CN107211524A - 超导加速器 - Google Patents

Abstract

一种超导加速器，其具备：加速腔，形成在超导状态下使带电粒子束加速的空间；及制冷剂槽(11)，配置于加速腔的外周侧，且在其与加速腔之间的间隙填充有冷却加速腔的制冷剂。超导加速器还具备一对按压部件(21)，其设置在制冷剂槽(11)的外周部，且分别设置在加速腔中的带电粒子束的束轴方向的两端部或与束轴方向正交的方向的两端部。超导加速器还具备：金属线(22)，连续地设置在制冷剂槽(11)的外周部，并产生使一对按压部件(21)彼此靠近的方向的张力；及张力调整部(25)，调整由金属线(22)产生的张力。

Description

超导加速器

技术领域

本发明涉及一种超导加速器。

本申请基于2015年6月30日于日本申请的日本专利申请2015-131089号主张优先权，并将其内容援用于本说明书中。

背景技术

已知有利用超导加速腔使电子或质子等带电粒子加速的超导加速器。超导加速器通过利用液态氦等制冷剂冷却由超导材料形成的超导加速腔而使其超导化。由此，超导加速腔的电阻基本上变成零，没有功率损耗，能够有效进行带电粒子的加速。

在这种超导加速器中，通过调整在超导加速腔中形成使带电粒子加速的高频电场的间隙的长度，来调整超导加速腔的共振频率。

专利文献1中公开有如下结构：通过伸缩设置在制冷剂槽的两个凸缘之间的距离，来调整容纳超导加速腔的制冷剂槽的轴向的长度。在该结构中，在与两个凸缘分别密接的座板彼此之间设置具有锥面的楔形螺母，通过螺栓使螺母沿座板的表面移动，从而调整座板彼此之间的间隔。

还提出如下结构的共振频率调整方法，即，在超导加速腔的制冷剂槽的径向两侧分别设置比制冷剂槽的直径长的梁部件，且在制冷剂槽的径向两侧通过螺纹部件等连结了这些梁部件的两端部彼此的结构。根据该结构，通过螺纹部件来增减梁部件彼此之间的间隔，由此使超导加速腔变形而改变粒子通路的长度，从而能够调整超导加速腔的共振频率。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2012-028090号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

上述共振频率调整方法中，使设置在两个座板之间的楔形螺母沿着座板的表面移动，由此改变制冷剂槽整体的轴向长度。因此，较大的力作用于座板和螺母。因此，必须将座板和螺母设为牢固的部件。如此一来，座板和螺母的尺寸增大，导致超导加速器的成本增高、尺寸增大。当在座板和螺母的周围设置其他设备等时，需要布置成使座板和螺母与其他设备互不干渉，该工作需要花费劳力和时间。

在通过螺纹部件增减设置在制冷剂槽的两端的梁彼此之间的间隔的结构中，若通过螺纹部件增减梁彼此之间的间隔，则弯矩作用于梁。为了抵抗该弯矩，必须将梁设为牢固的部件，其结果，与专利文献1中公开的结构相同地，导致超导加速器的成本增高、尺寸增大及用于避免与其他设备之间的干渉的布置工作的劳力和时间增加等。

本发明的目的在于，提供一种能够可靠地调整超导加速腔的共振频率，而且能够实现降低成本、减小超导加速器的尺寸、减少布置工作的劳力和时间的超导加速器。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的第一方式，超导加速器具备：加速腔，形成在超导状态下使带电粒子束加速的空间；及制冷剂槽，配置于所述加速腔的外周侧，且在其与所述加速腔之间的间隙填充有冷却所述加速腔的制冷剂。该超导加速器还具备一对按压部件，其设置在所述制冷剂槽的外周部，且分别设置在所述加速腔中的所述带电粒子束的束轴方向的两端部或与所述束轴方向正交的方向的两端部。该超导加速器还具备：张力部件，连续地设置在所述制冷剂槽的外周部，并产生使一对所述按压部件彼此靠近的方向的张力；及张力调整部，调整由所述张力部件产生的所述张力。

通过如此构成，若通过张力调整部由张力部件产生张力，则一对按压部件彼此相互靠近。由此，按压加速腔中的带电粒子束的束轴方向的两端部或加速腔中的与束轴方向正交的方向的两端部。如此一来，加速腔变形从而带电粒子的粒子流路的长度改变，因此能够调整加速腔的共振频率。

此外，用于调整加速腔的共振频率的机构由按压部件、张力部件及张力调整部组成，因此只需简单的结构即可。

此外，在制冷剂槽的外周部连续地设置张力部件，因此最小限度地抑制按压部件从加速腔侧向突出的尺寸，而将按压部件设置在至少按压加速腔的部位即可。因此，能够抑制调整共振频率的部件向加速腔和制冷剂槽的外周侧大幅突出。

根据本发明的第二方式，可以是：超导加速器中，第一方式的所述张力部件为金属线，在所述制冷剂槽的外周部，在周方向上隔开间隔而具备钩挂固定所述金属线的多个滑轮。

通过如此构成，若通过张力调整部拉紧金属线，则能够通过一对按压部件调整加速腔中的带电粒子束的粒子流路的长度。金属线通过卡定于设置在制冷剂槽的外周部的多个滑轮上，从而能够不与制冷剂槽干渉而沿着制冷剂槽的外周部设置。

