JP2002008897A - 加速器用真空チェンバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ビーム溶接装置を使用せずに製作可能な
加速器用真空チェンバを提供する。 【解決手段】 ビーム室構成部材２２の形成素材に無酸
素銅を用いて、ビーム室２１を進行する電子ビームｅに
外乱が与えられないようにし、ビーム室構成部材２２の
一側方にポンプ室２３を形成し且つ他側方に受光室２４
を形成するようにビーム室構成部材２２を周方向に取り
囲むチェンバ外殻２５の形成素材に、押出し成形加工が
可能なアルミニウム合金、あるいはＴＩＧ溶接での部材
相互の接合が可能なステンレス鋼を用いて、部材を相互
に接続するためのチェンバ長手方向への電子ビーム溶接
を排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加速器用真空チェン
バに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光速に近い速度で移動する電子がその進
行方向を磁場や電場で曲げられると、電子の軌道の接線
方向に放射光とよばれる電磁波（光）を放出する。

【０００３】図３は放射光発生手段の一例であり、この
放射光発生手段は、線形加速装置１とシンクロトロンな
どの粒子加速器２とを備えている。

【０００４】線形加速装置１は、電子ビームｅを射出す
る電子銃などの電子発生装置３と、一端が電子発生装置
３に接続された直管状の加速ダクト４と、該加速ダクト
４の内方を移動する電子ビームｅに高周波電流を付与し
て該電子ビームｅを加速する高周波加速装置５とを有し
ている。

【０００５】粒子加速器２は、複数の真空チェンバをフ
ランジ接続することにより形成した無端状ダクト６と、
該無端状ダクト６の湾曲部分において電子ビームｅの軌
道を曲げる偏向電磁石７と、無端状ダクト６の内方を移
動する電子ビームｅに高周波電流を付与して該電子ビー
ムｅを加速する高周波加速装置８とを有している。

【０００６】上記の無端状ダクト６の所定の湾曲部分に
は、線形加速装置１から出射される電子ビームｅが無端
状ダクト６の直管部分にその軸線に沿って入射し得るよ
うに、前記の加速ダクト４の他端部が接続されている。

【０００７】また、加速ダクト４が接続されている部分
とは異なる無端状ダクト６の他の湾曲部分には、該湾曲
部分を光速に近い速度で移動する電子ビームｅの進行方
向が曲げられることにより放出される放射光ビームｓを
無端状ダクト６の外部へ導くための直管状のビームチャ
ンネル９の一端が接続されている。

【０００８】更に、ビームチャンネル９の他端には、前
記の放射光ビームｓを利用する実験を行うための実験装
置１０が設けられている。

【０００９】図３に示す放射光発生手段によって放射光
ビームｓを放出させる際には、加速ダクト４、無端状ダ
クト６、ビームチャンネル９及び実験装置１０の内方を
超高真空状態に減圧して、電子ビームｅが光速に近い速
度で移動できる状態とした後、電子発生装置３から出射
される電子ビームｅを、高周波加速装置５により加速し
て無端状ダクト６へ入射させる。

【００１０】この電子ビームｅは、高周波加速装置８に
よって加速されて無端状ダクト６を周回するとともに、
偏向電磁石７により無端状ダクト６の各湾曲部分におい
て軌道を曲げられ、これにより、電子ビームｅから放射
光ビームｓが放出される。

【００１１】更に、無端状ダクト６のビームチャンネル
９接続箇所の手前で発生する放射光ビームｓは、ビーム
チャンネル９を経て実験装置１０に入射する。

【００１２】図２は従来の加速器用真空チェンバの一例
であり、この加速器用真空チェンバは、電子ビームｅが
進行可能なビーム室１１を形成する扁平筒状のビーム室
構成部材１２と、上下フランジ１３ａ，１３ｂがビーム
室構成部材１２の一側部外面に全長にわたって電子ビー
ム溶接で固着された溝形材状のポンプ室構成部材１３
と、上下フランジ１４ａ，１４ｂがビーム室構成部材１
２の他側部外面に全長にわたって電子ビーム溶接で固着
された冷却室構成部材１４とを備え、ビーム室構成部材
１２の一側部にビーム室１１からポンプ室構成部材１３
の内方へ向かって貫通する排気開口１２ａを穿設してい
る。

