JP2000012298A - 超伝導ｒｆｑ加速器およびその製造方法 - Google Patents
超伝導ｒｆｑ加速器およびその製造方法Info
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- JP2000012298A JP2000012298A JP10174843A JP17484398A JP2000012298A JP 2000012298 A JP2000012298 A JP 2000012298A JP 10174843 A JP10174843 A JP 10174843A JP 17484398 A JP17484398 A JP 17484398A JP 2000012298 A JP2000012298 A JP 2000012298A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、材料費が削減できるとともに、異
常発熱などの擾乱によるクエンチに対して、高い安定性
を有する超伝導ＲＦＱ加速器を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 本発明に係る超伝導ＲＦＱ加速器は、ベ
ーン３と、空洞４と、前記ベーン３を前記空洞４に取付
けるステム５とからなる加速器において、（Ａ）前記ベ
ーン３はベーン先端部３Ａとベーン本体３Ｂとからなる
とともに、前記ベーン先端部３Ａはニオブバルク材で構
成され、（Ｂ）前記ベーン本体３Ｂと、空洞４と、ステ
ム５は銅材で構成され、（Ｃ）前記ベーン本体３と空洞
４とステム５は表面にニオブ膜を有し、（Ｄ）加速器全
体は断熱容器１６に納められていることを特徴とする。
常発熱などの擾乱によるクエンチに対して、高い安定性
を有する超伝導ＲＦＱ加速器を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 本発明に係る超伝導ＲＦＱ加速器は、ベ
ーン３と、空洞４と、前記ベーン３を前記空洞４に取付
けるステム５とからなる加速器において、（Ａ）前記ベ
ーン３はベーン先端部３Ａとベーン本体３Ｂとからなる
とともに、前記ベーン先端部３Ａはニオブバルク材で構
成され、（Ｂ）前記ベーン本体３Ｂと、空洞４と、ステ
ム５は銅材で構成され、（Ｃ）前記ベーン本体３と空洞
４とステム５は表面にニオブ膜を有し、（Ｄ）加速器全
体は断熱容器１６に納められていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオンビームを加
速するために用いられる超伝導ＲＦＱ加速器に関する。 （用語の説明） （Ａ）「超伝導ＲＦＱ加速器」 超伝導ＲＦＱ（超伝導高周波４重極線形加速器）とは、
低速の荷電粒子を収束しながら加速する機能を有する超
伝導加速器をいう。
速するために用いられる超伝導ＲＦＱ加速器に関する。 （用語の説明） （Ａ）「超伝導ＲＦＱ加速器」 超伝導ＲＦＱ（超伝導高周波４重極線形加速器）とは、
低速の荷電粒子を収束しながら加速する機能を有する超
伝導加速器をいう。
【０００２】ＲＦＱ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ＱｕａｄｒａｐｏｌｅＬｉｎｅａｒ Ａｃｃｅｌｅｒ
ａｔｏｒ
ＱｕａｄｒａｐｏｌｅＬｉｎｅａｒ Ａｃｃｅｌｅｒ
ａｔｏｒ
【０００３】
【従来の技術】従来の技術を図４〜図５に示す。
【０００４】図４は、従来の超伝導ＲＦＱ加速器１１の
構成図、図５は、従来の超伝導ＲＦＱ加速器１１のベー
ン１３の構造を示す図である。
構成図、図５は、従来の超伝導ＲＦＱ加速器１１のベー
ン１３の構造を示す図である。
【０００５】超伝導ＲＦＱ加速器は、陽子以上の重い荷
電粒子２加速に用いられ、特に運動エネルギーの小さ
い、すなわち、速度の小さい領域で使用される。
電粒子２加速に用いられ、特に運動エネルギーの小さ
い、すなわち、速度の小さい領域で使用される。
【０００６】従来の超伝導ＲＦＱ加速器１１は図４に示
すように、ベーン１３と、空洞１４と、ステム１５と、
断熱容器１６で構成される。
すように、ベーン１３と、空洞１４と、ステム１５と、
断熱容器１６で構成される。
【０００７】また、超伝導ＲＦＱ加速器１１全体は、断
熱容器１６に納められ、液体ヘリウム温度に保たれてい
る。
熱容器１６に納められ、液体ヘリウム温度に保たれてい
る。
