傍で専用に設けたため、空胴本体内部に対す
る外部磁場のシールド効果を損なうことなく高周波特性
の低下に影響を及ぼさない10〜20ミリガウス程度ま
で低減できることはもちろんのこと、従来例と比べて専
用の磁気シールド形状を小さく且つ組み立て構造を簡素
化できる。その結果、高価なパーマロイ等を用いた専用
磁気シールドの使用量を大幅に減らすことができること
から、超電導高周波加速空胴及び粒子加速器を従来例よ
りも簡素に且つ安価に提供できる。
According to this embodiment, double magnetic shields independent of each other are employed, the first magnetic shield is formed integrally with the vacuum vessel using an iron-based material, and the second magnetic shield is formed as the cavity body. Since it is provided exclusively in the vicinity, it can be reduced to about 10 to 20 milligauss which does not affect the reduction of the high frequency characteristics without impairing the shielding effect of the external magnetic field with respect to the inside of the cavity body. The shape of the magnetic shield can be reduced and the assembly structure can be simplified. As a result, the amount of use of a dedicated magnetic shield using expensive permalloy or the like can be significantly reduced, so that a superconducting high-frequency accelerating cavity and a particle accelerator can be provided more simply and at lower cost than in the conventional example.

【0041】なお、専用磁気シールドで使用される通常
のパーマロイは、常温では磁場特性が高く、極低温では
その特性値が1/5以下を示すといった欠点をもつこと
が知られているが、これを考慮に入れても磁気シールド
を空胴本体側に近い位置に設置した方が従来例の場合よ
りも空胴本体内の磁場の大きさを低減できる。また、パ
ーマロイの種類としては、常温のパーマロイのほか、こ
れよりも少し高価ではあるが市販の低温用パーマロイを
使用することも可能である。この低温用パーマロイの場
合では、極低温でも常温時とほぼ同程度の磁場特性を有
し、空胴本体内の磁場の大きさを大幅に低減できるが、
材料単価の上昇と比較して使用量をそれ以上に減らすこ
とができ、材料費全体で考えれば、常温のパーマロイを
真空容器の内壁近傍に設けた場合よりも低コストで磁気
シールドを提供できるといった利点もある。
It is known that ordinary permalloy used in a dedicated magnetic shield has a drawback that its magnetic field characteristics are high at room temperature and its characteristic value is 1/5 or less at extremely low temperatures. Taking into account the above, it is possible to reduce the magnitude of the magnetic field in the cavity body by installing the magnetic shield at a position close to the cavity body side as compared with the conventional example. As the type of permalloy, besides permalloy at room temperature, it is also possible to use permalloy for low temperature, which is a little more expensive but commercially available. In the case of this permalloy for low temperature, it has almost the same magnetic field characteristics as at room temperature even at extremely low temperatures, and the magnitude of the magnetic field in the cavity body can be greatly reduced.
It is possible to further reduce the amount of use compared to the increase in material unit price, and in terms of overall material costs, it is possible to provide a magnetic shield at a lower cost than if room temperature permalloy was provided near the inner wall of the vacuum vessel There are advantages too.

【0042】なお、この実施形態では、空胴本体を単セ
ル形状で形成してあるが、この発明はこの形状、構造に
限らず、例えば単セル状の空胴本体を複数個連続して接
続した多連空胴(例えば5連や9連空胴)であっても適
用できる。
In this embodiment, the cavity body is formed in a single-cell shape. However, the present invention is not limited to this shape and structure. For example, a plurality of single-cell-shaped cavity bodies are continuously connected. The present invention can be applied to a multiple cavity (for example, five or nine cavities).

【0043】また、入カポートの設置箇所は、入カカプ
ラーから空胴本体への高周波電力の大部分がビームに費
やされるためカップリングが弱くてもよく、このために
入力側ビームパイプに設けてあるが、これに限らず、空
胴本体に直接設けたり、その他の位置に設けたりする構
成であっても適用できる。また、入力ポートとカプラー
との接続部にインジウム製のシール材(ワイヤー又はリ
ボン)を設けることも可能である。
Also, the input port may be installed at a location where the coupling is weak because most of the high-frequency power from the input coupler to the cavity body is used for the beam, and the input port is provided on the input beam pipe. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a configuration in which it is provided directly on the cavity body or provided at another position. It is also possible to provide a sealing material (wire or ribbon) made of indium at the connection between the input port and the coupler.

【0044】また、入カカプラーは、使用周波数によっ
て同軸管又は導波管(例えば、1.5GHz以上の周波
数の場合には同軸管)で構成することができる。超電導
加速空胴用として特に高周波損失と常温側からの熱侵入
とを防ぐ必要があるため、ステンレス鋼に銅メッキを施
した材質で製作することが望ましい。
The input coupler can be formed of a coaxial tube or a waveguide (for example, a coaxial tube in the case of a frequency of 1.5 GHz or more) depending on the frequency used. Since it is necessary to prevent high frequency loss and heat intrusion from the room temperature especially for a superconducting acceleration cavity, it is desirable to manufacture the stainless steel with a copper plated material.

【0045】(第2実施形態)上述の第1実施形態で
は、空胴本体のみを囲う形状のヘリウム液溜槽を設けて
あるが、この実施形態は、このヘリウム液溜槽などの利
点を活用しつつ、さらに高周波損失を防ぎ、常温側から
の熱侵入による極低温部の発熱を抑制するための構造を
工夫したものである。この構造を図2に示す。
(Second Embodiment) In the first embodiment described above, a helium liquid reservoir having a shape surrounding only the cavity body is provided, but this embodiment utilizes the advantages of this helium liquid reservoir and the like. In addition, a structure is devised for preventing high-frequency loss and suppressing heat generation in the cryogenic portion due to heat intrusion from the room temperature side. This structure is shown in FIG.