【００１３】ビーム室構成部材１２の形成素材には、ビ
ーム室１１内を進行する電子ビームｅに対して外乱を与
えないようにするために、無酸素銅を用いている。

【００１４】また、ポンプ室構成部材１３、冷却室構成
部材１４の形成素材にも、無酸素銅を用い、ビーム室構
成部材１２に対してポンプ室構成部材１３のフランジ１
３ａ，１３ｂを固着する溶接継手１３ｄ，１３ｅ、並び
に、ビーム室構成部材１２に対して冷却室構成部材１４
のフランジ１４ａ，１４ｂを固着する溶接継手１４ｄ，
１４ｅが、各構成部材１２，１３，１４の内方の気密を
保持している。

【００１５】ビーム室構成部材１２の一側部外面、ポン
プ室構成部材１３のフランジ１３ａ，１３ｂ及びウエブ
１３ｃで囲まれる空間であるポンプ室１５内には、非蒸
発型ゲッタポンプ（図示せず）が配置されており、該非
蒸発型ゲッタポンプによって、ポンプ室１５に排気開口
１２ａを介して連通するビーム室１１を、高真空状態に
保持している。

【００１６】ビーム室構成部材１２の他部側外面、冷却
室構成部材１４のフランジ１４ａ，１４ｂ及びウエブ１
４ｃで囲まれる空間である冷却室１６内には、冷却水が
流通するようになっており、該冷却水によって、電子ビ
ームｅの軌道上を発光点とする放射光ビームｓが、ビー
ム室構成部材１２の他側部内面に入射することによる温
度上昇を抑制し、当該ビーム室構成部材１２の変形や損
傷を防止している。

【００１７】また、加速器用真空チェンバの端部には、
接続用のフランジ部材（図示せず）が電子ビーム溶接に
よって固着されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示す加速器用真空チャンバでは、ビーム室構成部材１２
に対してポンプ室構成部材１３並びに冷却室構成部材１
４を固着するための溶接継手１３ｄ，１３ｅ，１４ｄ，
１４ｃを、チェンバ全長にわたり形成させているので、
当該チェンバ全長に応じた大型の電子ビーム溶接装置が
必要になる。

【００１９】そこで、ビーム室構成部材１２、ポンプ室
構成部材１３、及び冷却室構成部材１４を一体的にシー
ムレス（無継手）成形することも考えられるが、無酸素
銅は複雑な形状の引抜成形加工が困難であるため、真空
チェンバの形成素材に無酸素銅を適用できない。

【００２０】また、電子ビーム溶接による部材相互の接
合を排除するために、ビーム室構成部材１２、ポンプ室
構成部材１３、及び冷却室構成部材１４に、無酸素銅以
外の形成素材を用いたとすると、ビーム室１１を進行す
る電子ビームｅに外乱が与えられてしまうことになる。

【００２１】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、電子ビーム溶接装置を使用せずに製作可能な加速器
用真空チェンバを提供することを目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の加速器用真空チェンバでは、電子ビームが
進行可能なビーム室を形成する無酸素銅製のビーム室構
成部材と、該ビーム室構成部材の一側方にポンプ室を形
成し且つ他側方に受光室を形成するようにビーム室構成
部材を周方向に取り囲むチェンバ外殻と、内部に冷却媒
体が流通するマスク部材とを備え、ビーム室構成部材の
一側部にビーム室からポンプ室へ貫通する排気開口を穿
設し、ビーム室構成部材の他側部にビーム室から受光室
へ貫通する光通過開口を穿設し、チェンバ外殻に外部か
ら受光室へ向かって貫通するマスク装着孔を穿設し、該
マスク装着孔にマスク部材を、チェンバ外殻内の気密を
保持し且つビーム室から光通過開口を経て受光室へ進む
放射光ビームがマスク部材に入射し得るように挿入して
いる。