【０００８】超伝導ＲＦＱ加速器１１に所定の周波数の
高周波電力７が投入されると、共振状態となり、荷電粒
子２を加速および収束する電界が発生する。
高周波電力７が投入されると、共振状態となり、荷電粒
子２を加速および収束する電界が発生する。
【０００９】前記超伝導ＲＦＱ加速器１１に入射した荷
電粒子２は、前記電界により加速され、高エネルギー粒
子となって出射される。
電粒子２は、前記電界により加速され、高エネルギー粒
子となって出射される。
【００１０】従来のベーン１３の構造は、図５に示すよ
うに、ニオブバルク材から加工されたベーン先端部１３
Ａをニオブ板材で作られたベーン本体１３ＢにＥＢＷ
（電子ビーム溶接）により接合し、製作されていた。
うに、ニオブバルク材から加工されたベーン先端部１３
Ａをニオブ板材で作られたベーン本体１３ＢにＥＢＷ
（電子ビーム溶接）により接合し、製作されていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。 （１）従来の方式によると、ベーン本体１３Ｂが成形加
工品のため、精度が出にくく、所定の加速性能が得られ
ない可能性がある。 （２）ベーン１３全体が高価なニオブ材で構成されてい
るため、コストが高くなる。
ような問題がある。 （１）従来の方式によると、ベーン本体１３Ｂが成形加
工品のため、精度が出にくく、所定の加速性能が得られ
ない可能性がある。 （２）ベーン１３全体が高価なニオブ材で構成されてい
るため、コストが高くなる。
【００１２】本発明は、これらの問題を解決することが
できる超伝導ＲＦＱ加速器およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
できる超伝導ＲＦＱ加速器およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】（第１の手段）本発明に
係る超伝導ＲＦＱ加速器は、ベーン３と、空洞４と、前
記ベーン３を前記空洞４に取付けるステム５とからなる
加速器において、（Ａ）前記ベーン３はベーン先端部３
Ａとベーン本体３Ｂとからなるとともに、前記ベーン先
端部３Ａはニオブバルク材で構成され、（Ｂ）前記ベー
ン本体３Ｂと、空洞４と、ステム５は銅材で構成され、
（Ｃ）前記ベーン本体３と空洞４とステム５は表面にニ
オブ膜を有し、（Ｄ）加速器全体は断熱容器６に納めら
れていることを特徴とする。 （第２の手段）本発明に係る超伝導ＲＦＱ加速器におけ
るベーンは、第１の手段において、ベーン３の表面電流
の大きさを考慮し、表面電流の大きな前記ベーン本体３
Ｂには熱伝導率の良い銅を使用し、表面電流の小さいベ
ーン先端部３Ａには形状的に成膜しにくいことを配慮し
て、ニオブバルクを使用したことを特徴とする。 （第３の手段）本発明に係る超伝導ＲＦＱ加速器の製造
方法は、ベーン先端部３Ａとベーン本体３Ｂとからなる
ベーン３と、空洞４と、前記ベーン３を前記空洞４に取
付けるステム５とからなる加速器の製造方法において、
（Ａ）ニオブバルク材で製作したベーン先端部３Ａと、
銅材で製作したベーン本体３Ｂを、素材の状態で爆着に
より接合して一体化する工程と、（Ｂ）前記工程により
一体化されたベーン３を精密加工してベーン先端部３Ａ
を所定の波形形状にする工程と、（Ｃ）前記ベーン本体
３Ｂを前記ステム５に接合する工程と、（Ｄ）前記ステ
ム５を前記空洞４に接合する工程と（Ｅ）前記接合され
たベーン３と空洞４とステム５をスパッタリング装置に
入れ、前記ベーン３と空洞４とステム５の表面にニオブ
膜を生成する工程とからなることを特徴とする。
係る超伝導ＲＦＱ加速器は、ベーン３と、空洞４と、前
記ベーン３を前記空洞４に取付けるステム５とからなる
加速器において、（Ａ）前記ベーン３はベーン先端部３
Ａとベーン本体３Ｂとからなるとともに、前記ベーン先
端部３Ａはニオブバルク材で構成され、（Ｂ）前記ベー
ン本体３Ｂと、空洞４と、ステム５は銅材で構成され、
（Ｃ）前記ベーン本体３と空洞４とステム５は表面にニ
オブ膜を有し、（Ｄ）加速器全体は断熱容器６に納めら
れていることを特徴とする。 （第２の手段）本発明に係る超伝導ＲＦＱ加速器におけ
るベーンは、第１の手段において、ベーン３の表面電流
の大きさを考慮し、表面電流の大きな前記ベーン本体３
Ｂには熱伝導率の良い銅を使用し、表面電流の小さいベ
ーン先端部３Ａには形状的に成膜しにくいことを配慮し