【0046】図2に示す超電導高周波加速空胴は、上記
と同様の2重の磁気シールド13a、13bなどの構成
に加え、空胴本体1内の表面抵抗を低減して高周波特性
を上げるため、空胴本体1を2K以下に冷やして超流動
状態にする2K超流動ヘリウムを用いた構造を採用して
いる。すなわち、この構造は、上述と同様の真空容器1
0(第1の磁気シールド12a)、ヘリウム液溜槽(2
Kヘリウム液溜槽)11、第2の磁気シールド12b、
輻射熱シールド(高温側輻射熱シールド)13のほか、
ヘリウム液溜槽11に冷却ポート10aを介して2K液
体ヘリウムを供給する2Kヘリウム冷却系統(配管)1
4と、第2の磁気シールド12bの周囲に配置され、上
述の高温側輻射熱シールド13とは別に輻射による熱侵
入を防ぐ4K輻射熱シールド(低温側輻射熱シールド)
15とを含む構成となっている。
The superconducting high-frequency accelerating cavity shown in FIG. 2 has the same structure as the above-described double magnetic shields 13a and 13b, etc. A structure using 2K superfluid helium, which cools the cavity body 1 to 2K or less and brings it into a superfluid state, is adopted. That is, this structure is the same as the vacuum vessel 1 described above.
0 (first magnetic shield 12a), helium reservoir (2
K helium reservoir) 11, the second magnetic shield 12b,
In addition to the radiation heat shield (high-temperature side radiation heat shield) 13,
2K helium cooling system (pipe) 1 for supplying 2K liquid helium to helium liquid storage tank 11 via cooling port 10a
4 and a 4K radiant heat shield (low-temperature radiant heat shield) which is disposed around the second magnetic shield 12b and prevents heat from entering by radiation separately from the high-temperature radiant heat shield 13 described above.
15 is included.

【0047】この第2実施形態によれば、上記の2重の
磁気シールドと同様の効果に加え、空胴本体を2K以下
に冷却することにより、空胴本体の表面抵抗をできる限
り小さくし、これにより空胴本体の発熱量を小さくして
全体的なヘリウム消費量を低減できると共に、空胴の表
面抵抗が小さいために高電界が達成でき、その分、空胴
本体の高周波特性、言い換えるならば加速性能を高める
ことができるといった利点がある。その結果、空胴本体
の高周波特性を高め、粒子加速器全体から見ても高周波
加速空胴の数を減らすことができる。また、全体のヘリ
ウム消費量も低減でき、経済的にも優れた粒子加速器を
提供できる。
According to the second embodiment, in addition to the same effect as the double magnetic shield described above, by cooling the cavity body to 2K or less, the surface resistance of the cavity body can be reduced as much as possible. As a result, the amount of heat generated by the cavity body can be reduced to reduce the overall helium consumption, and a high electric field can be achieved due to the low surface resistance of the cavity, and accordingly, the high-frequency characteristics of the cavity body, in other words, This has the advantage that acceleration performance can be enhanced. As a result, the high-frequency characteristics of the cavity main body can be enhanced, and the number of high-frequency acceleration cavities can be reduced even from the viewpoint of the entire particle accelerator. Further, the total helium consumption can be reduced, and an economically excellent particle accelerator can be provided.

【0048】なお、この実施形態では、低温側輻射熱シ
ールドとして4K輻射熱シールドを設けてあるが、この
発明はこれに限らず、例えばアルミ蒸着の薄膜を数十層
設ける等の構成も適用可能である。
In this embodiment, a 4K radiant heat shield is provided as a low-temperature radiant heat shield. However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration in which several tens of aluminum vapor-deposited thin films are provided is also applicable. .

【0049】(第3実施形態)前述の第2実施形態では
2Kヘリウム液溜槽と高温側幅射熱シールドとの間に4
K輻射熱シールドを設けてあるが、この実施形態は、こ
の4K輻射熱シールドなどの利点を活用しつつ、さらに
構造を工夫したものである。この構造を図3に示す。
(Third Embodiment) In the above-described second embodiment, the space between the 2K helium liquid storage tank and the high-temperature side heat radiation shield is 4 mm.
Although a K radiation heat shield is provided, in this embodiment, the structure is further devised while utilizing the advantages such as the 4K radiation heat shield. This structure is shown in FIG.

【0050】図3に示す超電導高周波加速空胴は、上述
と同様の真空容器10(第1の磁気シールド12a)、
2Kヘリウム液溜槽11、第2の磁気シールド12b、
高温側輻射熱シールド13、2K冷却系統14、4K輻
射熱シールド15のほか、2Kヘリウム冷却系統14と
は別の独立した4K輻射熱シールド冷却用の4K冷却系
統16と、ビームパイプ2a及び入カポート3上の所定
位置で4K冷却系統16に熱的に接続される4Kサーマ
ルアンカ17とを含む構成となっている。4K冷却系統
16には通常の液体ヘリウムを循環させるシステムが適
用できる。
The superconducting high-frequency accelerating cavity shown in FIG. 3 includes a vacuum vessel 10 (first magnetic shield 12a) similar to that described above,
A 2K helium liquid storage tank 11, a second magnetic shield 12b,
In addition to the high-temperature radiant heat shield 13, the 2K cooling system 14, the 4K radiant heat shield 15, the 4K cooling system 16 for the 4K radiant heat shield cooling independent of the 2K helium cooling system 14, the beam pipe 2a and the input port 3 A 4K thermal anchor 17 thermally connected to the 4K cooling system 16 at a predetermined position is provided. An ordinary system for circulating liquid helium can be applied to the 4K cooling system 16.

