JP2000200699A - Charged particle accelerating cavity power coupler - Google Patents
Charged particle accelerating cavity power couplerInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、製作コストを低
減でき、超電導空胴内に誘起される電界の軸対象性を向
上させることができるとともに、組み込み作業における
超電導空胴汚染の心配をなくし、同軸線路部分の構造を
簡素にすることができる荷電粒子加速空胴用パワーカプ
ラに関するものである。The present invention can reduce the manufacturing cost, improve the axial symmetry of the electric field induced in the superconducting cavity, and eliminate the fear of superconducting cavity contamination during the assembly work. The present invention relates to a power coupler for a charged particle accelerating cavity capable of simplifying the structure of a coaxial line portion.
【0002】[0002]
【従来の技術】図14及び図15は従来の超電導空胴共
振器用パワーカプラ及び超電導加速空胴モジュールを示
す構成図、図16は従来の超電導空胴共振器用パワーカ
プラを示す構成図である。このような超電導空胴共振器
用パワーカプラ及び超電導加速空胴モジュールは、例え
ば、MARK S.CHAMPION著“RF INP
UT COUPLERS AND WINDOWS:P
ERFORMANCES,LIMITATIONS’
AND RECENT DEVELOPMENTS”P
roceedings of 7th Worksho
p on Superconductivity,p1
95−221(1995)中のfigure6,7に示
されている。2. Description of the Related Art FIGS. 14 and 15 are structural views showing a conventional superconducting cavity resonator power coupler and a superconducting accelerating cavity module, and FIG. 16 is a structural view showing a conventional superconducting cavity resonator power coupler. Such a superconducting cavity resonator power coupler and a superconducting acceleration cavity module are described in, for example, MARK S.A. "RF INP" by CHAMPION
UT COUPLERS AND WINDOWS: P
ERFORMANES, LIMITATIONS '
AND RECENT DEVELOPMENTS "P
rosedings of 7th Worksho
p on Superconductivity, p1
95-221 (1995).
【0003】図において、1は超電導材Nb板から作ら
れた超電導空胴であり、液体ヘリウムジャケット2の中
に貯えられた液体ヘリウムで臨界温度以下に冷却されて
いる。4は粒子ビーム軌道軸0A(同軸線路)に略垂直
な真空容器、5はビームダクト、11は超電導加速空胴
モジュールの上部に設けられ、外部の外部高周波電源の
発生する高周波を同軸線路へ変換する同軸線路−導波管
変換部、50は同軸線路−導波管変換部11によって同
軸線路に変換された高周波が接続される、ビームダクト
5の側面にあけられたビームダクト側面ポートである。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a superconducting cavity made of a superconducting material Nb plate, which is cooled below a critical temperature by liquid helium stored in a liquid helium jacket 2. 4 is a vacuum vessel substantially perpendicular to the particle beam orbit axis 0A (coaxial line), 5 is a beam duct, 11 is provided above the superconducting accelerating cavity module, and converts a high frequency generated by an external external high frequency power supply to a coaxial line. A coaxial line-to-waveguide converter 50 is a beam duct side port opened to the side of the beam duct 5 to which the high frequency converted into a coaxial line by the coaxial line-waveguide converter 11 is connected.
【0004】次に動作について説明する。超電導材Nb
板から作られた超電導空胴1は、液体ヘリウムジャケッ
ト2の中に貯えられた液体ヘリウムで臨界温度以下に冷
却されている。外部の外部高周波電源の発生する高周波
は導波管で輸送され、超電導加速空胴モジュールの上部
にある同軸線路−導波管変換部11によって同軸線路に
変換され、ビームダクト5の側面にあけられたビームダ
クト側面ポート50に接続される。Next, the operation will be described. Superconducting material Nb
A superconducting cavity 1 made of a plate is cooled below a critical temperature by liquid helium stored in a liquid helium jacket 2. The high frequency generated by an external external high-frequency power source is transported by a waveguide, converted into a coaxial line by a coaxial line-waveguide converter 11 located above the superconducting acceleration cavity module, and opened to the side of the beam duct 5. Beam duct side port 50.
【0005】この同軸線路の内導体をなす棒形アンテナ
10によって、超電導空胴1の内部に高周波電界が励振
され、ビームダクト5に沿って入射される荷電粒子を加
速する。チューナ駆動機構は、ビーム軌道軸0A(同軸
線路)に略垂直な真空容器4のフランジ面を基準にして
ビームダクト5をビーム軸方向に押し引きすることで、
内部の超電導空胴1の長さを調整し、結果的に超電導空
胴1の共振周波数を調整する。ビームダクト5の側面ポ
ートと同軸線路−導波管変換部11の間には、棒形アン
テナ10が内導体をなす同軸線路部分にドーナツ板形状
のセラミック製真空窓が設置され、超電導空胴共振器内
部の超高真空状態を外部の大気から遮断している。A high-frequency electric field is excited inside the superconducting cavity 1 by a rod-shaped antenna 10 serving as an inner conductor of the coaxial line, and accelerates charged particles incident along the beam duct 5. The tuner drive mechanism pushes and pulls the beam duct 5 in the beam axis direction with reference to the flange surface of the vacuum vessel 4 substantially perpendicular to the beam orbit axis 0A (coaxial line).
The length of the internal superconducting cavity 1 is adjusted, and as a result, the resonance frequency of the superconducting cavity 1 is adjusted. Between the side port of the beam duct 5 and the coaxial line-to-waveguide converter 11, a donut plate-shaped ceramic vacuum window is installed in the coaxial line portion where the rod-shaped antenna 10 forms the inner conductor, and the superconducting cavity resonance The ultra-high vacuum inside the chamber is shielded from the outside atmosphere.
【0006】図16は、図14及び図15と同一文献の
figure16に示されたDESYのTESLA T
EST FASILITYで開発中のカップリング係数
調整可能なパワーカプラを示す構成図である。図では粒
子ビーム軌道軸0A(同軸線路)は紙面に垂直方向とな
っており、液体ヘリウムジャケット真空容器などは省略
している。FIG. 16 shows a TESLAT of DESY shown in FIG. 16 of the same document as FIG. 14 and FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a power coupler whose coupling coefficient can be adjusted, which is under development at EST FASILITY. In the figure, the particle beam orbit axis 0A (coaxial line) is perpendicular to the paper surface, and the liquid helium jacket vacuum container and the like are omitted.
【0007】ここでは、棒形アンテナ10のビームダク
ト5に対する挿入量を調整してカプラのカップリング係
数を設定変更可能とするために、同軸線路部分の合計3
箇所にべローズ101が入れられている。これらのベロ
ーズ101の内2つは超電導空胴1の冷却に伴って、ビ
ームダクト5と真空容器4の相対位置が移動することに
対応するための役割を合わせもっており、非常に複雑な
構造となっている。Here, in order to adjust the amount of insertion of the rod-shaped antenna 10 into the beam duct 5 and to enable the setting of the coupling coefficient of the coupler to be changed, a total of three coaxial lines are required.
Bellows 101 is put in the place. Two of these bellows 101 have a role to cope with the relative position of the beam duct 5 and the vacuum vessel 4 moving with the cooling of the superconducting cavity 1, and have a very complicated structure. Has become.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来の荷電粒子加速空
胴用パワーカプラは以上のように構成されているので、
ビームダクト5の側面にあけられたビームダクト側面ポ
ート50から棒形アンテナ10が挿入され、超電導空胴
共振器本体、液体ヘリウムジャケット、ビームダクトな
どの構造が複雑になり、組み立てが容易でないなどの課
題があった。Since the conventional power coupler for a charged particle accelerating cavity is configured as described above,
The rod-shaped antenna 10 is inserted from the beam duct side port 50 opened on the side of the beam duct 5, and the structure of the superconducting cavity resonator body, the liquid helium jacket, the beam duct, etc. becomes complicated, and assembly is not easy. There were challenges.
【0009】また、超電導空胴内に誘起される電界の軸
対称性が悪いなどの課題があった。Further, there is a problem that the axial symmetry of the electric field induced in the superconducting cavity is poor.
【0010】さらに、超電導空胴共振器を真空容器内に
組み込んだ後パワーカプラを取り付ける必要があり、こ
の工程中に超電導空胴共振器内にダストが侵入する恐れ
があるなどの課題があった。Further, it is necessary to attach a power coupler after the superconducting cavity is assembled in the vacuum vessel, and there is a problem that dust may enter the superconducting cavity during this process. .
【0011】さらに、このカプラにカップリング係数調
整の機能を持たせた場合、同軸線路部分の構造が複雑に
なるなどの課題があった。Further, when the coupler has a function of adjusting the coupling coefficient, there is a problem that the structure of the coaxial line portion becomes complicated.
【0012】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、超電導空胴共振器本体、液体ヘリ
ウムジャケット、ビームダクトなどの構造が簡素にな
り、製作コストを低減することができる荷電粒子加速空
胴用パワーカプラを得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the structure of a superconducting cavity resonator body, a liquid helium jacket, a beam duct and the like can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced. An object of the present invention is to obtain a power coupler for a charged particle accelerating cavity.
【0013】また、この発明は、超電導空胴内に誘起さ
れる電界の軸対称性を向上させることができる荷電粒子
加速空胴用パワーカプラを得ることを目的とする。Another object of the present invention is to provide a power coupler for a charged particle accelerating cavity capable of improving axial symmetry of an electric field induced in a superconducting cavity.
【0014】さらに、この発明は、超電導空胴本体にセ
ラミック真空窓を取り付けて封じ切った状態で液体ヘリ
ウムジャケット、真空容器に組み込むことが可能であ
り、組み込み作業における超電導空胴の汚染を防ぐこと
ができる荷電粒子加速空胴用パワーカプラを得ることを
目的とする。Further, according to the present invention, the superconducting cavity main body can be assembled in a liquid helium jacket or a vacuum vessel in a state where a ceramic vacuum window is attached and sealed, thereby preventing contamination of the superconducting cavity during the assembling operation. It is an object of the invention to obtain a power coupler for a charged particle accelerating cavity capable of performing the following.
【0015】さらに、この発明は、このカプラにカップ
リング係数調整の機能を持たせた場合でも、同軸線路部
分の構造を簡素にすることができる荷電粒子加速空胴用
パワーカプラを得ることを目的とする。A further object of the present invention is to provide a power coupler for a charged particle accelerating cavity which can simplify the structure of the coaxial line portion even when the coupler has a function of adjusting a coupling coefficient. And
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子
加速空胴用パワーカプラは、空胴共振器の両端部に1対
のビームダクトを取り付け、このビームダクトの一方を
通して入射された荷電粒子を超電導空胴により高周波電
界で加速し、他方のビームダクトを通して取り出し、ビ
ームダクト部分にビーム軌道軸に沿って空胴共振器の外
部から円筒形状の円筒型アンテナを挿入し、この円筒型
アンテナの内側中空の空間に粒子ビームを通過させ、ビ
ームダクトと円筒型アンテナの間隙から同軸線路を形成
し、外部高周波電源によりこの同軸線路を空胴共振器の
外部で導波管に接続するようにしたものである。In a power coupler for a charged particle accelerating cavity according to the present invention, a pair of beam ducts are attached to both ends of a cavity resonator, and charged particles incident through one of the beam ducts. Is accelerated by a high-frequency electric field by a superconducting cavity, taken out through the other beam duct, and a cylindrical antenna is inserted into the beam duct from the outside of the cavity resonator along the beam orbit axis. The coaxial line was formed from the gap between the beam duct and the cylindrical antenna by passing the particle beam through the inner hollow space, and this coaxial line was connected to the waveguide outside the cavity resonator by an external high-frequency power supply. Things.
【0017】この発明に係る荷電粒子加速空胴用パワー
カプラは、超電導材板から作られた電導空胴共振器を囲
み超電導空胴の冷却を行う液体ヘリウム槽を真空容器に
より囲み、超電導空胴共振器の両端部に取り付けられた
一対のビームダクトにより、一方に入射された荷電粒子
を超電導空胴内の高周波電界で加速した後、他方を通し
て取り出し、ビームダクト部分に粒子ビーム軌道軸に沿
って真空容器の外部から挿入された円筒形状の円筒型ア
ンテナの内側中空の同軸線路に粒子ビームを通過させ、
外部高周波電源により同軸線路を空胴共振器の外部で導
波管に接続するようにしたものである。A power coupler for a charged particle accelerating cavity according to the present invention surrounds a conducting cavity resonator made of a superconducting material plate and surrounds a liquid helium tank for cooling the superconducting cavity by a vacuum vessel. By a pair of beam ducts attached to both ends of the resonator, charged particles incident on one side are accelerated by a high-frequency electric field in the superconducting cavity, then taken out through the other, and along the particle beam orbit axis in the beam duct part Pass the particle beam through the hollow coaxial line inside the cylindrical cylindrical antenna inserted from the outside of the vacuum vessel,
The coaxial line is connected to the waveguide outside the cavity resonator by an external high-frequency power supply.
【0018】この発明に係る荷電粒子加速空胴用パワー
カプラは、インピーダンス変換器により、円筒型アンテ
ナの同軸線路のインピーダンスとこの円筒型アンテナの
同軸線路に接続された導波管のインピーダンスとを、外
部高周波電源の出力線路である導波管のインピーダンス
と異なった数値に設定するようにしたものである。In the power coupler for a charged particle accelerating cavity according to the present invention, the impedance of the coaxial line of the cylindrical antenna and the impedance of the waveguide connected to the coaxial line of the cylindrical antenna are determined by the impedance converter. This is set to a value different from the impedance of the waveguide which is the output line of the external high-frequency power supply.
【0019】この発明に係る荷電粒子加速空胴用パワー
カプラは、ビームダクトの全部または一部、もしくは円
筒型アンテナの全部または一部をベローズ構造とし、ベ
ローズ構造の伸び縮みを調整することでビームダクト内
への円筒型アンテナの挿入量を調整するアンテナ挿入量
調整機構を設け、超電導空胴共振器と円筒型アンテナと
の結合係数を調整するようにしたものである。In the power coupler for a charged particle accelerating cavity according to the present invention, all or a part of a beam duct or all or a part of a cylindrical antenna has a bellows structure, and a beam is adjusted by adjusting expansion and contraction of the bellows structure. An antenna insertion amount adjusting mechanism for adjusting an insertion amount of a cylindrical antenna into a duct is provided to adjust a coupling coefficient between a superconducting cavity resonator and a cylindrical antenna.
【0020】この発明に係る荷電粒子加速空胴用パワー
カプラは、外部高周波電源からみた超電導空胴側のイン
ピーダンスをインピーダンス変換器により調整し同調条
件を調整するようにしたものである。In the power coupler for a charged particle accelerating cavity according to the present invention, the impedance on the superconducting cavity side as viewed from the external high frequency power supply is adjusted by an impedance converter to adjust the tuning condition.
【0021】この発明に係る荷電粒子加速空胴用パワー
カプラは、粒子ビーム軌道軸から導波管への接続部分の
近傍にセラミック真空窓を設けたものである。A charged particle accelerating cavity power coupler according to the present invention is provided with a ceramic vacuum window near a connecting portion from a particle beam orbit axis to a waveguide.
【0022】この発明に係る荷電粒子加速空胴用パワー
カプラは、チューナ駆動機構によりチューナ動作と同期
して円筒型アンテナの挿入量を再調整し、チューナによ
る超電導空胴の変形に伴うカップリング係数を一定にす
るようにしたものである。In the power coupler for a charged particle accelerating cavity according to the present invention, the insertion amount of the cylindrical antenna is readjusted in synchronism with the tuner operation by the tuner driving mechanism, and the coupling coefficient accompanying the deformation of the superconducting cavity by the tuner. Is set to be constant.
【0023】この発明に係る荷電粒子加速空胴用パワー
カプラは、円筒型アンテナを空気または水またはこれに
類する冷却媒体によって冷却するようにしたものであ
る。In the power coupler for a charged particle accelerating cavity according to the present invention, a cylindrical antenna is cooled by air or water or a similar cooling medium.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による荷
電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成図であり、図
において、1Aは5連のセルからなり、両端にビームダ
クト5A,5Bがつけられた超電導空胴、2Aは超電導
空胴1Aの部分を囲み臨界温度以下に冷却される液体ヘ
リウムジャケットであり、熱シールド3Aで囲まれ全体
は断熱のための真空容器4Aに納められる。6Aはビー
ムダクト5Bのついたフランジと真空容器壁との距離を
調整するチューナ駆動機構である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a power coupler for a charged particle accelerating cavity according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 1A is composed of five cells, and a superconducting device has beam ducts 5A and 5B at both ends. The cavity 2A is a liquid helium jacket that surrounds the superconducting cavity 1A and is cooled to a critical temperature or lower, and is surrounded by a heat shield 3A and is entirely housed in a vacuum container 4A for heat insulation. 6A is a tuner drive mechanism for adjusting the distance between the flange provided with the beam duct 5B and the vacuum vessel wall.
【0025】次に動作について説明する。5連のセルか
らなる超電導空胴1Aの両端にビームダクト5A,5B
がつけられ、超電導空胴1Aの部分は液体ヘリウムジャ
ケット2Aで囲まれて臨界温度以下に冷却される。そし
て、液体ヘリウムジャケット2Aは熱シールド3Aで囲
まれ全体は断熱のための真空容器4Aに納められる。図
中、右側のビームダクト5Aはフランジを介して真空容
器4Aに固定され、このビームダクト5Aに液体ヘリウ
ムジャケット2Aの右端も固定されている。左側のビー
ムダクト5Bはフランジとベローズ8Aを介して真空容
器4Aに接続され、このビームダクト5Bに液体ヘリウ
ムジャケット2Aの左端も固定されている。Next, the operation will be described. Beam ducts 5A and 5B are provided at both ends of a superconducting cavity 1A comprising five cells.
The portion of the superconducting cavity 1A is surrounded by a liquid helium jacket 2A and cooled to a temperature below the critical temperature. The liquid helium jacket 2A is surrounded by a heat shield 3A, and the whole is contained in a vacuum container 4A for heat insulation. In the figure, the right beam duct 5A is fixed to the vacuum vessel 4A via a flange, and the right end of the liquid helium jacket 2A is also fixed to the beam duct 5A. The left beam duct 5B is connected to the vacuum vessel 4A via a flange and a bellows 8A, and the left end of the liquid helium jacket 2A is also fixed to the beam duct 5B.
【0026】チューナ駆動機構6Aはビームダクト5B
のついたフランジと真空容器壁との距離を調整すること
で、超電導空胴1Aの長さをコントーロールし、超電導
空胴1Aの共振周波数を調整する。液体ヘリウムジャケ
ット2Aは中間にベローズ9Aを挿入しており、超電導
空胴1Aの長さの変化に対応できるように構成されてい
る。ビームダクト5Aの左側からは円筒型アンテナ10
0Aを同心円上に挿入する。この円筒型アンテナ100
Aを内導体とし、ビームダクト5A,5Bを外導体とす
る同軸線路から超電導空胴1Aの内部に高周波電力が供
給され、超電導空胴1A内に高周波電界が励振される。The tuner drive mechanism 6A includes a beam duct 5B
By adjusting the distance between the flanged box and the vacuum vessel wall, the length of the superconducting cavity 1A is controlled, and the resonance frequency of the superconducting cavity 1A is adjusted. The liquid helium jacket 2A has a bellows 9A inserted in the middle, and is configured to cope with a change in the length of the superconducting cavity 1A. From the left side of the beam duct 5A, a cylindrical antenna 10
Insert 0A on the concentric circle. This cylindrical antenna 100
High-frequency power is supplied into the superconducting cavity 1A from a coaxial line having A as an inner conductor and beam ducts 5A and 5B as outer conductors, and a high-frequency electric field is excited in the superconducting cavity 1A.
【0027】この同軸線路は真空容器4Aの外側におか
れた同軸管−導波管変換部101Aによって導波管10
2Aに変換され、外部高周波電源7Aからくる導波管1
02Aに接続される。ビームダクト5B側から入射した
荷電粒子は超電導空胴1Aにより図中右方向に加速さ
れ、ビームダクト5A側に進行するが、円筒型アンテナ
100Aの内側を通過して超電導空胴1A外に取り出さ
れる。This coaxial line is converted into a waveguide 10 by a coaxial tube-to-waveguide converter 101A placed outside the vacuum vessel 4A.
Waveguide 1 converted to 2A and coming from external high frequency power supply 7A
02A. Charged particles incident from the beam duct 5B are accelerated rightward in the figure by the superconducting cavity 1A and proceed to the beam duct 5A side, but pass through the inside of the cylindrical antenna 100A and are taken out of the superconducting cavity 1A. .
【0028】上記の説明では図中荷電粒子の進行方向を
右からとしたが、反対方向にビームを通過させても良
い。また、本実施の形態1では超電導加速空胴モジュー
ルの場合を説明したが、液体ヘリウムジャケット2A、
断熱の真空容器4Aなどの不要な常電導の加速空胴にお
いても、上記の超電導空胴に使用したビームダクト5
A,5Bと円筒型アンテナ100Aを同様の形態で取り
付けることにより、常電導加速空胴内に高周波電界を励
振することができる。In the above description, the traveling direction of the charged particles in the figure is from the right, but the beam may pass in the opposite direction. Further, in the first embodiment, the case of the superconducting acceleration cavity module has been described, but the liquid helium jacket 2A,
The beam duct 5 used for the superconducting cavity described above can be used for an unnecessary normal conducting accelerating cavity such as an insulated vacuum vessel 4A.
By mounting A and 5B and cylindrical antenna 100A in the same manner, a high-frequency electric field can be excited in the normal conduction acceleration cavity.
【0029】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、超電導空胴共振器本体、液体ヘリウムジャケット、
ビームダクトなどの構造が簡素になり、製作コストを低
減することができるとともに、このカプラにカップリン
グ係数調整の機能を持たせた場合でも、同軸線路部分の
構造を簡素にすることができるなどの効果が得られる。As described above, according to the first embodiment, the superconducting cavity resonator body, the liquid helium jacket,
The structure of the beam duct, etc. is simplified, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, even if this coupler has the function of adjusting the coupling coefficient, the structure of the coaxial line can be simplified. The effect is obtained.
【0030】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2による荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成
図であり、図において、実施の形態1と同一の符号につ
いては、同一または類似するため説明を省略する。円筒
型アンテナ100Cでは円筒の内外径を大きくし、荷電
粒子の通過することのできるアパーチャを広げている。
ビームダクト5A,5Bの口径を大きくし、円筒型アン
テナ100Cの口径を大きくすると、両者の作る同軸線
路のインピーダンスは下がり、これに対応させてインピ
ーダンスを下げた導波管102Cに変換するための同軸
管−導波管変換部101Cを使用している。このとき導
波管102Cのインピーダンスは外部高周波電源7Aの
出力に接続されている導波管102Aとインピーダンス
が異なる数値となるので、両者の間にインピーダンス変
換器201Cを挿入している。Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a configuration diagram showing a charged particle accelerating cavity power coupler according to a second embodiment of the present invention. In the cylindrical antenna 100C, the inner and outer diameters of the cylinder are increased, and the aperture through which charged particles can pass is widened.
When the diameter of the beam ducts 5A and 5B is increased and the diameter of the cylindrical antenna 100C is increased, the impedance of the coaxial line formed by the two is reduced, and the coaxial line for converting the impedance into the waveguide 102C whose impedance is reduced correspondingly. A tube-waveguide conversion unit 101C is used. At this time, since the impedance of the waveguide 102C is different from the impedance of the waveguide 102A connected to the output of the external high-frequency power supply 7A, the impedance converter 201C is inserted between the two.
【0031】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、実施の形態1の効果の他に超電導空胴1A内に誘起
される電界の軸対称性を向上させることができるなどの
効果が得られる。As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, effects such as improvement of the axial symmetry of the electric field induced in superconducting cavity 1A can be obtained. can get.
【0032】実施の形態3.図3はこの発明の実施の形
態3による荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成
図であり、実施の形態1及び実施の形態2と同一の符号
については、同一または類似するため説明を省略する。
円筒型アンテナ100Aと同軸管−導波管変換部101
Aとからなる一体の構造体をベローズ301Aを介して
真空容器4Aに接続し、アンテナ挿入量調整機構302
Aによって、円筒型アンテナ100Aのビームダクト5
Aに対する挿入量を調整可能としている。Embodiment 3 FIG. FIG. 3 is a configuration diagram showing a charged particle accelerating cavity power coupler according to Embodiment 3 of the present invention. The same reference numerals as those in Embodiment 1 and Embodiment 2 are the same or similar, and therefore, description thereof will be omitted. I do.
Cylindrical antenna 100A and coaxial waveguide-waveguide converter 101
A is connected to the vacuum container 4A via the bellows 301A, and the antenna insertion amount adjusting mechanism 302
A, the beam duct 5 of the cylindrical antenna 100A
The insertion amount for A can be adjusted.
【0033】次に動作について説明する。超電導空胴1
Aに対する入力回路(円筒型アンテナ100A、導波管
102A、外部高周波電源7A)のカップリング係数が
調整可能となる。同軸管−導波管変換部101Aが動く
ことによる超電導加速空胴モジュール外のビームダクト
5A,5B及び、導波管102Aに対する相対位置の変
化はベローズ303A及び304Aにより吸収する構造
としている。Next, the operation will be described. Superconducting cavity 1
The coupling coefficient of the input circuit (cylindrical antenna 100A, waveguide 102A, external high frequency power supply 7A) to A can be adjusted. A change in the relative position with respect to the beam ducts 5A and 5B outside the superconducting acceleration cavity module and the waveguide 102A due to the movement of the coaxial waveguide-waveguide converter 101A is absorbed by bellows 303A and 304A.
【0034】また、図4はこの発明の実施の形態3によ
る他の荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成図で
あり、実施の形態1から3と同一の符号については、同
一または類似するため説明を省略する。4連のセルから
なる2つの超電導空胴1A,1Bをビームダクト5Cを
介して接続し、1体の液体ヘリウムジャケット2B、熱
シールド3B、真空容器4Bに組み込んでいる。ビーム
ダクト5Cは撓みの発生を押さえるために、液体ヘリウ
ムジャケット2Bから固定される。FIG. 4 is a configuration diagram showing another charged particle accelerating cavity power coupler according to Embodiment 3 of the present invention. The same reference numerals as those in Embodiments 1 to 3 denote the same or similar parts. Therefore, the description is omitted. Two superconducting cavities 1A and 1B each composed of four cells are connected via a beam duct 5C, and are incorporated in one liquid helium jacket 2B, heat shield 3B, and vacuum vessel 4B. The beam duct 5C is fixed from the liquid helium jacket 2B in order to suppress the occurrence of bending.
【0035】各超電導空胴1A,1Bのチューナ駆動機
構6A,6Bとパワーカプラ機構(円筒型アンテナ10
0A,100B、同軸管−導波管変換部101A,10
1B、導波管102A,102B、アンテナ挿入量調整
機構302A,302Bなど)は、超電導空胴1A,1
B毎の両側にそれぞれにまとめて配置している。本実施
の形態3では2つの超電導空胴1A,1Bを接続した場
合の例であるが、1つの超電導空胴1A,1Bからなる
場合でも左右どちらかの片側にチューナ駆動機構6A,
6Bとパワーカプラ機構をまとめて配置してもよい。The tuner driving mechanisms 6A and 6B of the superconducting cavities 1A and 1B and the power coupler mechanism (the cylindrical antenna 10)
0A, 100B, coaxial waveguide-waveguide converter 101A, 10
1B, waveguides 102A and 102B, antenna insertion amount adjusting mechanisms 302A and 302B) are superconducting cavities 1A and 1B.
B are collectively arranged on both sides. The third embodiment is an example in which two superconducting cavities 1A and 1B are connected. However, even when one superconducting cavity 1A and 1B is used, the tuner driving mechanism 6A,
6B and the power coupler mechanism may be arranged together.
【0036】さらに、図5はこの発明の実施の形態3に
よる他の荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成図
であり、実施の形態1から実施の形態3と同一の符号に
ついては、同一または類似するため説明を省略する。実
施の形態2で示した円筒型アンテナ100C及び同軸管
−導波管変換部101Cからなる構造体と真空容器4A
に対してベローズ301Aを介して接続し、アンテナ挿
入量調整機構302Aによりカップリング係数を調整す
る。FIG. 5 is a block diagram showing another charged particle accelerating cavity power coupler according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in the first to third embodiments denote the same parts. Or, the description is omitted because it is similar. The structure composed of the cylindrical antenna 100C and the coaxial waveguide-waveguide converter 101C shown in the second embodiment and the vacuum vessel 4A
Are connected via a bellows 301A, and the coupling coefficient is adjusted by an antenna insertion amount adjusting mechanism 302A.
【0037】以上のように、この実施の形態3によれ
ば、実施の形態1の効果の他に超電導空胴1A内に誘起
される電界の軸対称性を向上させることができるなどの
効果が得られる。As described above, according to the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, effects such as improvement of the axial symmetry of the electric field induced in superconducting cavity 1A can be obtained. can get.
【0038】実施の形態4.図6はこの発明の実施の形
態4による荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成
図であり、実施の形態1から実施の形態3と同一の符号
については、同一または類似するため説明を省略する。
実施の形態3では円筒型アンテナ100Dのビームダク
トに対する挿入量を調整することにより、超電導空胴1
Aと外部高周波電源7A側のカップリングを調整した
が、図6では外部高周波電源7Aに接続された導波管1
02Aと同軸管−導波管変換部101Dに接続された導
波管102Dの途中にインピーダンス変換器401Dを
挿入する。Embodiment 4 FIG. FIG. 6 is a configuration diagram showing a charged particle accelerating cavity power coupler according to Embodiment 4 of the present invention. The same reference numerals as those in Embodiments 1 to 3 are the same or similar, and therefore description thereof is omitted. I do.
In the third embodiment, the superconducting cavity 1 is adjusted by adjusting the insertion amount of the cylindrical antenna 100D into the beam duct.
A and the coupling between the external high-frequency power source 7A were adjusted, but in FIG.
The impedance converter 401D is inserted in the middle of the waveguide 102D connected to the coaxial waveguide-waveguide converter 101D and the coaxial waveguide-waveguide converter 101D.
【0039】次に動作について説明する。インピーダン
ス変換器401Dは、導波管102Aのインピーダンス
に対して導波管102Dのインピーダンスを変換する。
この変換比を変化させることで外部高周波電源7Aから
みた超電導空胴1Aのインピーダンスを調整し、実効的
に超電導空胴1Aと外部高周波電源7A側とのカップリ
ング係数を調整する。例えば、超電導空胴1Aの場合、
超電導空胴1Aのインピーダンスは超電導空胴1Aで加
速する荷電粒子の電流値におよそ逆比例する。インピー
ダンス変換器401Dからみた超電導空胴1A側のイン
ピーダンスをZ(I)、導波管102Aのインピーダン
スがZo であるとき、インピーダンス変換器401Dの
入力電圧Vin(外部高周波電源7A側)と出力電圧V
out (超電導空胴1A側)の昇圧比Tを T=Vout /Vin=(Z(I)/Zo )2 とするように調整することにより、外部高周波電源7A
側からは超電導空胴1A側が常に整合がとれている状態
を実現できる。Next, the operation will be described. The impedance converter 401D converts the impedance of the waveguide 102D into the impedance of the waveguide 102A.
By changing the conversion ratio, the impedance of the superconducting cavity 1A viewed from the external high-frequency power supply 7A is adjusted, and the coupling coefficient between the superconducting cavity 1A and the external high-frequency power supply 7A is effectively adjusted. For example, in the case of the superconducting cavity 1A,
The impedance of the superconducting cavity 1A is approximately inversely proportional to the current value of the charged particles accelerated by the superconducting cavity 1A. The impedance of the impedance converter 401D viewed superconducting cavity 1A side Z (I), when the impedance of the waveguide 102A is Z o, the input voltage V in of the impedance converter 401D (external RF power source 7A side) and the output Voltage V
out by adjusting to the step-up ratio T of (superconducting cavity 1A side) T = V out / V in = (Z (I) / Z o) 2, an external high frequency power source 7A
From the side, a state where the superconducting cavity 1A side is always in alignment can be realized.
【0040】以上のように、この実施の形態4によれ
ば、実施の形態1の効果の他に超電導空胴1A内に誘起
される電界の軸対称性を向上させることができるなどの
効果が得られる。As described above, according to the fourth embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, effects such as improvement of the axial symmetry of the electric field induced in superconducting cavity 1A can be obtained. can get.
【0041】実施の形態5.図7はこの発明の実施の形
態5による荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成
図であり、実施の形態1から実施の形態4と同一の符号
については、同一または類似するため説明を省略する。
円筒型アンテナ100A及び同軸管−導波管変換部10
1Aは、ビームダクト5Aの軸上に取り付けられている
ので、これらの部品を取り付けたままの状態で、液体ヘ
リウムジャケット2Aや真空容器4Aへの組み込みを行
うことができる。したがって、これらの部品の近傍にセ
ラミック真空窓501Aを取り付けていれば、真空を封
じた状態で上記組み込み作業を行うことが可能であり、
作業中における高周波入カポートからの超電導空胴1A
内部への汚染の心配をする必要がない。Embodiment 5 FIG. FIG. 7 is a configuration diagram showing a charged particle accelerating cavity power coupler according to a fifth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in the first to fourth embodiments are the same or similar, and therefore description thereof is omitted. I do.
Cylindrical antenna 100A and coaxial waveguide-waveguide converter 10
Since 1A is mounted on the axis of the beam duct 5A, it can be incorporated into the liquid helium jacket 2A or the vacuum vessel 4A with these parts still mounted. Therefore, if the ceramic vacuum window 501A is attached in the vicinity of these components, the above-mentioned assembling work can be performed with the vacuum sealed.
Superconducting cavity 1A from high-frequency input port during work
There is no need to worry about internal contamination.
【0042】以上のように、この実施の形態5によれ
ば、実施の形態1の効果の他に、組み込み作業における
超電導空胴の汚染を心配することがないなどの効果が得
られる。As described above, according to the fifth embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, there can be obtained an effect of not worrying about contamination of the superconducting cavity during the assembling work.
【0043】図7では同軸管−導波管変換部101Aの
内部に円筒形状のセラミック真空窓501Aを設置して
いる。この配置の場合、左側から入射される荷電粒子軌
道(粒子ビーム軌道軸0A)からセラミック真空窓50
1Aを直接見込むことがなく、加速する主粒子荷電粒子
の直接的な衝突や、超電導空胴1A内部での散乱粒子に
よるセラミック真空窓501Aへのダメージを回避でき
るなどの効果が得られる。In FIG. 7, a cylindrical ceramic vacuum window 501A is provided inside the coaxial waveguide-waveguide converter 101A. In the case of this arrangement, the charged particle trajectory (particle beam trajectory axis 0A) incident from the left side moves the ceramic vacuum window 50
Effects such as direct collision of the main particle charged particles to be accelerated and damage to the ceramic vacuum window 501A due to scattered particles inside the superconducting cavity 1A can be obtained without directly expecting 1A.
【0044】また、図8はこの発明の実施の形態5によ
るその他の荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成
図であり、円筒型のセラミック真空窓501Aを実施の
形態3の荷電粒子加速空胴用パワーカプラに適用したも
のである。FIG. 8 is a block diagram showing another charged particle accelerating cavity power coupler according to the fifth embodiment of the present invention, in which a cylindrical ceramic vacuum window 501A is connected to the charged particle accelerating cavity of the third embodiment. This is applied to a power coupler for a trunk.
【0045】さらに、図9はこの発明の実施の形態5に
よるその他の荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構
成図であり、ここでは、円筒型アンテナ100Aとビー
ムダクト5Aの間隙の同軸線路部分にドーナッツ円盤形
状のセラミック真空窓501Aを設置している。この配
置の場合、入力される高周波の電界が同軸線路の軸に垂
直な放射方向を向いているため、セラミック真空窓50
1Aの表面に対して垂直に入射する電界の成分が小さ
く、マルチパクタリングなどの高周波電界で共鳴加速さ
れる電子のセラミック真空窓501Aへのダメージを回
避できる。この場合、荷電粒子などによるセラミック真
空窓501Aのダメージを回避するため、荷電粒子は図
中右から左に進行することが望ましい。FIG. 9 is a structural view showing another power coupler for a charged particle accelerating cavity according to the fifth embodiment of the present invention. Here, a coaxial line portion in a gap between the cylindrical antenna 100A and the beam duct 5A is shown. A ceramic vacuum window 501A in the shape of a donut disk is installed at the bottom. In this arrangement, the input high-frequency electric field is directed in the radiation direction perpendicular to the axis of the coaxial line.
The component of the electric field perpendicularly incident on the surface of 1A is small, and it is possible to avoid damage to the ceramic vacuum window 501A by electrons that are resonantly accelerated by a high-frequency electric field such as multipactoring. In this case, in order to avoid damage to the ceramic vacuum window 501A due to charged particles or the like, the charged particles desirably travel from right to left in the figure.
【0046】さらに、図10はこの発明の実施の形態5
によるその他の荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す
構成図であり、円筒型のセラミック真空窓501Aを実
施の形態3の荷電粒子加速空胴用パワーカプラに適用し
たものである。ベローズ301Aと同軸管−導波管変換
部101Cの間にセラミック真空窓501Aを設置して
いる。FIG. 10 shows a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram showing another charged particle-accelerated cavity power coupler according to the present invention, in which a cylindrical ceramic vacuum window 501A is applied to the charged particle-accelerated cavity power coupler of the third embodiment. A ceramic vacuum window 501A is provided between the bellows 301A and the coaxial waveguide-waveguide converter 101C.
【0047】さらに、図11はこの発明の実施の形態5
によるその他の荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す
構成図であり、ここでは、同軸管−導波管変換部101
Aと導波管102Aの間に導波管用のセラミック真空窓
501Aを設置している。この配置の場合、セラミック
真空窓501Aが破損した場合の交換作業を比較的容易
に行えるなどの効果が得られる。FIG. 11 shows a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing another charged particle accelerating cavity power coupler according to the present invention.
A ceramic vacuum window 501A for the waveguide is provided between A and the waveguide 102A. In the case of this arrangement, an effect is obtained that the replacement operation when the ceramic vacuum window 501A is damaged can be performed relatively easily.
【0048】実施の形態6.図12はこの発明の実施の
形態6による荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構
成図であり、図において、実施の形態1から実施の形態
5と同一の符号については、同一または類似するため説
明を省略する。実施の形態3と同様に、チューナ駆動機
構6A,6Bと、パワーカプラ機構を同一の端部にまと
めて配置した場合、チューナ駆動機構6A,6Bによっ
て円筒型アンテナ100A,100Bの挿入量も変化す
る。そこで、図12では、チューナ駆動機構601A,
601Bから出力するチューナ位置設定信号A,Bを一
部分岐し、演算器602A,602Bで処理し、アンテ
ナ挿入量設定信号A,Bとしてチューナ駆動機構6A,
6Bにおける円筒型アンテナ100A,100Bの挿入
量補正を行う。これによってチューナ駆動時に円筒型ア
ンテナ100A,100Bのカップリング係数を一定に
保つように動作させている。Embodiment 6 FIG. FIG. 12 is a configuration diagram showing a charged particle accelerating cavity power coupler according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in Embodiments 1 to 5 denote the same or similar parts. Description is omitted. Similarly to the third embodiment, when the tuner driving mechanisms 6A and 6B and the power coupler mechanism are collectively arranged at the same end, the insertion amounts of the cylindrical antennas 100A and 100B are changed by the tuner driving mechanisms 6A and 6B. . Therefore, in FIG. 12, the tuner driving mechanism 601A,
Tuner position setting signals A and B output from 601B are partially branched, processed by arithmetic units 602A and 602B, and used as tuner driving mechanisms 6A and 6B as antenna insertion amount setting signals A and B.
The insertion amounts of the cylindrical antennas 100A and 100B in 6B are corrected. Thus, the operation is performed so as to keep the coupling coefficient of the cylindrical antennas 100A and 100B constant when the tuner is driven.
【0049】以上のように、この実施の形態6によれ
ば、カップリング係数調整の機能を持たせた場合でも、
同軸線路部分の構造を簡素にすることができるなどの効
果が得られる。As described above, according to the sixth embodiment, even when the function of adjusting the coupling coefficient is provided,
The effect that the structure of a coaxial line part can be simplified can be obtained.
【0050】実施の形態7.図13はこの発明の実施の
形態7による荷電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構
成図であり、図において、実施の形態1から実施の形態
6と同一の符号については、同一または類似するため説
明を省略する。図13では円筒型アンテナ100Aの内
部に往復の冷却用経路を設け、循環ポンプ703Aによ
り加圧された冷却材を冷却水入口701Aから供給し、
冷却水出口702Aから取り出し、循環させている。円
筒型アンテナ100Aの表面でのジュール発熱による熱
量は、冷却材によって超電導加速空胴モジュールの外部
に運ばれ、熱交換器704Aによって冷却材循環ループ
の外部に取り出される。なお、冷却材としては例えば
水、フロン、空気、窒素などが適している。Embodiment 7 FIG. FIG. 13 is a configuration diagram showing a charged particle accelerating cavity power coupler according to Embodiment 7 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in Embodiments 1 to 6 denote the same or similar parts. Description is omitted. In FIG. 13, a reciprocating cooling path is provided inside the cylindrical antenna 100A, and a coolant pressurized by the circulation pump 703A is supplied from a cooling water inlet 701A,
It is taken out from the cooling water outlet 702A and circulated. The amount of heat due to Joule heat generated on the surface of the cylindrical antenna 100A is carried by the coolant to the outside of the superconducting acceleration cavity module, and is taken out of the coolant circulation loop by the heat exchanger 704A. Note that, for example, water, chlorofluorocarbon, air, and nitrogen are suitable as the coolant.
【0051】以上のように、この実施の形態7によれ
ば、超電導空胴1A側の円筒型アンテナ100Aの発熱
による温度上昇を抑制することができるなどの効果が得
られる。As described above, according to the seventh embodiment, effects such as suppression of temperature rise due to heat generation of cylindrical antenna 100A on superconducting cavity 1A can be obtained.
【0052】[0052]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、空胴
共振器の両端部に1対のビームダクトを取り付け、この
ビームダクトの一方を通して入射された荷電粒子を超電
導空胴により高周波電界で加速し、他方のビームダクト
を通して取り出し、ビームダクト部分にビーム軌道軸に
沿って空胴共振器の外部から円筒形状の円筒型アンテナ
を挿入し、この円筒型アンテナの内側中空の空間に粒子
ビームを通過させ、ビームダクトと円筒型アンテナの間
隙から同軸線路を形成し、外部高周波電源によりこの同
軸線路を空胴共振器の外部で導波管に接続するように構
成したので、超電導空胴共振器本体、液体ヘリウムジャ
ケット、ビームダクトなどの構造が簡素になり、製作コ
ストを低減することができる効果がある。As described above, according to the present invention, a pair of beam ducts are attached to both ends of a cavity resonator, and charged particles incident through one of the beam ducts are subjected to a high-frequency electric field by a superconducting cavity. Then, take out through the other beam duct, insert a cylindrical cylindrical antenna from the outside of the cavity resonator along the beam orbit axis into the beam duct part, and insert the particle beam into the hollow space inside this cylindrical antenna. And a coaxial line is formed from the gap between the beam duct and the cylindrical antenna, and this coaxial line is connected to the waveguide outside the cavity resonator by an external high-frequency power supply. The structure of the vessel body, the liquid helium jacket, the beam duct, and the like is simplified, and the production cost can be reduced.
【0053】この発明によれば、超電導材板から作られ
た超電導空胴共振器を囲み超電導空胴の冷却を行う液体
ヘリウム槽を真空容器により囲み、超電導空胴共振器の
両端部に取り付けられた一対のビームダクトにより、一
方に入射された荷電粒子を超電導空胴内の高周波電界で
加速した後、他方を通して取り出し、ビームダクト部分
に粒子ビーム軌道軸に沿って真空容器の外部から挿入さ
れた円筒形状の円筒型アンテナの内側中空の同軸線路に
粒子ビームを通過させ、外部高周波電源により同軸線路
を空胴共振器の外部で導波管に接続するように構成した
ので、超電導空胴共振器本体、液体ヘリウムジャケッ
ト、ビームダクトなどの構造が簡素になり、製作コスト
を低減することができる効果がある。According to the present invention, the liquid helium tank surrounding the superconducting cavity made of the superconducting material plate and cooling the superconducting cavity is surrounded by the vacuum vessel, and is attached to both ends of the superconducting cavity. The charged particles incident on one side are accelerated by a high-frequency electric field in the superconducting cavity by the pair of beam ducts, then taken out through the other, and inserted into the beam duct along the particle beam orbit axis from outside the vacuum vessel. The particle beam passes through the hollow coaxial line inside the cylindrical cylindrical antenna, and the coaxial line is connected to the waveguide outside the cavity resonator by an external high-frequency power supply. The structure of the main body, the liquid helium jacket, the beam duct and the like is simplified, and there is an effect that the manufacturing cost can be reduced.
【0054】この発明によれば、インピーダンス変換器
により、円筒型アンテナの同軸線路のインピーダンスと
この円筒型アンテナの同軸線路に接続された導波管のイ
ンピーダンスとを、外部高周波電源の出力線路である導
波管のインピーダンスと異なった数値に設定するように
構成したので、超電導空胴内に誘起される電界の軸対称
性を向上させることができる効果がある。According to the present invention, the impedance converter converts the impedance of the coaxial line of the cylindrical antenna and the impedance of the waveguide connected to the coaxial line of the cylindrical antenna into the output line of the external high-frequency power supply. Since the impedance is set to a value different from the impedance of the waveguide, there is an effect that the axial symmetry of the electric field induced in the superconducting cavity can be improved.
【0055】この発明によれば、ビームダクトの全部ま
たは一部、もしくは円筒型アンテナの全部または一部を
ベローズ構造とし、ベローズ構造の伸び縮みを調整する
ことでビームダクト内への円筒型アンテナの挿入量を調
整するアンテナ挿入量調整機構を設け、超電導空胴共振
器と円筒型アンテナとの結合係数を調整するように構成
したので、超電導空胴内に誘起される電界の軸対称性を
向上させることができる効果がある。According to the present invention, the whole or a part of the beam duct or the whole or a part of the cylindrical antenna has a bellows structure, and the expansion and contraction of the bellows structure is adjusted so that the cylindrical antenna can be inserted into the beam duct. An antenna insertion amount adjustment mechanism that adjusts the insertion amount is provided to adjust the coupling coefficient between the superconducting cavity resonator and the cylindrical antenna, improving the axial symmetry of the electric field induced in the superconducting cavity. There is an effect that can be made.
【0056】この発明によれば、外部高周波電源からみ
た超電導空胴側のインピーダンスをインピーダンス変換
器により調整し同調条件を調整するように構成したの
で、超電導空胴内に誘起される電界の軸対称性を向上さ
せることができる効果がある。According to the present invention, the impedance on the side of the superconducting cavity viewed from the external high-frequency power supply is adjusted by the impedance converter to adjust the tuning condition. Therefore, the axial symmetry of the electric field induced in the superconducting cavity is achieved. There is an effect that the property can be improved.
【0057】この発明によれば、粒子ビーム軌道軸から
導波管への接続部分の近傍にセラミック真空窓を設ける
ように構成したので、組み込み作業における超電導空胴
の汚染を防ぐことができる効果がある。According to the present invention, since the ceramic vacuum window is provided near the connection portion between the particle beam orbit axis and the waveguide, the contamination of the superconducting cavity during the assembling work can be prevented. is there.
【0058】この発明によれば、チューナ駆動機構によ
りチューナ動作と同期して円筒型アンテナの挿入量を再
調整し、チューナによる超電導空胴の変形に伴うカップ
リング係数を一定にするように構成したので、このカプ
ラにカップリング係数調整の機能を持たせた場合でも、
同軸線路部分の構造を簡素にすることができる効果があ
る。According to the present invention, the insertion amount of the cylindrical antenna is readjusted in synchronization with the tuner operation by the tuner drive mechanism, and the coupling coefficient accompanying the deformation of the superconducting cavity by the tuner is made constant. Therefore, even if this coupler has the function of adjusting the coupling coefficient,
There is an effect that the structure of the coaxial line portion can be simplified.
【0059】この発明によれば、円筒型アンテナを空気
または水またはこれに類する冷却媒体によって冷却する
ように構成したので、超電導空胴側の円筒型アンテナの
発熱による温度上昇を抑制することができる効果があ
る。According to the present invention, since the cylindrical antenna is configured to be cooled by air or water or a similar cooling medium, a rise in temperature due to heat generation of the cylindrical antenna on the superconducting cavity side can be suppressed. effective.
【図1】 この発明の実施の形態1による荷電粒子加速
空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a charged particle acceleration cavity power coupler according to Embodiment 1 of the present invention;
【図2】 この発明の実施の形態2による荷電粒子加速
空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a power coupler for a charged particle accelerating cavity according to a second embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の実施の形態3による荷電粒子加速
空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a charged particle accelerating cavity power coupler according to Embodiment 3 of the present invention;
【図4】 この発明の実施の形態3による他の荷電粒子
加速空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing another charged particle-accelerated cavity power coupler according to Embodiment 3 of the present invention;
【図5】 この発明の実施の形態3による他の荷電粒子
加速空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram illustrating another charged particle acceleration cavity power coupler according to Embodiment 3 of the present invention;
【図6】 この発明の実施の形態4による荷電粒子加速
空胴用パワーカプラを示す構成図ある。FIG. 6 is a configuration diagram showing a charged particle accelerating cavity power coupler according to Embodiment 4 of the present invention;
【図7】 この発明の実施の形態5による荷電粒子加速
空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a charged particle accelerating cavity power coupler according to Embodiment 5 of the present invention;
【図8】 この発明の実施の形態5によるその他の荷電
粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing another charged particle acceleration cavity power coupler according to Embodiment 5 of the present invention.
【図9】 この発明の実施の形態5によるその他の荷電
粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing another power coupler for a charged particle acceleration cavity according to the fifth embodiment of the present invention.
【図10】 この発明の実施の形態5によるその他の荷
電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing another charged particle acceleration cavity power coupler according to Embodiment 5 of the present invention.
【図11】 この発明の実施の形態5によるその他の荷
電粒子加速空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing another charged particle acceleration cavity power coupler according to Embodiment 5 of the present invention.
【図12】 この発明の実施の形態6による荷電粒子加
速空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing a power coupler for a charged particle accelerating cavity according to a sixth embodiment of the present invention.
【図13】 この発明の実施の形態7による荷電粒子加
速空胴用パワーカプラを示す構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram showing a power coupler for a charged particle acceleration cavity according to a seventh embodiment of the present invention.
【図14】 従来の超電導空胴共振器用パワーカプラ及
び超電導加速空胴モジュールを示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram showing a conventional superconducting cavity resonator power coupler and a superconducting accelerating cavity module.
【図15】 従来の超電導空胴共振器用パワーカプラ及
び超電導加速空胴モジュールを示す構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram showing a conventional superconducting cavity resonator power coupler and a superconducting acceleration cavity module.
【図16】 従来の超電導空胴共振器用パワーカプラを
示す構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram showing a conventional superconducting cavity resonator power coupler.
0A 粒子ビーム軌道軸、1A,1B 超電導空胴、4
A 真空容器、5A,5B ビームダクト、6A,6B
チューナ駆動機構、7A,7B 外部高周波電源、8
A,9A ベローズ(ベローズ構造)、100A,10
0B,100C,100D 円筒型アンテナ、102A
導波管、201C,401D インピーダンス変換
器、302A,302B アンテナ挿入量調整機構、5
01A セラミック真空窓。0A Particle beam orbit axis, 1A, 1B Superconducting cavity, 4
A vacuum vessel, 5A, 5B beam duct, 6A, 6B
Tuner drive mechanism, 7A, 7B External high frequency power supply, 8
A, 9A Bellows (bellows structure), 100A, 10
0B, 100C, 100D cylindrical antenna, 102A
Waveguide, 201C, 401D impedance converter, 302A, 302B antenna insertion amount adjustment mechanism, 5
01A Ceramic vacuum window.
Claims (8)
対のビームダクトと、 このビームダクトの一方を通して入射された荷電粒子を
高周波電界で加速し、他方のビームダクトを通して取り
出す超電導空胴とを備えた荷電粒子加速空胴用パワーカ
プラにおいて、 上記ビームダクト部分にビーム軌道軸に沿って上記空胴
共振器の外部から挿入された円筒形状の円筒型アンテナ
と、 この円筒型アンテナの内側中空の空間に粒子ビームを通
過させ、上記ビームダクトと上記円筒型アンテナの間隙
から形成した同軸線路と、 この同軸線路を上記空胴共振器の外部で導波管に接続し
た外部高周波電源とを備えたことを特徴とする荷電粒子
加速空胴用パワーカプラ。1. A method according to claim 1, further comprising the steps of:
A charged particle-accelerated cavity power coupler, comprising: a pair of beam ducts; and a superconducting cavity for accelerating charged particles incident through one of the beam ducts with a high-frequency electric field and extracting the charged particles through the other beam duct. A cylindrical antenna having a cylindrical shape inserted into the portion from the outside of the cavity resonator along the beam orbit axis; and a particle beam passing through a hollow space inside the cylindrical antenna, the beam duct and the cylindrical shape. A power coupler for a charged particle accelerating cavity, comprising: a coaxial line formed from a gap between antennas; and an external high-frequency power supply having the coaxial line connected to a waveguide outside the cavity resonator.
器と、 この超電導空胴共振器を囲み超電導空胴の冷却を行う液
体ヘリウム槽を囲む真空容器と、 超電導空胴共振器の両端部に取り付けられ、一方に入射
された荷電粒子を上記超電導空胴内の高周波電界で加速
した後、他方を通して取り出す一対のビームダクトとを
備える荷電粒子加速空胴用パワーカプラにおいて、 上記ビームダクト部分に粒子ビーム軌道軸に沿って上記
真空容器の外部から挿入された円筒形状の円筒型アンテ
ナと、 この円筒型アンテナの内側中空の空間に粒子ビームを通
過させ、上記ビームダクトと上記円筒型アンテナの間隙
から形成した同軸線路と、 この同軸線路を上記空胴共振器の外部で導波管に接続し
た外部高周波電源とを備えたことを特徴とする荷電粒子
加速空胴用パワーカプラ。2. A superconducting cavity made of a superconducting material plate, a vacuum vessel surrounding the superconducting cavity and surrounding a liquid helium tank for cooling the superconducting cavity, and both ends of the superconducting cavity. A charged particle-accelerated cavity power coupler, comprising: a pair of beam ducts attached to a portion and accelerated by a high-frequency electric field in the superconducting cavity, the charged particles incident on one side being extracted through the other. A cylindrical cylindrical antenna inserted from the outside of the vacuum vessel along the particle beam trajectory axis, and a particle beam passing through a hollow space inside the cylindrical antenna, the beam duct and the cylindrical antenna A charged particle processing apparatus comprising: a coaxial line formed from a gap; and an external high-frequency power supply having the coaxial line connected to a waveguide outside the cavity resonator. Cavity for power coupler.
ンスとこの円筒型アンテナの同軸線路に接続された導波
管のインピーダンスとを、外部高周波電源の出力線路で
ある導波管のインピーダンスと異なった数値に設定し、
上記両導波管の間にインピーダンス変換を行うインピー
ダンス変換器を設けたことを特徴とする請求項1または
請求項2記載の荷電粒子加速空胴用パワーカプラ。3. The impedance of a coaxial line of a cylindrical antenna and the impedance of a waveguide connected to the coaxial line of the cylindrical antenna are different from the impedance of a waveguide as an output line of an external high-frequency power supply. Set to
3. The power coupler for a charged particle accelerating cavity according to claim 1, wherein an impedance converter for performing impedance conversion is provided between the two waveguides.
は円筒型アンテナの全部または一部をベローズ構造と
し、上記ベローズ構造の伸び縮みを調整することで上記
ビームダクト内への上記円筒型アンテナの挿入量を調整
し、超電導空胴共振器と上記円筒型アンテナとの結合係
数を調整するアンテナ挿入量調整機構を備えたことを特
徴とした請求項1または請求項2記載の荷電粒子加速空
胴用パワーカプラ。4. The whole or a part of the beam duct or the whole or a part of the cylindrical antenna has a bellows structure, and the expansion and contraction of the bellows structure is adjusted to insert the cylindrical antenna into the beam duct. 3. The charged particle accelerating cavity according to claim 1, further comprising an antenna insertion amount adjusting mechanism for adjusting an amount of the superconducting cavity resonator and the coupling coefficient between the superconducting cavity resonator and the cylindrical antenna. Power coupler.
インピーダンスを調整し同調条件を調整するインピーダ
ンス変換器を設けたことを特徴とする請求項3記載の荷
電粒子加速空胴用パワーカプラ。5. A power coupler for a charged particle accelerating cavity according to claim 3, further comprising an impedance converter for adjusting the impedance on the side of the superconducting cavity as viewed from the external high frequency power supply and adjusting the tuning condition.
分の近傍にセラミック真空窓を備えたことを特徴とする
請求項1または請求項2記載の荷電粒子加速空胴用パワ
ーカプラ。6. A power coupler for a charged particle accelerating cavity according to claim 1, wherein a ceramic vacuum window is provided near a connecting portion from a particle beam orbit axis to a waveguide.
の挿入量を再調整し、チューナによる超電導空胴の変形
に伴うカップリング係数を一定にするチューナ駆動機構
を備えたことを特徴とする請求項2記載の荷電粒子加速
空胴用パワーカプラ。7. A tuner driving mechanism for re-adjusting an insertion amount of a cylindrical antenna in synchronization with a tuner operation and for keeping a coupling coefficient accompanying deformation of a superconducting cavity by the tuner constant. Item 3. A power coupler for a charged particle accelerating cavity according to Item 2.
れに類する冷却媒体によって冷却することを特徴とする
請求項1または請求項2記載の荷電粒子加速空胴用パワ
ーカプラ。8. The power coupler for a charged particle accelerating cavity according to claim 1, wherein the cylindrical antenna is cooled by air, water, or a similar cooling medium.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP11001455A JP2000200699A (en) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | Charged particle accelerating cavity power coupler |
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JP2000200699A true JP2000200699A (en) | 2000-07-18 |
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ID=11501935
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1999
- 1999-01-06 JP JP11001455A patent/JP2000200699A/en active Pending
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