て、ニオブバルクを使用したことを特徴とする。 （第３の手段）本発明に係る超伝導ＲＦＱ加速器の製造
方法は、ベーン先端部３Ａとベーン本体３Ｂとからなる
ベーン３と、空洞４と、前記ベーン３を前記空洞４に取
付けるステム５とからなる加速器の製造方法において、
（Ａ）ニオブバルク材で製作したベーン先端部３Ａと、
銅材で製作したベーン本体３Ｂを、素材の状態で爆着に
より接合して一体化する工程と、（Ｂ）前記工程により
一体化されたベーン３を精密加工してベーン先端部３Ａ
を所定の波形形状にする工程と、（Ｃ）前記ベーン本体
３Ｂを前記ステム５に接合する工程と、（Ｄ）前記ステ
ム５を前記空洞４に接合する工程と（Ｅ）前記接合され
たベーン３と空洞４とステム５をスパッタリング装置に
入れ、前記ベーン３と空洞４とステム５の表面にニオブ
膜を生成する工程とからなることを特徴とする。
【００１４】すなわち、本発明は、超伝導ＲＦＱ加速器
の製造方法において、ベーン３の製造方法に、爆着、精
密加工、成膜を組み合わせたことを特徴とする。
の製造方法において、ベーン３の製造方法に、爆着、精
密加工、成膜を組み合わせたことを特徴とする。
【００１５】したがって、次のように作用する。 （１）従来の超伝導ＲＦＱ加速器１１では、ベーン本体
１３Ｂと空洞１４とステム１５は高価なニオブ板で製造
されていたため、コストが高くなっていた。
１３Ｂと空洞１４とステム１５は高価なニオブ板で製造
されていたため、コストが高くなっていた。
【００１６】しかし、本発明の超伝導ＲＦＱ加速器１で
は、ベーン本体３Ｂは安価な銅に必要最小限の厚さ（１
μｍ程度）のニオブ膜を成膜するので、コストを低減す
ることが出来る。
は、ベーン本体３Ｂは安価な銅に必要最小限の厚さ（１
μｍ程度）のニオブ膜を成膜するので、コストを低減す
ることが出来る。
【００１７】また、空洞４と、ステム５も銅材で製作し
ているため、材料費を削減し、コストダウンを計ること
ができる。 （２）超伝導ＲＦＱ加速器の構造上の問題により、ベー
ン先端部３Ａは非常に狭隘な場所となってしまい、成膜
の際に膜が生成されにくい危険性があるが、本発明によ
れば、ベーン先端部３Ａのみは、ニオブバルクを爆着に
より取付けているため、そのリスクがなく、健全なベー
ン３を構成することが出来る。 （３）さらに、ベーン先端部３Ａを除いて、熱伝導度の
よい無酸素銅で構成されるので、異常発熱などの擾乱に
よるクエンチに対して、高い安定性を有する。
ているため、材料費を削減し、コストダウンを計ること
ができる。 （２）超伝導ＲＦＱ加速器の構造上の問題により、ベー
ン先端部３Ａは非常に狭隘な場所となってしまい、成膜
の際に膜が生成されにくい危険性があるが、本発明によ
れば、ベーン先端部３Ａのみは、ニオブバルクを爆着に
より取付けているため、そのリスクがなく、健全なベー
ン３を構成することが出来る。 （３）さらに、ベーン先端部３Ａを除いて、熱伝導度の
よい無酸素銅で構成されるので、異常発熱などの擾乱に
よるクエンチに対して、高い安定性を有する。
【００１８】図３は電磁波解析コードを用いて、電界１
８と表面電流１７を計算した図である。 （４）ベーン先端部３Ａは、ニオブバルクとなっている
が、この部分の表面電流１７Ａは、ベーン本体３Ｂの表
面電流１７Ｂと空洞４の表面電流１７Ｃ等に比べ、０．
１〜０．２倍程度であり、発熱量が表面電流の２乗に比
例することを考慮すると、問題にならない。 （５）ベーン先端部３Ａは、ベーン本体３Ｂと一体化し
た後、波状の加工がされるため、従来の成型品に溶接す
るものに比べ、より高精度に仕上げられる。
８と表面電流１７を計算した図である。 （４）ベーン先端部３Ａは、ニオブバルクとなっている
が、この部分の表面電流１７Ａは、ベーン本体３Ｂの表
面電流１７Ｂと空洞４の表面電流１７Ｃ等に比べ、０．
１〜０．２倍程度であり、発熱量が表面電流の２乗に比
例することを考慮すると、問題にならない。 （５）ベーン先端部３Ａは、ベーン本体３Ｂと一体化し
た後、波状の加工がされるため、従来の成型品に溶接す
るものに比べ、より高精度に仕上げられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図１〜図３に示す。
１の実施の形態を図１〜図３に示す。
【００２０】図１は、本発明の超伝導ＲＦＱ加速器の構
成を示す図、図２は、本発明による改良型超伝導ＲＦＱ