【0051】この実施形態では、2Kヘリウム液溜槽と
高温側幅射熱シールドとの間に4K輻射熱シールドを設
けたことにより、空胴本体への輻射による熱侵入を低減
できるとともに独立した4Kヘリウム冷却系統と、ビー
ムパイプや入カポートに4Kのサーマルアンカとを設置
でき、これにより2K側への伝熱による熱侵入を大幅に
低減できるといった利点がある。
In this embodiment, a 4K radiant heat shield is provided between the 2K helium liquid storage tank and the high-temperature side heat radiation shield, so that heat invasion due to radiation into the cavity body can be reduced and independent 4K helium cooling can be performed. There is an advantage that a 4K thermal anchor can be installed in the system and the beam pipe and the input port, thereby greatly reducing heat invasion due to heat transfer to the 2K side.

【0052】また、空胴本体を冷却する2Kヘリウム冷
却系統とは別の独立した4Kヘリウム冷却系統を新たに
設けたことにより、例えば2Kの戻りラインを利用して
4K輻射熱シールドや4Kサーマルアンカを4Kに冷却
するシステムと比べ、空胴本体での熱負荷の変化に影響
されずに安定して4K冷却が可能であり、その分、空胴
本体の2K冷却も安定して維持できる。さらに、4K部
分において高温側から熱侵入を遮断するため、その分、
2Kヘリウム冷却系統の熱負荷が低減でき、2Kへリウ
ム冷却系統の規模を縮小できる。
Further, by providing a separate 4K helium cooling system independent of the 2K helium cooling system for cooling the cavity body, a 4K radiant heat shield or 4K thermal anchor can be provided by using, for example, a 2K return line. Compared to a system that cools down to 4K, 4K cooling can be performed stably without being affected by a change in the thermal load in the cavity body, and 2K cooling of the cavity body can be stably maintained accordingly. Furthermore, in order to cut off heat intrusion from the high temperature side at the 4K part,
The heat load of the 2K helium cooling system can be reduced, and the scale of the 2K helium cooling system can be reduced.

【0053】従って、この実施形態によれば、前述の第
2実施形態と同様の効果に加え、2Kヘリウム冷却系統
と4Kヘリウム冷却系統の独立した冷却系統を備えたた
め、高温側からの輻射および伝熱による熱侵入をほとん
ど4Kヘリウム冷却系統で冷却することができ、2Kヘ
リウム冷却系統は空胴本体内部からの発熱分の冷却をす
るだけなので、その分、システム単独としては高価な2
K超流動へリウムの系統の規模をできる限り小さくで
き、全体としては従来より安価な冷却システムを提供で
きる。
Therefore, according to this embodiment, in addition to the same effects as the above-described second embodiment, since a 2K helium cooling system and a 4K helium cooling system are provided independently, radiation and transmission from the high temperature side are performed. Most of the heat intrusion due to heat can be cooled by the 4K helium cooling system, and the 2K helium cooling system only cools the heat generated from the inside of the cavity body.
The size of the K superfluid helium system can be made as small as possible, and as a whole, a cooling system that is less expensive than before can be provided.

【0054】なお、この実施形態では、真空容器内部に
2Kヘリウム冷却系統と4Kヘリウム冷却系統とを互い
に独立して設けているが、この発明ではこれに限らず、
例えば真空容器外部に1つの冷却系統で2K超流動へリ
ウムと4Kの通常の液体ヘリウムを同時に生成し、これ
を別の配管系統を介して供給することも可能である。
In this embodiment, the 2K helium cooling system and the 4K helium cooling system are provided independently of each other inside the vacuum vessel. However, the present invention is not limited to this.
For example, it is possible to simultaneously generate 2K superfluid helium and 4K normal liquid helium outside the vacuum vessel with one cooling system and supply them through another piping system.

【0055】(第4実施形態)この実施形態は、前述の
第3実施形態と同様の構成に加え、真空容器内の構成要
素の一部を利用して空胴本体の軸出し調整機構を工夫し
たものである。この構成を図4に示す。
(Fourth Embodiment) In this embodiment, in addition to the structure similar to that of the above-described third embodiment, a mechanism for adjusting the centering of the cavity main body using a part of the components in the vacuum vessel is devised. It was done. This configuration is shown in FIG.

【0056】図4に示す超電導高周波加速空胴は、空胴
本体1の軸出し調整用のガイド機構として、4K輻射熱
シールド15のほか、この4K輻射熱シールド15を介
して真空容器10から空胴本体1の軸方向および径方向
の位置が調整可能な支持構造物18とを備えている。4
K輻射熱シールド15は円筒構造に形成され、その端板
部分が両ビームパイプ2a、2bのフランジ部分にそれ
ぞれ固定されている。支持構造物18は、真空容器10
からの熱侵入を抑えるために、FRP等の低熱伝導率を
有する材料で構成されている。
The superconducting high-frequency accelerating cavity shown in FIG. 4 serves as a guide mechanism for adjusting the centering of the cavity main body 1 in addition to the 4K radiant heat shield 15 and from the vacuum vessel 10 via the 4K radiant heat shield 15. And a support structure 18 whose position in the axial and radial directions is adjustable. 4
The K radiation heat shield 15 is formed in a cylindrical structure, and its end plate portions are fixed to flange portions of both beam pipes 2a and 2b, respectively. The support structure 18 is provided in the vacuum vessel 10.
It is made of a material having a low thermal conductivity, such as FRP, in order to suppress heat intrusion from the outside.