根据本发明的第三方式，可以是：超导加速器中，在第二方式的所述制冷剂槽的外周部设置支承凸部，所述支承凸部从所述制冷剂槽的外周部向外周侧突出，且旋转自如地支承所述滑轮。

通过如此构成，能够将滑轮设置在制冷剂槽的外周侧。由此，能够使金属线不与制冷剂槽干渉而连续配置于制冷剂槽的外周部。

此外，通过设置在制冷剂槽的外周部的支承凸部支承滑轮，从而无需确保仅通过制冷剂槽而支承滑轮的强度。由此，能够减薄制冷剂槽的壁厚，且能够减轻制冷剂槽的重量，减少热容量。

根据本发明的第四方式，可以是：超导加速器中，在第三方式中，所述支承凸部沿着所述制冷剂槽的所述外周部而在周方向上连续地形成。

通过如此构成，能够提高支承滑轮的支承凸部的强度。由此，能够更进一步有效地实现由减薄制冷剂槽的壁厚引起的重量的减轻及热容量的减少。

根据本发明的第五方式，可以是：超导加速器中，在第二方式至第四方式中的任一方式中，在所述按压部件上设有所述滑轮。

通过如此构成，张力部件的张力经由滑轮直接作用于配置于加速腔的按压部位的按压部件上。由此，能够通过按压部件有效地按压加速腔。此外，以仅与加速腔的按压部位抵接的方式设置按压部件即可，能够减小按压部件的尺寸。

根据本发明的第六方式，超导加速器具备：加速腔，形成在超导状态下使带电粒子束加速的空间；及制冷剂槽，配置于所述加速腔的外周侧，且在其与所述加速腔之间的间隙填充有冷却所述加速腔的制冷剂。超导加速器还具备一对臂，其设置在所述制冷剂槽的外周部，且分别配置于所述加速腔中的所述带电粒子束的束轴方向的两个端部或与所述束轴方向正交的方向的两端部，且绕设置在所述制冷剂槽的外周部的支承轴而摆动自如地被支承，并且第一端部与所述端部对置地设置。超导加速器还具备臂位移部，其通过使一对所述臂的第二端部向彼此分离的方向位移，在所述臂的所述第一端部按压所述端部。

通过如此构成，其通过臂位移部使一对臂的第二端部彼此分离，则各个臂绕支承轴摆动，臂的第一端部按压加速腔中的带电粒子束的束轴方向的端部或与束轴方向正交的方向的端部。由此，按压加速腔中的带电粒子束的束轴方向的两端部或与束轴方向正交的方向的两端部，加速腔变形从而带电粒子的粒子流路的长度改变，因此能够调整加速腔的共振频率。

用于调整加速腔的共振频率的机构由臂、支承轴及臂位移部组成，因此只需简单的结构即可。

此外，臂设置在沿着制冷剂槽的外周部按压加速腔的部位即可，能够抑制调整共振频率的部件向加速腔和制冷剂槽的外周侧大幅突出。

根据本发明的第七方式，可以是：超导加速器中，在第六方式，所述臂分别相对于所述加速腔中的所述带电粒子束的束轴方向的两端部或与所述束轴方向正交的方向的两端部，向所述制冷剂槽的周方向的两侧延伸。

通过如此构成，能够通过设置在周方向两侧的臂来分别均匀地按压加速腔的束轴方向的端部或加速腔的与束轴方向正交的方向的端部。

根据本发明的第八方式，可以是：超导加速器中，在第六方式或第七方式中，在所述制冷剂槽的外周部设置支承凸部，所述支承凸部从所述制冷剂槽的外周部向外周侧突出，且支承所述支承轴。

通过如此构成，能够减薄制冷剂槽的壁厚，并且能够确保支承支承轴的支承凸部的强度。

根据本发明的第九方式，可以是：超导加速器中，在第八方式中，所述支承凸部沿着所述制冷剂槽的所述外周部而在在周方向上连续地形成。

通过如此构成，能够提高支承滑轮的支承凸部的强度。

发明效果

根据上述超导加速器，能够可靠地调整超导加速腔的共振频率，而且能够降低成本，减小超导加速器的尺寸，减少布置工作的劳力和时间。

附图说明

图1是表示第一实施方式的超导加速器的结构的侧视剖视图。

图2是表示上述超导加速器所具备的共振频率调整机构的立体图。

图3是上述共振频率调整机构的俯视剖视图。

图4是表示上述超导加速器的第一实施方式的第一变形例中的共振频率调整机构的立体图。

图5是表示上述超导加速器的第一实施方式的第二变形例中的共振频率调整机构的立体图。

图6是表示第二实施方式的超导加速器所具备的共振频率调整机构的立体图。

图7是上述共振频率调整机构的俯视剖视图。

图8是表示上述超导加速器的第二实施方式的第一变形例中的共振频率调整机构的立体图。

图9是表示上述超导加速器的第二实施方式的第二变形例中的共振频率调整机构的立体图。

图10是表示上述超导加速器的第二实施方式的第三变形例中的共振频率调整机构的立体图。

图11是表示上述超导加速器的第二实施方式的第四变形例中的共振频率调整机构的立体图。

图12是表示上述超导加速器的第二实施方式的第五变形例中的共振频率调整机构的立体图。

图13是表示制冷剂槽所具备的凸缘部的变形例的立体图。

图14是表示制冷剂槽所具备的支承凸部的一例的立体图。

图15是表示能够适用上述共振频率调整机构的超导加速器的其他例的立体图。

图16是表示能够适用上述共振频率调整机构的超导加速器的其他例的立体图。

图17是表示对上述超导加速器设置共振频率调整机构的设置例的图。

图18是表示能够适用于上述共振频率调整机构的超导加速器的其他例的侧视图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式所涉及的超导加速器进行说明。