【００２３】本発明の加速器用真空チェンバにおいて
は、ビーム室構成部材の形成素材に無酸素銅を用いて、
ビーム室を進行する電子ビームに対して外乱が与えられ
ないようにし、チェンバ外殻の形成素材に無酸素銅以外
のものを用いて、部材を相互に接合するためのチェンバ
長手方向への電子ビーム溶接を排除する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。

【００２５】図１は本発明の加速器用真空チェンバの実
施の形態の一例であり、この加速器用真空チェンバは、
電子ビームｅが進行可能なビーム室２１を形成する扁平
筒状のビーム室構成部材２２と、該ビーム室構成部材２
２の一側方にポンプ室２３を形成し且つ他側方に受光室
２４を形成するようにビーム室構成部材２２を周方向に
取り囲んだ扁平筒状のチェンバ外殻２５と、放射光ビー
ムｓを受光するマスク部材２６とを備え、ビーム室構成
部材２２の一側部にビーム室２１からポンプ室２３へ貫
通する排気開口２２ａを設け、ビーム室構成部材２２の
他側部にビーム室２１から受光室２４へ貫通する光通過
開口２２ｂを設け、更に、チェンバ外殻２５の所定箇所
に外部から受光室２４へ貫通し且つ光通過開口２２ｂに
対峙するマスク装着孔２５ａを設けている。

【００２６】ビーム室構成部材２２の形成素材には、ビ
ーム室２１内を進行する電子ビームｅに対して外乱を与
えないようにするために、無酸素銅を用いている。

【００２７】チェンバ外殻２５の形成素材には、押出成
形加工などのようなシームレス成形が容易なアルミニウ
ム合金、あるいは、ＴＩＧ溶接による部材相互の接合が
可能なステンレス鋼を用いている。

【００２８】すなわち、チェンバ外殻２５の形成素材に
アルミニウム合金を用いた場合には、当該チェンバ外殻
２５を押出成形加工によって一体的に形成し、チェンバ
外殻２５の形成素材にステンレス鋼を用いた場合には、
ＴＩＧ溶接により複数の部材を相互に接合して、当該チ
ェンバ外殻２５を組み立てる。

【００２９】ビーム室構成部材２２の外周面平坦部分と
チェンバ外殻２５の内周面平坦部分とは、ろう付け接合
によって相互に固着されている。

【００３０】光通過開口２２ｂは、電子ビームｅの軌道
上を発光点とする放射光ビームｓが、ビーム室２１内か
ら光通過開口２２ｂを経て受光室２４内へ進入し得るよ
うに、ビーム室構成部材２２の全長にわたって形成され
ている。

【００３１】また、排気開口２２ａは、ビーム室構成部
材２２の長手方向に所定間隔で複数形成してもよいし、
あるいは、ビーム室構成部材２２の全長にわたって形成
してもよい。

【００３２】排気開口２２ａをビーム室構成部材２２の
全長にわたって形成する場合には、ビーム室構成部材２
２が、上下に２分割されることになる。

【００３３】ポンプ室２３内には、非蒸発型ゲッタポン
プ（図示せず）が配置されており、該非蒸発型ゲッタポ
ンプによって、ポンプ室２３に排気開口２２ａを介して
連通するビーム室２１を、高真空状態に保持できるよう
になっている。

【００３４】チェンバ外殻２５の外面には、マスク装着
孔２５ａを周方向に取り囲むようにチェンバ外殻２５と
同材質のスタンドパイプ２７の一端部が、ＴＩＧ溶接に
より固着され、当該スタンドパイプ２７の他端部には、
チェンバ外殻２５と同材質のフランジ部材２８が、ＴＩ
Ｇ溶接により同軸に固着されている。