【0057】ここで、上記のガイド機構による軸出し方
法を説明する。
Here, the centering method by the above-mentioned guide mechanism will be described.

【0058】通常、空胴本体1のビーム軸AXに対する
位置出しは、そこを通過する荷電粒子ビームBEの加速
特性などを考慮に入れて1mm以内の精度が要求されて
いるが、この位置出し精度で空胴本体1をビームライン
BLのビーム軸AXに合せるのは困難である。これは、
空胴本体1が真空容器10内に収納され制約を受けるた
めである。
Usually, the positioning of the cavity body 1 with respect to the beam axis AX is required to have an accuracy within 1 mm in consideration of the acceleration characteristics of the charged particle beam BE passing therethrough. It is difficult to align the cavity body 1 with the beam axis AX of the beam line BL. this is,
This is because the cavity body 1 is accommodated in the vacuum vessel 10 and is restricted.

【0059】そこで、真空容器10の組み立てに際し、
4K輻射熱シールド15の端板と空胴本体1に同軸に接
続されているビームパイプ2a、2bのフランジとを互
いに固定して空胴本体1と4K輻射熱シールド15との
互いの中心軸とを一致させ、この状態で真空容器10に
支持された支持構造物18により4K輻射熱シールド1
5を支持させる。そして、真空容器10組み立て後に支
持構造物18の長さと角度を調整することにより、4K
輻射熱シールド15を介してビームパイプ(真空容器接
続用ビームパイプ)2a、2bの中心軸すなわち空胴本
体1の中心軸とビームラインBL、BLのビーム軸方向
AXとを1mm以内の精度で一致させるように調整でき
る。
Therefore, when assembling the vacuum vessel 10,
The end plates of the 4K radiation heat shield 15 and the flanges of the beam pipes 2a and 2b coaxially connected to the cavity body 1 are fixed to each other so that the center axes of the cavity body 1 and the 4K radiation heat shield 15 coincide with each other. In this state, the 4K radiation heat shield 1 is supported by the support structure 18 supported by the vacuum vessel 10.
Support 5 Then, by adjusting the length and angle of the support structure 18 after assembling the vacuum vessel 10, 4K
The central axes of the beam pipes (beam pipes for vacuum vessel connection) 2a and 2b, that is, the central axis of the cavity main body 1, and the beam axis direction AX of the beam lines BL and BL are made to coincide with accuracy of 1 mm or less via the radiation heat shield 15. Can be adjusted as follows.

【0060】従って、この実施形態によれば、前述の第
3実施形態と同等の効果に加え、通常は真空容器の内部
に収納され、ビーム軸と合せるのが困難な空胴本体を1
mm以下の要求精度で軸出し可能となり、これにより据
付精度およびそれに伴う加速特性の優れた加速空胴を提
供できる。
Therefore, according to this embodiment, in addition to the same effects as those of the third embodiment, one cavity body which is usually housed in a vacuum vessel and is difficult to align with the beam axis is provided.
The centering can be performed with the required accuracy of not more than mm, thereby providing an accelerating cavity having excellent installation accuracy and accompanying acceleration characteristics.

【0061】(第5実施形態)この実施形態は、前述の
第4実施形態と同様の構成に加え、さらに構造を工夫し
たものである。この構造を図5に示す。
(Fifth Embodiment) In this embodiment, the structure is further devised in addition to the same structure as the above-described fourth embodiment. This structure is shown in FIG.

【0062】図5に示す超電導高周波加速空胴におい
て、前述と同様の高温側輻射熱シールド13が80Kの
液体窒素を用いた80K幅射熱シールドで構成され、こ
の80K幅射熱シールド13を冷却する高温側輻射熱シ
ールド冷却系統13bのビーム軸AXに沿った底面側に
80K液体窒素液溜め19が、またビームパイプ2a、
2bの真空容器端部側に80Kサーマルアンカ20とが
設置されている。
In the superconducting high-frequency accelerating cavity shown in FIG. 5, the high-temperature-side radiant heat shield 13 similar to that described above is constituted by an 80K-wide radiant heat shield using liquid nitrogen of 80K, and the 80K-wide radiant heat shield 13 is cooled. On the bottom side along the beam axis AX of the high-temperature side radiant heat shield cooling system 13b, an 80K liquid nitrogen reservoir 19 and a beam pipe 2a,
An 80K thermal anchor 20 is installed at the end of the vacuum vessel 2b.

【0063】また、真空容器10内の4K輻射熱シール
ド15側には、4Kヘリウム冷却系統16のビーム軸A
Xに沿った底面側に4K液体ヘリウム液溜め21と、ビ
ームパイプ2a、2bの空胴本体側に4Kサーマルアン
カ17とが設置されている。
The beam axis A of the 4K helium cooling system 16 is provided on the 4K radiant heat shield 15 side in the vacuum vessel 10.
A 4K liquid helium reservoir 21 is provided on the bottom side along X, and a 4K thermal anchor 17 is provided on the cavity body side of the beam pipes 2a and 2b.