(第一实施方式)

图1是表示该实施方式的超导加速器的结构的侧视剖视图。图2是表示上述超导加速器所具备的共振频率调整机构的立体图。图3是上述共振频率调整机构的俯视剖视图。

如图1所示，该实施方式的超导加速器10A例如为同轴1/4波长型超导加速器(QWR：四分之一波长谐振器(Quarter Wave Resonator))，其具备加速腔12，所述加速腔12在填充有制冷剂的制冷剂槽11内使由电子或质子等带电粒子组成的带电粒子束B加速。

制冷剂槽11为具有沿上下方向延伸的中心轴C的圆柱形真空容器，其上端面11a和下端面11b是封闭的。该制冷剂槽11可具备减少来自外部的地磁和辐射热的影响的屏蔽层。

加速腔12由铌等超导材料形成，呈现沿上下方向连续的中空腔室状。该加速腔12在其与制冷剂槽11的内周面11f之间形成间隙S。

加速腔12在外周面12f的下部具备圆形截面的束导入管17及束导出管18。束导入管17、束导出管18设置在与制冷剂槽11的中心轴C正交的径向上相互对置的位置。束导入管17和束导出管18分别从加速腔12的外周面12f朝向径向外侧延伸，并且贯穿制冷剂槽11而向制冷剂槽11的径向外侧突出。

加速腔12具备芯柱(stem)13，所述芯柱13形成为沿着制冷剂槽11的中心轴C向上下方向延伸。芯柱13从加速腔12的上端部朝向下侧凹陷，其内径从上侧朝向下侧逐渐缩小。在芯柱13的下端部一体形成有与芯柱13连续而形成为环状的环状流路13c。在该环状流路13c的内侧，在与加速腔12的束导入管17和束导出管18位于同一轴上的位置形成有束流通管部19。

加速腔12在其上端部具备连接口15，所述连接口15贯穿制冷剂槽11的上端面11a而与中空的加速腔12的内部连通。通过该连接口15，利用真空泵等进行真空抽吸，由此能够使加速腔12的内部成为真空状态。

加速腔12在其下端部具备输入耦合部16。从该输入耦合部16输入高频电力，由此在加速腔12内的空间A中产生使带电粒子束B加速的电场。

如图1所示，制冷剂槽11具备制冷剂供给口14，所述制冷剂供给口14形成于上端面11a，且向制冷剂槽11内供给制冷剂。从该制冷剂供给口14送入的制冷剂送入到制冷剂槽11的内周面11f与加速腔12的外周面12f之间的间隙S及芯柱13和环状流路13c内。在此，作为制冷剂，能够使用液态氦等。

在这种超导加速器10A中，通过送入到制冷剂槽11内的制冷剂冷却加速腔12，从而成为超导状态。带电粒子束B从设置在加速腔12的径向上的第一侧的束导入管17进入加速腔12内，并经由形成于设置在芯柱13的下端部的环状流路13c的内侧的束流通管部19，从设置在加速腔12的径向上的第二侧的束导出管18送出到加速腔12的外部。

沿着带电粒子束B的粒子流路连接有多个这种超导加速器10A。彼此相邻的超导加速器10A彼此经由连接管(未图示)等而连结形成于一个超导加速器10A的加速腔12的束导入管17与形成于另一个超导加速器10A的加速腔12的束导出管18。

如图1、图2所示，在制冷剂槽11的外周面11g形成有凸缘部26。凸缘部26分别形成于束导入管17的端部17a及束导出管18的端部18a的上侧和下侧。这些凸缘部26形成为分别从制冷剂槽11的外周面11g向径向外侧突出。在该实施方式中，凸缘部26形成为沿着制冷剂槽11的外周面11g而在周方向上连续的环状。

各超导加速器10A具备共振频率调整机构20A。共振频率调整机构20A通过调整束导入管17的端部17a与束导出管18的端部18a之间的间隔进而调整束加速间隙G，来调整加速腔12的共振频率。

如图2、图3所示，共振频率调整机构20A具备按压部件21、金属线(张力部件)22、滑轮23A、23B及张力调整部25。

按压部件21设置在如下位置，即，在制冷剂槽11的外周部，在制冷剂槽11的径向上相互对置的位置。换言之，按压部件21在隔着制冷剂槽11而对称的位置上设置有一对两片。该实施方式中，按压部件21位于上下两个凸缘部(支承凸部)26之间，且分别与束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a抵接。