加速器の製作方法の説明図、図３は、電磁波解析コード
を用いて、電界と表面電流を計算した図である。
成を示す図、図２は、本発明による改良型超伝導ＲＦＱ
加速器の製作方法の説明図、図３は、電磁波解析コード
を用いて、電界と表面電流を計算した図である。
【００２１】図２に示すベーン先端部３Ａはニオブバル
ク材で作られ、ベーン本体３Ｂは無酸素銅で作られてお
り、これらは、素材の状態で爆着により接合される。
ク材で作られ、ベーン本体３Ｂは無酸素銅で作られてお
り、これらは、素材の状態で爆着により接合される。
【００２２】この一体化された材料を切断、加工し、ベ
ーン先端部３Ａに所定の波状加工を施す。
ーン先端部３Ａに所定の波状加工を施す。
【００２３】その後、ステム５をベーン本体３Ｂに電子
ビーム溶接等により接合し、さらに銅製のステム５と銅
製の空洞４を、やはり電子ビーム溶接等により一体化す
る。この状態で、スパッタリング装置に入れ、ベーン３
と、空洞４とステム５の表面にニオブの膜を生成する
と、超伝導ＲＦＱ加速器１が完成する。
ビーム溶接等により接合し、さらに銅製のステム５と銅
製の空洞４を、やはり電子ビーム溶接等により一体化す
る。この状態で、スパッタリング装置に入れ、ベーン３
と、空洞４とステム５の表面にニオブの膜を生成する
と、超伝導ＲＦＱ加速器１が完成する。
【００２４】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）従来の超伝導ＲＦＱ加速器では、ベーン本体と、
空洞と、ステムは高価なニオブ板で製造されていたた
め、コストが高くなっていたが、本発明超伝導ＲＦＱ加
速器では、ベーン本体と、空洞と、ステムは銅材で製作
しているため、材料費が削減でき、コストダウンを計る
ことができる。 （２）超伝導ＲＦＱ加速器１の構造上の問題により、ベ
ーン先端部は非常に狭隘な場所となってしまい、成膜の
際に膜が生成されにくい危険性があるが、本発明によれ
ば、ベーン先端部のみは、ニオブバルクを爆着により取
付けているため、そのリスクがなく、健全なベーンを構
成することが出来る。 （３）ベーン先端部を除いて、熱伝導度のよい無酸素銅
で構成されるので、異常発熱などの擾乱によるクエンチ
に対して、高い安定性を有する。 （４）ベーン先端部は、ベーン本体と一体化した後、波
状の加工がされるため、従来の成型品に溶接するものに
比べ、より高精度に仕上げることができる。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）従来の超伝導ＲＦＱ加速器では、ベーン本体と、
空洞と、ステムは高価なニオブ板で製造されていたた
め、コストが高くなっていたが、本発明超伝導ＲＦＱ加
速器では、ベーン本体と、空洞と、ステムは銅材で製作
しているため、材料費が削減でき、コストダウンを計る
ことができる。 （２）超伝導ＲＦＱ加速器１の構造上の問題により、ベ
ーン先端部は非常に狭隘な場所となってしまい、成膜の
際に膜が生成されにくい危険性があるが、本発明によれ
ば、ベーン先端部のみは、ニオブバルクを爆着により取
付けているため、そのリスクがなく、健全なベーンを構
成することが出来る。 （３）ベーン先端部を除いて、熱伝導度のよい無酸素銅
で構成されるので、異常発熱などの擾乱によるクエンチ
に対して、高い安定性を有する。 （４）ベーン先端部は、ベーン本体と一体化した後、波
状の加工がされるため、従来の成型品に溶接するものに
比べ、より高精度に仕上げることができる。
【図１】本発明の超伝導ＲＦＱ加速器の構成を示す図。
【図２】本発明の改良型超伝導ＲＦＱ加速器の製作方法
を示す図。
を示す図。
【図３】電磁波解析コードを用いて、電界と表面電流を
計算した図。
計算した図。
【図４】従来の超伝導ＲＦＱ加速器の構成を示す図。
【図５】従来の超伝導ＲＦＱ加速器のベーンの構造を示
す図。
す図。
１ …超伝導ＲＦＱ加速器 ２ …荷電粒子 ３ …ベーン ３Ａ…ベーン先端部 ３Ｂ…ベーン本体 ４ …空洞 ５ …ステム ６ …断熱容器 ７ …高周波電力 １１…超伝導ＲＦＱ加速器 １３…ベーン １３Ａ…ベーン先端部 １３Ｂ…ベーン本体 １４…空洞 １５…ステム １６…断熱容器 １７…表面電流 １８…電界
Claims (3)
- 【請求項１】ベーンと、空洞と、前記ベーンを前記空洞
に取付けるステムとからなる加速器において、（Ａ）前
記ベーンはベーン先端部とベーン本体とからなるととも