【0064】また、上記の80Kサーマルアンカ20と
80K液体窒素液溜め19との間、80K輻射熱シール
ド13と80K液体窒素液溜め19との間、4Kサーマ
ルアンカ17と4K液体ヘリウム液溜め21との間、並
びに4K輻射熱シールド15と4K液体ヘリウム液溜め
21との間には、銅板、アルミニウム板、および高純度
のアルミニウムシートや銅箔、銅線等の間接冷却部22
…22が設置されている。この間接冷却部22により上
記各要素間を間接冷却する冷却構造を採用することによ
り、液体窒素及びそれが気化した窒素ガス、液体ヘリウ
ム及びそれが気化したへリウムガスを用いた冷却系統を
配管の引き回しで構成する必要がなくなり、これにより
冷却構造をより単純にし、真空容器全体の構造を簡素に
できる。
Further, between the 80K thermal anchor 20 and the 80K liquid nitrogen reservoir 19, between the 80K radiant heat shield 13 and the 80K liquid nitrogen reservoir 19, and between the 4K thermal anchor 17 and the 4K liquid helium reservoir 21. Between the 4K radiant heat shield 15 and the 4K liquid helium reservoir 21, there is a copper plate, an aluminum plate, and an indirect cooling unit 22 such as a high-purity aluminum sheet, copper foil, or copper wire.
... 22 are installed. By adopting a cooling structure for indirectly cooling the above-mentioned elements by the indirect cooling unit 22, the piping system is provided with a cooling system using liquid nitrogen, nitrogen gas vaporized by the liquid nitrogen, liquid helium and helium gas vaporized by the liquid nitrogen. , The cooling structure can be made simpler, and the structure of the whole vacuum vessel can be simplified.

【0065】上記の80K及び4Kの両液溜め19、2
1のそれぞれは、例えば各冷却系統6、13を成す配管
(供給管、排出管)よりも径の太い配管を使用し、この
配管内に各冷媒を溜めてその両端に蓋を被せた構成で、
真空容器内の設置状態におけるビームパイプ2a、2b
よりも下側の所定位置にビーム軸方向AXにほぼ平行に
配置されている。この配管を用いた構成により、液溜め
用の容器を別途に設けて配置しなくても済み、狭いスペ
ースで伝熱距離をできるだけ均一にして各部分を均等に
冷却できるといった利点がある。なお、この両液溜め1
9、21は、配管に限らず、その他の液溜め用容器でも
適用可能である。
Both the 80K and 4K reservoirs 19, 2
Each of the pipes 1 has a configuration in which, for example, pipes having a diameter larger than pipes (supply pipes and discharge pipes) forming the cooling systems 6 and 13 are used, each refrigerant is stored in the pipes, and both ends are covered with lids. ,
Beam pipes 2a and 2b in an installed state in a vacuum vessel
It is arranged substantially parallel to the beam axis direction AX at a predetermined position below. The configuration using this piping has an advantage that the heat transfer distance can be made as uniform as possible in a narrow space so that each part can be cooled evenly without having to separately provide and arrange a liquid storage container. In addition, the two reservoirs 1
9 and 21 are not limited to piping, but can be applied to other liquid storage containers.

【0066】このように真空容器内部に4K液溜め21
を設け、この内部に4K液体ヘリウムを溜めることによ
り、4K部分を確実に冷却できると共に4K部分での安
定した除熟を確保し液面を常時一定に保つのに有用であ
る。また、80K液溜め19の場合も4Kの場合と同様
の効果が期待できる。特に80Kの場合は、真空容器1
0の内面に沿って広い範囲で80Kに保持する必要があ
ると共に80Kでの発熱量も数十Wから100W程度で
かなり大きいため、80K液体窒素を溜める液溜め19
から各部分を冷却することにより、80K輻射熱シール
ド13および80Kサーマルアンカ20を均一に冷却す
ることができる。
As described above, the 4K liquid reservoir 21 is provided inside the vacuum vessel.
By storing 4K liquid helium therein, the 4K portion can be reliably cooled, and stable ripening at the 4K portion is ensured, which is useful for always keeping the liquid level constant. In the case of the 80K liquid reservoir 19, the same effect as in the case of 4K can be expected. Especially in the case of 80K, the vacuum vessel 1
Since it is necessary to maintain the temperature at 80K over a wide range along the inner surface of zero and the calorific value at 80K is quite large at several tens of W to 100W, the liquid reservoir 19 for storing 80K liquid nitrogen is required.
By cooling each part from the above, the 80K radiation heat shield 13 and the 80K thermal anchor 20 can be uniformly cooled.

【0067】従って、この実施形態によれば、上記第4
実施形態と同等の効果に加え、4K及び80Kの各輻射
熱シールド、各サーマルアンカの部分を確実に簡単な構
造で冷却でき、よりコンパクトな真空容器構造を提供で
きるといった利点がある。
Therefore, according to this embodiment, the fourth
In addition to the same effects as those of the embodiment, there is an advantage that the radiant heat shields of 4K and 80K and the portions of each thermal anchor can be reliably cooled with a simple structure, and a more compact vacuum vessel structure can be provided.

【0068】(第6実施形態)この実施形態では、前述
の第5実施形態の構成に加え、配管で構成された4K液
溜め21及び80K液溜め19の利点を活用しつつ、さ
らに真空容器構造を工夫したものである。この構造を図
6に示す。
(Sixth Embodiment) In this embodiment, in addition to the structure of the above-described fifth embodiment, while utilizing the advantages of the 4K liquid reservoir 21 and the 80K liquid reservoir 19 constituted by piping, the vacuum container structure is further improved. It is something devised. This structure is shown in FIG.

【0069】図6に示す超電導高周波加速空胴は、前述
と同様の4K液溜め21及び80K液溜め19を成す各
配管をその各冷媒(液体ヘリウム、液体窒素)の入口
(上流)側から出口(下流)側にかけて上向きの傾斜
(下側が入口、上側が出口)をもつようにビーム軸AX
に対して所定の角度で傾けて配置した構造となってい
る。この配管の傾斜配置と同様に真空容器内を引き回す
他の配管も、各液溜め19、21より下流側ではビーム
軸AXに必ず平行か、または下流側に向けて上向きの傾
斜をもつように配置する。
In the superconducting high-frequency accelerating cavity shown in FIG. 6, each of the pipes forming the 4K liquid reservoir 21 and the 80K liquid reservoir 19 as described above is connected from the inlet (upstream) side of each refrigerant (liquid helium, liquid nitrogen) to the outlet. The beam axis AX has an upward slope toward the (downstream) side (the lower side is the entrance, the upper side is the exit).
Are arranged at a predetermined angle with respect to. Similar to the inclined arrangement of the pipes, other pipes for routing the inside of the vacuum vessel are also arranged so as to be always parallel to the beam axis AX on the downstream side from the liquid reservoirs 19 and 21 or have an upward inclination toward the downstream side. I do.

【0070】このように4K液溜め21、80K液溜め
19、及び各液溜めより下流の配管部で傾斜を持たせた
ことにより、4K液体ヘリウムおよび80K液体窒素が
各シールド13、15や各サーマルアンカ17、20に
おける熱負荷で気化した場合でも、気体が確実に排出
し、配管内に残留しない。また、各液溜め19、21よ
りも下流側の配管は下側から上側に向けて配置されてい
るため、真空容器内部の配管構造が簡単にできるといっ
た利点もある。
As described above, the 4K liquid reservoir 21, the 80K liquid reservoir 19, and the pipe downstream of each of the liquid reservoirs have an inclination, so that the 4K liquid helium and the 80K liquid nitrogen can be shielded by the shields 13, 15 and each thermal liquid. Even when the gas is vaporized by the heat load on the anchors 17 and 20, the gas is reliably discharged and does not remain in the pipe. Further, since the pipes downstream of the liquid reservoirs 19 and 21 are arranged from the lower side to the upper side, there is an advantage that the pipe structure inside the vacuum vessel can be simplified.

【0071】従って、この実施形態によれば、真空容器
に対する4K液体ヘリウムおよび80K液体窒素の供
給、そして熱負荷により気化したヘリウムガスおよび窒
素ガスの排出を確実に行うことができ、超電導高周波加
速空胴の冷却システムを効率よく設けることができると
共に真空容器の構造を簡素化することができる。
Therefore, according to this embodiment, the supply of 4K liquid helium and 80K liquid nitrogen to the vacuum vessel, and the discharge of helium gas and nitrogen gas vaporized by the heat load can be reliably performed, and the superconducting high-frequency acceleration air The cooling system for the body can be efficiently provided, and the structure of the vacuum vessel can be simplified.

【0072】(第7実施形態)この実施形態は、前述の
第6実施形態の構成に加え、特に空胴本体の材質を工夫
したものである。この空胴本体の構造を図7に示す。
(Seventh Embodiment) In this embodiment, in addition to the structure of the above-described sixth embodiment, the material of the cavity body is particularly improved. FIG. 7 shows the structure of the cavity body.

【0073】図7に示す超電導高周波加速空胴は、ヘリ
ウム液溜槽11の内部に入れる空胴本体1を従来のニオ
ブ単独の材質から超電導状態を必要とする空胴本体1の
内面のみをニオブ材とし、ニオブ材の外側に常伝導物質
において熱伝導および電気伝導に優れた銅やアルミニウ
ム合金を接合して成るクラッド材を用いる。
In the superconducting high-frequency accelerating cavity shown in FIG. 7, the cavity main body 1 to be put into the helium liquid reservoir 11 is made of a conventional niobium alone material, and only the inner surface of the cavity main body 1 requiring a superconducting state is made of niobium material. A clad material formed by joining a copper or aluminum alloy which is excellent in heat conduction and electric conductivity in a normal conductive material to the outside of the niobium material is used.

【0074】このようにニオブー銅あるいはニオブ−ア
ルミニウム合金のクラッド材を採用すれば、空胴本体1
の表面抵抗はニオブの超電導状態により従来通りの低い
値が得られる一方、極低温の熱伝導および空胴本体1の
機械的強度は、ニオブの外側に接合された銅またはアル
ミニウム合金によって維持される。
If the cladding material of niobium-copper or niobium-aluminum alloy is employed, the cavity body 1
Has a low value as before due to the superconducting state of niobium, while the heat conduction at cryogenic temperature and the mechanical strength of the cavity body 1 are maintained by the copper or aluminum alloy bonded to the outside of niobium. .

【0075】従って、この実施形態によれば、高価な超
電導材料であるニオブ材の使用量を大幅に低減でき、空
胴本体を安価に製作できると共に、空胴本体の強度を銅
やアルミニウム合金に依存させることができるので、い
ろいろな形状について、ニオブだけのときに比べて薄肉
形状で容易に製作できる。その結果、超電導高周波加速
空胴の製作形状の設計選択肢の幅が大幅に広がると共
に、空胴全体のシステムを経済的に製作可能である。
Therefore, according to this embodiment, the amount of niobium material, which is an expensive superconducting material, can be significantly reduced, the cavity body can be manufactured at low cost, and the strength of the cavity body can be reduced to copper or aluminum alloy. Since it can be made dependent on various shapes, it can be easily manufactured in a thin shape compared to the case of using only niobium. As a result, the range of design options for the superconducting high-frequency accelerating cavity can be greatly expanded, and the entire cavity system can be produced economically.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
超電導高周波加速空胴の磁気シールドを真空容器と低温
部分の専用シールドとで2重に構成したため、超電導状
態における空胴の高周波特性を向上させることができ
る。また、空胴本体を2K以下に冷却する構成を採用す
れば、空胴の表面抵抗を抑え加速電界を高めることがで
き、これにより空胴を高性能化できる。さらに、真空容
器内部の構造を液溜めや間接冷却を使って簡素化する構
成を採用すれば、超電導高周波加速空胴の真空容器の構
造を簡単にできる。その結果、高性能の加速空胴が簡単
化した構造でしかも安価に得られ、粒子加速器全体では
高周波加速空胴の数を減らすことができるか、あるいは
高周波の能力を増強して高性能の粒子加速器を得ること
ができる。
As described above, according to the present invention,
Since the magnetic shield of the superconducting high-frequency accelerating cavity is constituted by a vacuum vessel and a dedicated shield for a low-temperature portion, the high-frequency characteristics of the cavity in the superconducting state can be improved. In addition, if a configuration in which the cavity body is cooled to 2K or less is adopted, the surface resistance of the cavity can be suppressed, and the acceleration electric field can be increased, thereby improving the performance of the cavity. Furthermore, if the structure inside the vacuum vessel is simplified by using a liquid reservoir or indirect cooling, the structure of the vacuum vessel of the superconducting high-frequency acceleration cavity can be simplified. As a result, a high-performance accelerating cavity can be obtained with a simplified structure and at a low cost, and the number of high-frequency accelerating cavities can be reduced in the entire particle accelerator, or the high-frequency An accelerator can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態の超電導高周波加速空胴の全体構
成を示す概略断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the entire configuration of a superconducting high-frequency acceleration cavity according to a first embodiment.

【図2】第2実施形態の超電導高周波加速空胴の全体構
成を示す概略断面図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the entire configuration of a superconducting high-frequency acceleration cavity according to a second embodiment.

【図3】第3実施形態の超電導高周波加速空胴の全体構
成を示す概略断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the entire configuration of a superconducting high-frequency acceleration cavity according to a third embodiment.

【図4】第4実施形態の超電導高周波加速空胴の全体構
成を示す概略断面図。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the entire configuration of a superconducting high-frequency acceleration cavity according to a fourth embodiment.

【図5】第5実施形態の超電導高周波加速空胴の全体構
成を示す概略断面図。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the entire configuration of a superconducting high-frequency acceleration cavity according to a fifth embodiment.

【図6】第6実施形態の超電導高周波加速空胴の全体構
成を示す概略断面図。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the entire configuration of a superconducting high-frequency acceleration cavity according to a sixth embodiment.

【図7】第7実施形態の超電導高周波加速空胴の全体構
成を示す概略断面図。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the entire configuration of a superconducting high-frequency acceleration cavity according to a seventh embodiment.

【図8】従来例の超電導高周波加速空胴の全体構成を示
す概略断面図。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing the entire configuration of a conventional superconducting high-frequency accelerating cavity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空胴本体 2a、2b ビームパイプ 3 入カポート 4 入カカプラー 10 真空容器 10a へリウム供給ボート 11 ヘリウム液溜槽 12 磁気シールド 12a 第1の磁気シールド 12b 第2の磁気シールド 13 輻射熱シールド(高温側輻射熱シールド、80K
輻射熱シールド) 13a 高温側輻射熱シールド冷却系統(液体窒素冷却
系統) 14 2Kヘリウム冷却系統(配管) 15 低温側輻射熱シールド(4K輻射熱シールド) 16 4Kヘリウム冷却系統 17 4Kサーマルアンカ 18 支持構造物 19 80K液体窒素液溜め 20 80Kサーマルアンカ 21 4K液体ヘリウム液溜め 22 間接冷却部 AX ビーム軸 BE 荷電粒子ビーム BL ビームライン HE ヘリウム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cavity main body 2a, 2b Beam pipe 3 Input port 4 Input coupler 10 Vacuum container 10a Helium supply boat 11 Helium liquid storage tank 12 Magnetic shield 12a First magnetic shield 12b Second magnetic shield 13 Radiant heat shield (high-temperature side radiant heat shield) , 80K
Radiation heat shield) 13a High temperature side radiant heat shield cooling system (liquid nitrogen cooling system) 14 2K helium cooling system (piping) 15 Low temperature side radiant heat shield (4K radiant heat shield) 16 4K helium cooling system 17 4K thermal anchor 18 Support structure 19 80K liquid Nitrogen reservoir 20 80K thermal anchor 21 4K liquid helium reservoir 22 Indirect cooling unit AX Beam axis BE Charged particle beam BL Beam line HE Helium

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子ビームを高周波電力により加速
する空胴本体、この空胴本体内に前記荷電粒子ビームを
そのビーム軸方向に入出力させるビームパイプ、及びこ
のビームパイプを介して前記空胴本体内に前記高周波電
力を供給するカプラーを収納した真空容器と、 前記真空容器内の前記空胴本体周囲に配置され前記空胴
本体の超電導状態を維持可能に極低温の液体ヘリウムを
溜めるヘリウム液溜槽と、 前記真空容器内の前記ヘリウム液溜槽周囲に配置され前
記真空容器外部からの熱侵入を抑制する輻射熱シールド
と、 前記真空容器内の前記ヘリウム液溜槽周囲に配置され前
記空胴本体内の磁場強度を低減する磁気シールドとを備
え、 前記磁気シールドは、互いに独立した第1及び第2の磁
気シールドで2重に構成され、前記第1の磁気シールド
は前記真空容器と一体に形成され、前記第2の磁気シー
ルドは前記ヘリウム液溜槽周囲近傍に配置されることを
特徴する超電導高周波加速空胴。
1. A cavity body for accelerating a charged particle beam by high frequency power, a beam pipe for inputting / outputting the charged particle beam in a beam axis direction in the cavity body, and the cavity via the beam pipe. A vacuum vessel containing a coupler for supplying the high-frequency power inside the main body, and a helium liquid that is disposed around the cavity body in the vacuum vessel and stores cryogenic liquid helium so that the superconducting state of the cavity body can be maintained. A storage tank, a radiant heat shield disposed around the helium liquid storage tank in the vacuum vessel to suppress heat intrusion from outside the vacuum vessel, and a radiant heat shield disposed around the helium liquid storage tank in the vacuum vessel and inside the cavity body. A magnetic shield for reducing a magnetic field strength, wherein the magnetic shield is double-configured with first and second magnetic shields independent of each other, Shield is formed integrally with the vacuum chamber, said second magnetic shield superconducting RF cavity for being disposed in the vicinity around the liquid helium reservoir tank.
【請求項2】 前記ヘリウム液溜槽は、前記空胴本体周
囲をそのビーム軸方向を中心軸とした同心状に囲う形状
のものであることを特徴とする請求項1記載の超電導高
周波加速空胴。
2. The superconducting high-frequency accelerating cavity according to claim 1, wherein the helium liquid reservoir has a shape surrounding the cavity body concentrically with its beam axis as a center axis. .
【請求項3】 前記ヘリウム液溜槽に溜められるヘリウ
ムは、前記空胴本体を2K以下の温度に冷却可能な超流
動ヘリウムであることを特徴とする請求項1記載の超電
導高周波加速空胴。
3. The superconducting high-frequency accelerating cavity according to claim 1, wherein the helium stored in the helium liquid storage tank is a superfluid helium capable of cooling the cavity main body to a temperature of 2 K or less.
【請求項4】 前記輻射熱シールドは低温側及び高温側
の輻射熱シールドを備え、前記低温側の輻射熱シールド
は前記ヘリウム液溜槽周囲に配置され、前記高温側の輻
射熱シールドは前記低温側の輻射熱シールドの外側周囲
に配置されることを特徴とする請求項3記載の超電導高
周波加速空胴。
4. The radiant heat shield includes a radiant heat shield on a low temperature side and a high temperature side, the radiant heat shield on the low temperature side is disposed around the helium reservoir, and the radiant heat shield on the high temperature side is a radiant heat shield on the low temperature side. 4. The superconducting high-frequency accelerating cavity according to claim 3, wherein the cavity is arranged on an outer periphery.
【請求項5】 前記低温側の輻射熱シールドを冷却する
冷媒を溜める低温側液溜めと、前記高温側の輻射熱シー
ルドを冷却する冷媒を溜める高温側液溜めとを前記真空
容器内に備えたことを特徴とする請求項4記載の超電導
高周波加速空胴。
5. The vacuum vessel includes a low-temperature side liquid reservoir for storing a refrigerant for cooling the low-temperature side radiant heat shield and a high-temperature side liquid reservoir for storing a refrigerant for cooling the high-temperature side radiant heat shield. The superconducting high-frequency accelerating cavity according to claim 4, characterized in that:
【請求項6】 前記低温側及び高温側の各液溜めと各輻
射熱シールドとの間に間接冷却部を備えたことを特徴と
する請求項5記載の超電導高周波加速空胴。
6. The superconducting high-frequency accelerating cavity according to claim 5, further comprising an indirect cooling portion between each of the liquid reservoirs on the low temperature side and the high temperature side and each radiant heat shield.
【請求項7】 前記各液溜めは、それぞれ配管で構成さ
れたことを特徴とする請求項6記載の超電導高周波加速
空胴。
7. The superconducting high-frequency accelerating cavity according to claim 6, wherein each of the liquid reservoirs is constituted by a pipe.
【請求項8】 前記各配管のそれぞれは、前記冷媒の出
口側が入口側よりも位置が高くなるように傾斜を持たせ
て配置されたことを特徴とする請求項7記載の超電導高
周波加速空胴。
8. The superconducting high-frequency accelerating cavity according to claim 7, wherein each of the pipes is arranged so as to be inclined such that the outlet side of the refrigerant is higher than the inlet side. .
【請求項9】 前記真空容器内に前記空胴本体のビーム
軸方向の位置精度を調整する軸出し用のガイド機構をさ
らに備えたことを特徴とする請求項1記載の超電導高周
波加速空胴。
9. The superconducting high-frequency accelerating cavity according to claim 1, further comprising a guide mechanism for centering which adjusts a positional accuracy of the cavity main body in a beam axis direction in the vacuum vessel.
【請求項10】 前記空胴本体は、その厚さ方向の内側
部分にニオブ材及びその外側部分に熱伝導性に優れた金
属材料を有するクラッド材で構成されたことを特徴とす
る請求項1記載の超電導高周波加速空胴。
10. The hollow body is made of a cladding material having a niobium material on an inner portion in a thickness direction and a metal material having excellent heat conductivity on an outer portion thereof. The superconducting high-frequency accelerating cavity described.
【請求項11】 請求項1から10のいずれか1項記載
の超電導高周波加速空胴を備えたことを特徴とする粒子
加速器。
11. A particle accelerator comprising the superconducting high-frequency accelerating cavity according to any one of claims 1 to 10.
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