按压部件21为矩形板状，且与束导入管17、束导出管18连通的开口部21h形成于其中央部，按压部件21以开口部21h为中心而在制冷剂槽11的周方向上被平分。

按压部件21在制冷剂槽11的中心轴C方向的高度尺寸大于束导入管17、束导出管18的外径。由此，按压部件21的上端部21a及下端部21b从束导入管17、束导出管18上下突出。此外，按压部件21在带电粒子束B的束行进方向与制冷剂槽11的中心轴C正交的方向的宽度尺寸小于高度尺寸。

金属线22设置成在制冷剂槽11的外周部，在周方向上连续。金属线22在上下凸缘部26之间，在制冷剂槽11的中心轴C方向的上下侧隔开间隔而设置有一对两根。一根金属线22设置在束导入管17的端部17a及束导出管18的端部18a的上侧，另一根金属线22设置在束导入管17的端部17a及束导出管18的端部18a的下侧。该两根金属线22设置成在制冷剂槽11的外周部穿绕于多个滑轮23A、23B，且在制冷剂槽11的周方向的大致半个圆周上连续。

滑轮23A、23B在制冷剂槽11的外周部，在周方向上隔开间隔设置有多个。该多个滑轮23A、23B分别配置于束导入管17的端部17a及束导出管18的端部18a的上侧和下侧。

滑轮23A绕与制冷剂槽11的中心轴C平行的轴而转动自如地被支架24支承，所述支架24分别设置在各按压部件21的上端部和下端部。支架24形成为从按压部件21朝向制冷剂槽11的径向外侧突出。

滑轮23B在制冷剂槽11的周方向上配置于如下位置，即配置于制冷剂槽11的径向上的第一侧的滑轮23A与配置于第二侧的滑轮23A之间。该实施方式中，在配置于制冷剂槽11的径向上的第一侧的滑轮23A与配置于第二侧的滑轮23A之间，在制冷剂槽11的周方向上隔开间隔设置有2个滑轮23B。

各滑轮23B设置在上侧凸缘部26的下部或下侧凸缘部26的上部。各滑轮23B绕旋转轴23c而转动自如地设置，所述旋转轴23c设置在凸缘部26且与制冷剂槽11的中心轴C平行。

张力调整部25具备：一对电缆保持板27，在制冷剂槽11的周方向上彼此隔开间隔而对置配置；及间隔调整部件28，调整这些电缆保持板27的间隔。

各电缆保持板27中，在其上端部27a和下端部27b固定有上下金属线22的端部22a。

间隔调整部件28例如能够使用螺栓29。螺栓29中，靠近其头部29a的一侧插通于形成在一个电缆保持板27的螺纹插通于孔27h，且形成有外螺纹部的轴部29b拧入孔27n。通过设置在未图示的马达的驱动轴的蜗轮29g，使螺栓29绕轴旋转，由此，相互对置的电缆保持板27彼此靠近和分离。通过这些电缆保持板27的靠近和分离，调整作用于上下金属线22的张力。

如图3所示，间隔调整部件28能够使用piezo元件等压电元件29P。该实施方式中，张力调整部25分别设置在制冷剂槽11的径向两侧，一个张力调整部25的间隔调整部件28使用螺栓29，且另一个张力调整部25的间隔调整部件28使用压电元件29P。由此，通过一个张力调整部25的间隔调整部件28中使螺栓29旋转，由此粗调金属线22的张力，通过另一个张力调整部25的间隔调整部件28中驱动压电元件，由此微调金属线22的张力。

在这种结构中，通过张力调整部25调整电缆保持板27的间隔，由此，若加大作用于金属线22的张力，则金属线22的张力经由滑轮23A而传递至按压部件21。具体而言，若缩小两个电缆保持板27的间隔，则通过金属线22的张力，在制冷剂槽11的径向上相互对置的按压部件21彼此靠近，能够沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a。若在金属线22呈现张力的状态下扩大电缆保持板27的间隔，则金属线22的张力变小而相互对置的按压部件21彼此分离，沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a的力减弱。这样，能够调整束导入管17的端部17a与束导出管18的端部18a之间的间隔进而调整束加速间隙G。

除了如上述那样的结构以外，还可以在共振频率调整机构20A的周围设置防护罩等安全对策。

因此，根据上述第一实施方式的超导加速器10A，若由金属线22产生张力，则一对按压部件21彼此相互靠近。由此，按压加速腔12中的带电粒子束B的粒子流路方向的两端部，加速腔12变形从而带电粒子束B的粒子流路的长度改变，因此能够调整加速腔12的共振频率。

此外，用于调整加速腔12的共振频率的机构由按压部件21、金属线22及张力调整部25组成，因此只需简单的结构即可。

此外，在制冷剂槽11的外周部连续地设置金属线22，因此抑制按压部件21从加速腔12侧向突出的尺寸，而将按压部件21设置在至少按压加速腔12的部位即束导入管17的端部17a和束导出管18的端部18a即可。因此，能够抑制调整共振频率的部件向加速腔12和制冷剂槽11的外周侧大幅突出。

根据这种超导加速器10，能够可靠地调整加速腔12的共振频率，而且能够降低成本，减小超导加速器的尺寸，减少布置工作的劳力和时间。

此外，若通过张力调整部25拉紧金属线22，则能够通过一对按压部件21调整加速腔12中的带电粒子束B的粒子流路的长度，能够轻松且可靠地调整共振频率。

在制冷剂槽11的外周部设有旋转自如地支承滑轮23B的凸缘部26。通过如此构成，能够使金属线22不与制冷剂槽11干渉而连续地配置于制冷剂槽11的外周部。

此外，通过设置在制冷剂槽11的外周部的凸缘部26支承滑轮23A、23B，从而无需确保仅由制冷剂槽11支承滑轮23A、23B的强度。由此，能够减薄制冷剂槽11的壁厚，减轻制冷剂槽11的重量，减少热容量。