に、前記ベーン先端部３Ａはニオブバルク材で構成さ
れ、（Ｂ）前記ベーン本体と、前記空洞と、前記ステム
は銅材で構成され、（Ｃ）前記ベーン本体と前記空洞と
前記ステムは表面にニオブ膜を有し、（Ｄ）加速器全体
は断熱容器に納められていることを特徴とする超伝導Ｒ
ＦＱ加速器。 - 【請求項２】超伝導ＲＦＱ加速器のベーンにおいて、表
面電流の大きなベーン本体には熱伝導率の良い銅を使用
し、表面電流の小さなベーン先端部には形状的に成膜し
にくいことを配慮してニオブバルクを使用したことを特
徴とする請求項１に記載の超伝導ＲＦＱ加速器のベー
ン。 - 【請求項３】ベーン先端部とベーン本体とからなるベー
ンと、空洞と、前記ベーンを前記空洞に取付けるステム
とからなる加速器の製造方法において、（Ａ）ニオブバ
ルク材で製作したベーン先端部と、銅材で製作したベー
ン本体を、素材の状態で爆着により接合して一体化する
工程と、（Ｂ）前記工程により一体化されたベーンを精
密加工して前記ベーン先端部を所定の波形形状にする工
程と、（Ｃ）前記ベーン本体を前記ステムに接合する工
程と、（Ｄ）前記ステムを前記空洞に接合する工程と
（Ｅ）前記接合されたベーンと空洞とステムをスパッタ
リング装置に入れ、前記ベーンと空洞とステムの表面に
ニオブ膜を生成する工程とからなることを特徴とする超
伝導ＲＦＱ加速器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10174843A JP2000012298A (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 超伝導ｒｆｑ加速器およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10174843A JP2000012298A (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 超伝導ｒｆｑ加速器およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012298A true JP2000012298A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=15985636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10174843A Withdrawn JP2000012298A (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 超伝導ｒｆｑ加速器およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000012298A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105050309A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-11 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种弯折翼型射频四极加速器 |
| CN105722297A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-29 | 中国科学院近代物理研究所 | 混合加速聚焦超导腔 |
-
1998
- 1998-06-22 JP JP10174843A patent/JP2000012298A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105050309A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-11 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种弯折翼型射频四极加速器 |
| CN105722297A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-29 | 中国科学院近代物理研究所 | 混合加速聚焦超导腔 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |