JP2001313200A - 超伝導加速器 - Google Patents
超伝導加速器Info
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Abstract
の清浄度を向上するとともに、運転過程でのリークの問
題を解消しえることを課題とする。 【解決手段】両端部にビームパイプを有した超伝導加速
空洞23と、この超伝導加速空洞の長手方向に沿う一端
に接合リングを介して溶接により接合された大径液体ヘ
リウム槽端板25と、前記超伝導加速空洞の長手方向に
沿う他端に接合リングを介して溶接により接合された小
径液体ヘリウム槽端板26と、前記超伝導加速空洞の胴
部側に配置され、前記大径液体ヘリウム槽端板,小径液
体ヘリウム槽端板と分解可能に連結された液体ヘリウム
槽胴板27と、前記超伝導加速空洞を収納した真空容器
21とを具備したことを特徴とする超伝導加速器。
Description
用いて電子や陽子等の荷電粒子を加速する超伝導加速器
に関する。
2に示す構成のものが知られている。
す。この真空容器1内には、液体ヘリウム槽端板2、液
体ヘリウム槽胴板3が配置されている。前記液体ヘリウ
ム槽端板2及び液体ヘリウム槽胴板3内に超伝導加速空
洞4が配置されている。液体ヘリウム槽内部5は、超伝
導加速空洞4を極低温に冷却するための冷媒である液体
ヘリウムが満たされている。前記超伝導加速空洞4内に
は、入力結合器6により投入された電力によって加速さ
れる荷電粒子7が存在する。なお、図中の付番8はガス
ケットを示す。
性能上、超伝導加速空洞内部9を超高真空に保つ必要が
あるとともに、内面に表面処理を施す必要がある。ま
た、超伝導加速空洞4は、性能上、超伝導加速空洞内部
9の清浄度が要求され、その内部9を大気に暴露する時
間を短縮する必要がある。
速空洞4と液体ヘリウム槽端板2をボルト締結構造、液
体ヘリウム槽端板2と液体ヘリウム槽胴板3をボルト締
結構造としている。従って、組立て時間を要するため
に、超伝導加速空洞内部9を大気に曝す時間が長くなっ
ていた。また、超伝導加速空洞4と液体ヘリウム槽端板
2をボルト締結構造にすることで、運転の過程でシール
部10にリークが発生した場合、超高真空を得られない
問題があった。
維持・向上のための表面処理として超伝導加速空洞内面
の電解研磨の優位性が認められつつある。図3は、超伝
導加速空洞4と液体ヘリウム槽端板2を溶接で一体的に
した構成の超伝導加速器を示す。これにより、超伝導加
速空洞4の内面の超高真空、清浄度が得られる。なお、
図3の符番11は接合リングを、符番12は超伝導加速
空洞4の両端のビームパイプを示す。
液体ヘリウム槽胴板3を溶接する前に実施する必要があ
る。しかし、液体ヘリウム槽端板2と液体ヘリウム槽胴
板3の組立後に超伝導加速空洞4の性能が得られなかっ
た場合、電解研磨によって均一に再研磨を行なうことが
できない。これは電解研磨が図4に示すように電極13
を超伝導加速空洞4の外表面に取り付ける必要があり、
液体ヘリウム槽端板2と液体ヘリウム槽胴板3を溶接す
ると、電極13を超伝導加速空洞4と接触させることが
できないからである。
を収容したタンクを示す。このタンク14には、ポンプ
15を介装した配管16を介してパイプ状の電極17が
接続されている。ここで、前記電極17は、超伝導加速
空洞4の軸方向に沿って該超伝導加速空洞4の中央部に
配置されている。前記超伝導加速空洞4は、モータ18
により駆動する回転治具19により回転するようになっ
ている。即ち、図4の電解研磨装置では、タンク14中
の電解液14aがポンプ15により配管16を経て電極
17の空洞部を通り、電極17の周面の電解液排出孔
(図示せず)より矢印Xのように排出され、液面レベル
に達した電解液14aはタンク14に戻されるようにな
っている。一方、超伝導加速空洞4を回転治具19によ
って回転することにより、超伝導加速空洞4の内表面は
均一に電解研磨される。
を考慮してなされたもので、超伝導加速空洞と液体ヘリ
ウム槽端板を一体化し、かつ液体ヘリウム槽胴板と液体
ヘリウム槽端板とを分割した構成にすることにより、組
立工数が減少し、超伝導加速空洞の清浄度が向上すると
ともに、液体ヘリウム槽と超伝導加速空洞内部の境界が
溶接構造となり、運転過程でのリークの問題を解消しえ
る超伝導加速器を提供することを目的とする。
ムパイプを有した超伝導加速空洞と、この超伝導加速空
洞の長手方向に沿う一端に該超伝導加速空洞と一体的に
設けられた大径液体ヘリウム槽端板と、前記超伝導加速
空洞の長手方向に沿う他端に該超伝導加速空洞と一体的
に設けられた小径液体ヘリウム槽端板と、前記超伝導加
速空洞の胴部側に配置され、前記大径液体ヘリウム槽端
板,小径液体ヘリウム槽端板と分解可能に連結された液
体ヘリウム槽胴板と、前記超伝導加速空洞を収納した真
空容器とを具備したことを特徴とする超伝導加速器であ
る。
いて詳述する。本発明において、超伝導加速空洞と大径
液体ヘリウム槽端板、小径液体ヘリウム槽端板とは一体
的に設けられているが、その例としては接合リングを介
して溶接により一体化されるている場合が挙げられる。
この場合、この溶接としては例えば電子ビーム溶接が挙
げられる。
板、小径液体ヘリウム槽端板と液体ヘリウム槽胴板との
連結手段としては、例えばボルトにより締結する方法あ
るいはリップ溶接による方法が挙げられる。ここで、ボ
ルトを用いた場合、ボルトを緩めることにより大径液体
ヘリウム槽端板、小径液体ヘリウム槽端板と液体ヘリウ
ム槽胴板を分解することができる。一方、リップ溶接の
場合、リップを切断することでボルトで締結した場合と
同様、大径液体ヘリウム槽端板、小径液体ヘリウム槽端
板と液体ヘリウム槽胴板を分解することができる。
通常入力結合器が接続され、この入力結合器から超伝導
状態に維持された共振用の超伝導加速空洞内にマイクロ
波を投入され、空洞内に高い電界を発生させる。ここ
で、前記入力結合器とビームパイクの接続部は、後述す
る図1に示すように超伝導加速空洞槽の外側に配置して
もよいし、あるいは後述する図5に示すように超伝導加
速空洞槽内部に配置してもよい。後者の場合、超伝導加
速空洞槽等の設置に十分なスペースを確保できない場合
に有効である。
して説明する。但し、下記実施例に述べられる各構成部
材の材料や寸法等は一例を示すもので、本発明の権利範
囲を特定するものではない。
21は真空槽(真空容器)を示す。この真空容器21内
には、両端部にビームパイプ22を有する超伝導材料の
ニオブからなる超伝導加速空洞23が配置されている。
ここで、ビームパイプ22は、ニオブ又はニオブチタン
又はチタンからなる。前記超伝導加速空洞23の長手方
向に沿う両端部には、接合リング24を介して大径液体
ヘリウム槽端板25、該端板25より径の小さい小径液
体ヘリウム槽端板26が夫々電子ビーム溶接により接合
されている。ここで、前記接合リング24はニオブチタ
ン又はニオブ又はチタンからなる。前記大径液体ヘリウ
ム槽端板25、小径液体ヘリウム槽端板26は、チタン
又はニオブチタンからなる。前記超伝導加速空洞23の
胴側部には、ステレンレス又はチタンからなる液体ヘリ
ウム槽胴板27が配置されている。
体ヘリウム槽端板26と液体ヘリウム槽胴板27とは、
ガスケット28を介してボルト(図示せず)により締結
されている。前記液体ヘリウム槽胴板27は、小径液体
ヘリウム槽端板26側より超伝導加速空洞23の胴部に
挿入される。液体ヘリウム槽内部29は、超伝導加速空
洞23を極低温に冷却するための冷媒である液体ヘリウ
ムが満たされている。前記超伝導加速空洞内32には、
入力結合器30により投入された電力によって加速され
る荷電粒子31が存在する。
を有する。 (1)超伝導加速空洞23と大径液体ヘリウム槽端板2
5、小径液体ヘリウム槽端板26を接合リング24を介
して介在させて溶接する溶接一体化構造にすることによ
り、組立工数が減少し、超伝導加速空洞23の清浄度を
向上できる。
伝導加速空洞内部32の境界が溶接構造となるので、運
転過程でのリークの問題を解消できる。
及び小径液体ヘリウム槽端板26と液体ヘリウム槽胴板
27をボルトにより締結した構成であるため、大径液体
ヘリウム槽端板25、液体ヘリウム槽端板26と液体ヘ
リウム槽胴板27は分解可能である。従って、組立後、
空洞性能が得られない場合でも、大径液体ヘリウム槽端
板25、小径液体ヘリウム槽端板26と液体ヘリウム槽
胴板27が分解でき、図4に示す電解研磨装置の電極1
3を超伝導加速空洞23に接触させることで、均一に電
解研磨を実施することができる。
ム槽端板と小径液体ヘリウム槽胴板、及び小径液体ヘリ
ウム槽端板と液体ヘリウム槽胴板はガスケットを用いて
ボルト締結する場合について述べたが、これに限らず、
図6に示すようにリップ溶接によって接合してもよい。
即ち、このようにリップ溶接した場合も、リップを切断
することでボルト締結した場合と同様に、大経液体ヘリ
ウム槽端板25、液体ヘリウム槽端板26と液体ヘリウ
ム槽胴板27を分解することができる。
と同部材は同符番を付して説明を省略する。実施例2に
係る超伝導加速器は、実施例1と比べ、入力結合器30
と超伝導加速空洞23の取り合い部が液体ヘリウム槽内
部29に位置する点が異なり、大径液体ヘリウム槽端板
25、小径液体ヘリウム槽端板26の取付け構造は実施
例1に準じる。即ち、超伝導加速空洞23と大径液体ヘ
リウム槽端板25,小径液体ヘリウム槽端板26は一体
化され、入力結合器30及びその他機器の接続部は液体
ヘリウム槽内部29に配置され、且つ液体ヘリウム槽胴
板27と液体ヘリウム槽端板25,26とは分割可能な
構成となっている。
単一のシール部を介して液体ヘリウム槽内の液体ヘリウ
ムと超伝導加速空洞内部32の超高真空が接することの
ない構成であるため、入力結合器取付けポート41は入
力結合器30と超伝導加速空洞23の接合を、個別に行
なえる構造となっている。
ム槽内で接続する場合も、同様の構造を利用できる。図
5では、入力結合器30以外に、モニター用結合器42
を取り付けている。
高率を維持する為に入力結合器30と超伝導加速空洞2
3を近づけて配置する必要があるなど、空間的制約から
入力結合器30と超伝導加速空洞23の間に接合リング
24及び大径ヘリウム槽端板25、小径ヘリウム槽端板
26を取り付けることができない場合や入力結合器30
を超伝導状態で運転したい場合等には、入力結合器取付
けポート41を液体ヘリウム槽内部に配置する必要があ
る。
い部を液体ヘリウム槽内部29に配置した場合にも、超
伝導加速空洞23側の入力結合器取付けポート41に、
液体ヘリウム槽胴板27との接合と入力結合器30との
接合の2つのシール部をもたせることにより、超伝導加
速空洞23内部の超高真空と液体ヘリウムを一つのシー
ル面を介して接することのない構造とすることができ
る。この構造では、超伝導加速空洞23の運転中にシー
ル面からリークが発生した場合にも、超伝導加速空洞内
部23の超高真空を保つことができる。
ず、大径液体ヘリウム槽端板25及び小径液体ヘリウム
槽端板26と液体ヘリウム槽胴板27を、実施例1と同
様に組み立てる。次に、液体ヘリウム槽胴板27と入力
結合器取付けポート41を組み立てる。つづいて、入力
結合器30を取り付ける。なお、入力結合器30以外の
機器、例えばモニター用結合器42を液体ヘリウム槽内
部に取り付ける場合も同様に接続できる。
速器は、超伝導加速空洞23と大径液体ヘリウム槽端板
25,小径液体ヘリウム槽端板26を接合リング24を
介して溶接一体化構造とし、且つシール面を持つ入力結
合器取付けポート41により液体ヘリウム槽胴板27と
入力結合器30他の機器を取付け可能としながらも、大
径液体ヘリウム槽端板25,小径液体ヘリウム槽端板2
6と液体ヘリウム槽胴板27とが分解可能な構造となっ
ている。従って、上述したように、超伝導加速空洞23
内部の超高真空と液体ヘリウムを一つのシール面を介し
て接することのない構造とすることができ、超伝導加速
空洞23の運転中にシール面からリークが発生した場合
にも、超伝導加速空洞内部23の超高真空を保つことが
できる。
伝導加速空洞と液体ヘリウム槽端板を一体化し、かつ液
体ヘリウム槽胴板と液体ヘリウム槽端板とを分割した構
成にすることにより、組立工数が減少し、超伝導加速空
洞の清浄度が向上するとともに、液体ヘリウム槽と超伝
導加速空洞内部の境界が溶接構造となり、運転過程での
リークの問題を解消しえる超伝導加速器を提供できる。
図。
図。
の説明図。
Claims (4)
- 【請求項1】 両端部にビームパイプを有した超伝導加
速空洞と、この超伝導加速空洞の長手方向に沿う一端に
該超伝導加速空洞と一体的に設けられた大径液体ヘリウ
ム槽端板と、前記超伝導加速空洞の長手方向に沿う他端
に該超伝導加速空洞と一体的に設けられた小径液体ヘリ
ウム槽端板と、前記超伝導加速空洞の胴部側に配置さ
れ、前記大径液体ヘリウム槽端板,小径液体ヘリウム槽
端板と分解可能に連結された液体ヘリウム槽胴板と、前
記超伝導加速空洞を収納した真空容器とを具備したこと
を特徴とする超伝導加速器。 - 【請求項2】 前記超伝導加速空洞と大径液体ヘリウム
槽端板、小径液体ヘリウム槽端板とは、接合リングを介
して溶接により一体的に接合されていることを特徴とす
る請求項1記載の超伝導加速器。 - 【請求項3】 前記大径液体ヘリウム槽端板、小径液体
ヘリウム槽端板と液体ヘリウム槽胴板とは、ボルトによ
り締結されていることを特徴とする請求項1記載の超伝
導加速器。 - 【請求項4】 前記大径液体ヘリウム槽端板、小径液体
ヘリウム槽端板と液体ヘリウム槽胴板とは、リップ溶接
により接合されていることを特徴とする請求項1記載の
超伝導加速器。
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Cited By (3)
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WO2011142348A1 (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-17 | 三菱重工業株式会社 | 超伝導加速空洞および超伝導加速空洞の製造方法 |
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CN110504154A (zh) * | 2018-11-25 | 2019-11-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种高气密性离子迁移管 |
-
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- 2000-04-28 JP JP2000130765A patent/JP3416615B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2012054196A (ja) * | 2010-09-03 | 2012-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超伝導加速空洞のポート部材 |
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