此外，凸缘部26沿着制冷剂槽11的外周部而在周方向上连续地形成。通过这样将凸缘部26形成为环状，能够提高支承滑轮23A、23B的凸缘部26的强度，能够有效地加强制冷剂槽11。

此外，按压部件21上设有滑轮23A、23B。通过如此构成，金属线22的张力经由滑轮23A、23B直接作用于配置在加速腔12的按压部位的按压部件21。由此，通过按压部件21，能够有效地按压加速腔12。

(第一实施方式的变形例)

第一实施方式中，将上下金属线22分别固定于电缆保持板27的上端部27a和下端部27b，但并不限定于此。

(第一变形例)

图4是表示上述超导加速器的第一实施方式的第一变形例中的共振频率调整机构的立体图。

如该图4所示，也可以将上下金属线22设为连续的一根金属线22A，并将其中间部22m固定于电缆保持板27或经由滑轮(未图示)钩挂固定。通过这样，能够使张力均匀地作用于上下金属线22。

(第二变形例)

此外，上述第一实施方式中，作为调整电缆保持板27彼此之间的间隔的间隔调整部件28，使用了一个螺栓29或压电元件(未图示)，但并不限定于此。

图5是表示上述超导加速器的第一实施方式的第二变形例中的共振频率调整机构的立体图。

如该图5所示，作为调整电缆保持板27彼此之间的间隔的间隔调整部件28，也可以上下隔开间隔而设置多个(例如2个)螺栓29或压电元件(未图示)。由此，能够更稳定地调整电缆保持板27彼此之间的间隔。也能够使电缆保持板27彼此之间的间隔在上下侧不同，并个别调整作用于上下金属线22的张力。

(第二实施方式)

接着，对本发明所涉及的超导加速器的第二实施方式进行说明。在以下说明的第二实施方式中，只有共振频率调整机构20B的结构与第一实施方式不同，超导加速器10A自身的结构是相同的，因此对与第一实施方式相同的部分标注相同符号而进行说明，并且省略重复说明。

图6是表示第二实施方式的超导加速器所具备的共振频率调整机构的立体图。图7是上述共振频率调整机构的俯视剖视图。

如图6所示，该实施方式中的超导加速器10B中，在束导入管17的端部17a及束导出管18的端部18a的上侧和下侧分别具备从制冷剂槽11的外周面11g向径向外侧突出的凸缘部26。

如图6、图7所示，超导加速器10B具备共振频率调整机构20B。共振频率调整机构20B通过调整束导入管17的端部17a与束导出管18的端部18a之间的间隔进而调整束加速间隙G(参照图1)，来调整加速腔12的共振频率。

共振频率调整机构20B具备按压部件31及臂位移部35A。

按压部件31在制冷剂槽11的外周部，分别设置在制冷剂槽11的径向上相互对置的位置。按压部件31在上下凸缘部26之间具备臂32A，所述臂32A分别相对于束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a而设置在制冷剂槽11的周方向的两侧。

各臂32A在制冷剂槽11的周方向上连续而沿着外周面11g延伸，第一端部32a与第二端部32b之间的中间部32c绕设置在上下凸缘部26之间的轴(支承轴)33而摆动自如地设置。

该臂32A中，第一端部32a相对于束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a，在束导入管17、束导出管18的轴线方向上抵接。

臂位移部35A具有推臂37A及间隔调整部件38，所述间隔调整部件38调整束导入管17侧的推臂37A与束导出管18侧的推臂37A之间的间隔。

推臂37A的第一端部37s经由销37p，绕与制冷剂槽11的中心轴C(参照图1)平行的轴而转动自如地连结于臂32A的第二端部32b。推臂37A的第二端部37t上形成有支架部37d，所述支架部37d从制冷剂槽11的外周面11g朝向制冷剂槽11的径向外侧突出。束导入管17侧的推臂37A与束导出管18侧的推臂37A的支架部37d彼此在制冷剂槽11的周方向上彼此隔开间隔而对置。

间隔调整部件38能够使用例如螺栓39。通过使螺栓39绕轴旋转，束导入管17侧的推臂37A的支架部37d与束导出管18侧的推臂37A的支架部37d靠近和分离。

在此，分别在束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a，位于周方向两侧的臂32A的动作通常是同步的。若要如此，需在设置在制冷剂槽11的径向两侧的间隔调整部件38中，使螺栓39的动作同步。

若通过间隔调整部件38而相互对置的推臂37A的支架部37d彼此靠近和分离，则分别在靠近束导入管17的一侧、靠近束导出管18的一侧，推臂37A沿着制冷剂槽11的外周面11g的切线方向而滑动(Slide move)。由此，推臂37A的第一端部37s使臂32A的第二端部32b位移，各臂32A绕轴33摆动。

详细而言，若推臂37A的支架部37d彼此相互分离，则在各臂32A中，第二端部32b被推臂37A的第一端部37s按压。如此一来，臂32A绕轴33摆动，第一端部32a向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向位移，由此，第一端部32a沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a。

此外，若通过间隔调整部件38而使推臂37A的支架部37d彼此相互靠近，则在各臂32A中，第二端部32b被推臂37A的第一端部37s牵引。如此一来，臂32A绕轴33摆动，第一端部32a向从制冷剂槽11的外周面11g分离的方向位移，从而沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a的力减弱。

这样，通过调整束导入管17的端部17a与束导出管18的端部18a之间的间隔进而调整束加速间隙G。

在此，间隔调整部件38能够与螺栓39同轴地使用piezo元件等压电元件。由此，能够通过使螺栓39旋转来粗调臂32A，且通过驱动压电元件来微调臂32A。

除了如上述那样的结构以外，还可以与第一实施方式相同地在共振频率调整机构20B的周围设置防护罩等安全对策。

因此，根据上述第二实施方式的超导加速器10B，若通过臂位移部35A而使一对推臂37A彼此分离，则各个臂32A绕轴33摆动。由此，通过臂32A的第一端部32a，按压加速腔12中的带电粒子束B的粒子流路方向的端部即束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a。如此一来，加速腔12变形从而带电粒子的粒子流路的长度改变，因此能够调整加速腔12的共振频率。

此外，用于调整加速腔12的共振频率的机构由臂32A、轴33及臂位移部35A组成，因此只需简单的结构即可。

此外，臂32A设置在沿着制冷剂槽11的外周部而按压加速腔12的部位即可，能够抑制调整共振频率的部件向加速腔12和制冷剂槽11的外周侧大幅突出。

根据这种超导加速器10，能够可靠地调整加速腔12的共振频率，而且能够降低成本，减小超导加速器的尺寸，减少布置工作的劳力和时间。

臂32A分别相对于加速腔12中的带电粒子束B的粒子流路方向的两端部即束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a，设置在制冷剂槽11的周方向的两侧。通过如此构成，能够通过设置在周方向两侧的臂32A来分别均匀按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a。

此外，在制冷剂槽11的外周部设有支承轴33的凸缘部26。由此，能够减薄制冷剂槽11的壁厚，并且能够提高支承轴33的凸缘部26的强度。

(第二实施方式的第一变形例)

第二实施方式中，对于推臂37A，使第一端部37s经由销37p而转动自如地连结于臂32A的第二端部32b，但并不限定于此。

图8是表示上述超导加速器的第二实施方式的第一变形例中的共振频率调整机构的立体图。

如图8所示，构成该第二实施方式的第一变形例中的共振频率调整机构20B的按压部件31的各臂32B在制冷剂槽11的周方向上连续而沿着外周面11g延伸。这些臂32B中，第一端部32a与第二端部32b之间的中间部32c绕设置在上下凸缘部26之间的轴33而摆动自如地设置。

在该变形例中，臂32B的第二端部32b成为俯视观察时圆弧状的凹面。

臂位移部35A具有推臂37B及间隔调整部件38，所述间隔调整部件38调整束导入管17侧的推臂37B与束导出管18侧的推臂37B之间的间隔。

推臂37B的第一端部37v成为俯视观察时呈圆弧状的凸面，设为能够在臂32B的第二端部32b的凹面滑动。推臂37B的第二端部37w上形成有支架部37d，所述支架部37d从制冷剂槽11的外周面11g朝向制冷剂槽11的径向外侧突出。

若通过间隔调整部件38而相互对置的推臂37B的支架部37d彼此相互分离，则在各臂32B中，第二端部32b被推臂37B的第一端部37v按压而位移。如此一来，臂32B中，第二端部32b相对于第一端部37v滑动并且绕轴33摆动，第一端部32a向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向位移。由此，第一端部32a沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a。

这样，通过调整束导入管17的端部17a与束导出管18的端部18a之间的间隔进而调整束加速间隙G。

(第二实施方式的第二变形例)

第二实施方式及其第一变形例中，通过推臂37A、38B使臂32A、32B转动，但并不限定于此。

图9是表示上述超导加速器的第二实施方式的第二变形例中的共振频率调整机构的立体图。

如图9所示，该第二实施方式的第二变形例中的共振频率调整机构20B具备按压部件31及臂位移部35A。

构成共振频率调整机构20B的按压部件31的各臂32C在制冷剂槽11的周方向连续而沿着外周面11g延伸，第一端部32a与第二端部32e之间的中间部32c绕设置在上下凸缘部26之间的轴33而摆动自如地设置。

该臂32C中，第一端部32a相对于束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a，在束导入管17、束导出管18的轴线方向上抵接。

各臂32C的第二端部32e上具有支架部32d，所述支架部32d从制冷剂槽11的外周面11g朝向制冷剂槽11的径向外侧突出。

束导入管17侧的臂32C与束导出管18侧的臂32C的支架部32d彼此在制冷剂槽11的周方向上彼此隔开间隔而对置。

臂位移部35A具有间隔调整部件38，所述间隔调整部件38调整束导入管17侧的臂32C的支架部32d与束导出管18侧的臂32C的支架部32d之间的间隔。间隔调整部件38例如能够使用螺栓39。通过使螺栓39绕轴旋转，从而相互对置的臂32C的支架部32d彼此靠近和分离。

若通过间隔调整部件38而相互对置的臂32C的支架部32d彼此靠近和分离，则各臂32C绕轴33摆动。

详细而言，若臂32C的支架部32d彼此相互分离，则在各臂32C中，第二端部32e向从制冷剂槽11的外周面11g分离的方向位移。如此一来，臂32C绕轴33摆动，第一端部32a向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向位移，由此，第一端部32a沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a。

此外，若通过间隔调整部件38而使臂32C的支架部32d彼此相互靠近，则在各臂32C中，第二端部32e向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向位移。如此一来，臂32C绕轴33摆动，第一端部32a向从制冷剂槽11的外周面11g分离的方向位移，从而沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a的力减弱。

这样，能够调整束导入管17的端部17a与束导出管18的端部18a之间的间隔进而调整束加速间隙G。

(第二实施方式的第三变形例)

第二实施方式中，分别在束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a，在周方向的两侧设置臂32A，但并不限定于此。

图10是表示上述超导加速器的第二实施方式的第三变形例中的共振频率调整机构的立体图。

如该图10所示，可以分别在束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a，在周方向的两侧设置臂32A，并通过具有挠性的按压板40A而连结这些臂32A的第一端部32a彼此。按压板40A上形成有成为带电粒子束B的流路的开口部40H。

根据这种结构，通过在设置于制冷剂槽11的径向两侧的间隔调整部件38中分别使螺栓39旋转，从而使推臂37A位移，使臂32A摆动。如此一来，随着臂32A的第一端部32a的位移，按压板40A弯曲。详细而言，臂32A绕轴33摆动，第一端部32a向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向位移。如此一来，按压板40A的中央部40b相对于两端部40a、40a，以向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向突出的方式弯曲，并沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a。

此外，若通过间隔调整部件38而臂32A绕轴33摆动，且第一端部32a向从制冷剂槽11的外周面11g分离的方向位移，则按压板40A的弯曲量减少，按压板40A的中央部40b向从制冷剂槽11的外周面11g分离的方向位移。由此，沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a的力减弱。

这样，能够调整束导入管17的端部17a与束导出管18的端部18a之间的间隔进而调整束加速间隙G。

(第二实施方式的第四变形例)

第二实施方式的第三变形例中，设为如下结构：通过按压板40A连结臂32A的第一端部32a彼此，且按压板40A的中央部40b以向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向突出的方式弯曲，但并不限定于此。

图11是表示上述超导加速器的第二实施方式的第四变形例中的共振频率调整机构的立体图。

如该图11所示，也可以分别在束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a，在周方向的两侧设置臂32A，且在这些臂32A的第一端部32a彼此之间设置具有挠性的按压板40B。

根据这种结构，设置在制冷剂槽11的径向两侧的间隔调整部件38中，通过分别使螺栓39旋转，臂32A的第一端部32a向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向位移。由此，按压板40B的两端部40s相对于中央部40b，以向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向突出的方式弯曲，并沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a。

(第二实施方式的第五变形例)

第二实施方式的第三、第四变形例中，通过使按压板40A、按压板40B弯曲来按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a，但并不限定于此。

图12是表示上述超导加速器的第二实施方式的第五变形例中的共振频率调整机构的立体图。

如该图12所示，也可以分别在束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a，在周方向的两侧设置臂32A，且在这些臂32A的第一端部32a彼此之间设置连结板40C。该连结板40C的两端部40s经由铰链销40p转动自如地连结于臂32A的第一端部32a。

根据这种结构，设置在制冷剂槽11的径向两侧的间隔调整部件38中，通过分别使螺栓39旋转，臂32A的第一端部32a向靠近制冷剂槽11的外周面11g的方向位移。由此，连结板40C的两端部40s与臂32A的第一端部32a一同位移，并沿着带电粒子束B的粒子流路方向按压束导入管17的端部17a、束导出管18的端部18a。

(其他变形例)

本发明并不限定于上述实施方式，包含在不脱离本发明的宗旨的范围内对上述实施方式加以各种变更的方式。即，实施方式中例举的具体的形状和结构等仅为一例，可以进行适当变更。

例如，在上述第一、第二实施方式中，使共振频率调整机构20A、20B的上下侧具备凸缘部26，且使各凸缘部26在制冷剂槽11的周方向的整个圆周上连续，但并不限定于此。

图13是表示制冷剂槽所具备的凸缘部的变形例的立体图。图14是表示制冷剂槽所具备的支承凸部的一例的立体图。

如图13所示，也可以将凸缘部(支承凸部)26’仅设置在周方向的局部。此外，如图14所示，也可以支承凸部26”在制冷剂槽11的周方向上隔开间隔而间断地设置，且仅将支承滑轮23B和轴33的部分设置成块状。

对于这种图13、图14所示的制冷剂槽11，也能够具备上述第一、第二实施方式中示出的共振频率调整机构20A、20B。

此外，在上述第一、第二实施方式中，使同轴1/4波长型超导加速器10A、10B具备共振频率调整机构20A、20B，但并不限定于此。

如图15所示，1/2波长型超导加速器10C中也同样能够以夹住加速腔12C的带电粒子束B的粒子流路方向两端部的方式设置共振频率调整机构20A、20B。

此外，如图16、图17所示，在辐条式超导加速器10D中，也同样能够以夹住加速腔12D的带电粒子束B的粒子流路方向两端部的方式设置共振频率调整机构20A、20B。

此外，如图17中的双点划线所示，当为辐条式超导加速器10D的情况下，也可以是并非以夹住加速腔12D的带电粒子束B的粒子流路方向两端部的方式，通过共振频率调整机构20A、20B进行按压，而是以通过与带电粒子束B的粒子流路方向正交的径向两端部按压加速腔12D的方式，设置共振频率调整机构20A、20B。此外，也可以同时使用从与带电粒子束B的粒子流路方向正交的径向两端部进行按压的共振频率调整机构20A、20B和从带电粒子束B的粒子流路方向两端部的两侧进行按压的共振频率调整机构20A、20B。

此外，如图18所示，也可以在具有在带电粒子束B的束轴方向上重复缩径和扩径的加速腔12E的超导加速器10D中设置将加速腔12E的各单元12c以夹住与带电粒子束B的粒子流路方向正交的径向两端部的方式进行按压的共振频率调整机构20A、20B。

符号说明

10A～10D-超导加速器，11-制冷剂槽，11a-上端面，11b-下端面，11f-内周面，11g-外周面，12、12C、12D、12E-加速腔，12c-单元，12f-外周面，13-芯柱，13c-环状流路，14-制冷剂供给口，15-连接口，16-输入耦合部，17-束导入管，17a-端部，18-束导出管，18a-端部，19-束流通管部，20A、20B-共振频率调整机构，21-按压部件，21a-上端部，21b-下端部，21h-开口部，22-金属线(张力部件)，22A-金属线，22a-端部，23A、23B-滑轮，23c-旋转轴，24-支架，25-张力调整部，26、26’-凸缘部(支承凸部)，26”-支承凸部，27-电缆保持板，27a-上端部，27b-下端部，27h-螺纹插通孔，27n-孔，28-间隔调整部件，29-螺栓，29a-头部，29b-轴部，29g-蜗轮，29P-压电元件，31-按压部件，32A、32B、32C-臂，32a-第一端部，32b-第二端部，32c-中间部，32d-支架部，32e-第二端部，33-轴(支承轴)，35A-臂位移部，37A、37B-推臂，37d-支架部，37p-销，37s-第一端部，37t-第二端部，37v-第一端部，37w-第二端部，38-间隔调整部件，39-螺栓，39g-蜗轮，40A-按压板，40B-按压板，40C-连结板，40a-端部，40b-中央部，40p-铰链销，40s-两端部，A-空间，B-带电粒子束，C-中心轴，G-束加速间隙，S-间隙。

Claims (9)

1.一种超导加速器，其具备：

加速腔，形成在超导状态下使带电粒子束加速的空间；

制冷剂槽，配置于所述加速腔的外周侧，且在其与所述加速腔之间的间隙填充有冷却所述加速腔的制冷剂；

一对按压部件，设置在所述制冷剂槽的外周部，且分别设置在所述加速腔中的所述带电粒子束的束轴方向的两端部或与所述束轴方向正交的方向的两端部；

张力部件，连续地设置在所述制冷剂槽的外周部，并产生使一对所述按压部件彼此靠近的方向的张力；及

张力调整部，调整由所述张力部件产生的所述张力。

2.根据权利要求1所述的超导加速器，其中，

所述张力部件为金属线，

在所述制冷剂槽的外周部，在周方向上隔开间隔而具备钩挂固定所述金属线的多个滑轮。

3.根据权利要求2所述的超导加速器，其中，

在所述制冷剂槽的外周部设有支承凸部，所述支承凸部从所述制冷剂槽的外周部向外周侧突出，且旋转自如地支承所述滑轮。

4.根据权利要求3所述的超导加速器，其中，

所述支承凸部沿着所述制冷剂槽的所述外周部而在周方向上连续地形成。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的超导加速器，其中，

在所述按压部件上设有所述滑轮。

6.一种超导加速器，其具备：

加速腔，形成在超导状态下使带电粒子束加速的空间；

制冷剂槽，配置于所述加速腔的外周侧，且在其与所述加速腔之间的间隙填充有冷却所述加速腔的制冷剂；

一对臂，设置在所述制冷剂槽的外周部，且分别配置于所述加速腔中的所述带电粒子束的束轴方向的两端部或与所述束轴方向正交的方向的两个端部，且绕设置在所述制冷剂槽的外周部的支承轴而摆动自如地被支承，并且第一端部与所述端部对置地设置；及

臂位移部，通过使一对所述臂的第二端部向彼此分离的方向位移，在所述臂的所述第一端部按压所述端部。

7.根据权利要求6所述的超导加速器，其中，

所述臂从所述加速腔中的所述带电粒子束的束轴方向的两端部或与所述束轴方向正交的方向的两端部，向所述制冷剂槽的周方向的两侧延伸。

8.根据权利要求6或7所述的超导加速器，其中，

在所述制冷剂槽的外周部设有支承凸部，所述支承凸部从所述制冷剂槽的外周部向外周侧突出，且支承所述支承轴。

9.根据权利要求8所述的超导加速器，其中，

所述支承凸部沿着所述制冷剂槽的所述外周部而在周方向上连续地形成。