【００３５】マスク部材２６の形成素材には、熱伝導が
優れた無酸素銅を用いている。

【００３６】このマスク部材２６には、基端面から部材
内部を先端近傍へ延び且つ基端面へ戻る形状の冷却水通
路２６ａが形成されている。

【００３７】マスク部材２６の基端寄り部分には、無酸
素銅を形成素材とするフランジ部材２９が外嵌してお
り、マスク部材２６とフランジ部材２９とは、電子ビー
ム溶接によって相互に固着されている。

【００３８】更に、マスク部材２６は、先端部分が受光
室２４内に位置するようにスタンドパイプ２７に挿入さ
れ、チェンバ外殻２５の気密が保持されるように、フラ
ンジ部材２８，２９をボルト締結している。

【００３９】これにより、電子ビームｅの軌道上を発光
点とし且つビーム室２１から光通過開口２２ｂを経て受
光室２４へ進む放射光ビームｓを、マスク部材２６で遮
るとともに、冷却水通路２６ａに冷却水Ｗを連続的に流
通させて、マスク部材２６の温度上昇を抑制する。

【００４０】このように、図１に示す加速器用真空チェ
ンバにおいては、ビーム室構成部材２２の形成素材に無
酸素銅を用いているので、ビーム室２１を進行する電子
ビームｅに対して外乱を与えることがない。

【００４１】また、チェンバ外殻２５の形成素材にアル
ミニウム合金やステンレス鋼を用い、ビーム室構成部材
２２の外周面平坦部分とチェンバ外殻２５の内周面平坦
部分とをろう付け接合によって相互に固着し、部材を相
互に接続するためのチェンバ長手方向への電子ビーム溶
接を排除できるので、電子ビーム溶接装置を使用せずに
加速器用真空チェンバを製作することが可能になる。

【００４２】なお、本発明の加速器用チェンバは上述し
た実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿
論である。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の加速器用真
空チェンバによれば、ビーム室構成部材の形成素材に無
酸素銅を用いているので、ビーム室を進行する電子ビー
ムに対して外乱が与えられることがなく、また、チェン
バ外殻の形成素材に無酸素銅以外のものを用いることに
よって、部材を相互に接合するためのチェンバ長手方向
への電子ビーム溶接を排除できるので、電子ビーム溶接
装置を使用せずに加速器用真空チェンバを製作すること
が可能になる、という優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加速器用真空チェンバの実施の形態の
一例を示す部分切断斜視図である。

【図２】従来の加速器用真空チェンバの一例を示す部分
切断斜視図である。

【図３】放射光発生手段の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

２１ ビーム室 ２２ ビーム室構成部材 ２２ａ 排気開口 ２２ｂ 光通過開口 ２３ ポンプ室 ２４ 受光室 ２５ チェンバ外殻 ２５ａ マスク装着孔 ２６ マスク部材 ｅ 電子ビーム ｓ 放射光ビーム Ｗ 冷却水（冷却媒体）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームが進行可能なビーム室を形成
   する無酸素銅製のビーム室構成部材と、該ビーム室構成
   部材の一側方にポンプ室を形成し且つ他側方に受光室を
   形成するようにビーム室構成部材を周方向に取り囲むチ
   ェンバ外殻と、内部に冷却媒体が流通するマスク部材と
   を備え、ビーム室構成部材の一側部にビーム室からポン
   プ室へ貫通する排気開口を穿設し、ビーム室構成部材の
   他側部にビーム室から受光室へ貫通する光通過開口を穿
   設し、チェンバ外殻に外部から受光室へ向かって貫通す
   るマスク装着孔を穿設し、該マスク装着孔にマスク部材
   を、チェンバ外殻内の気密を保持し且つビーム室から光
   通過開口を経て受光室へ進む放射光ビームがマスク部材
   に入射し得るように挿入したことを特徴とする加速器用
   真空チェンバ。