JP2005108796A - 固体誘電体及び低気圧ガス絶縁による静電加速器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、自動車又は航空機に搭載して使用も可能なより強力な静電加速器を提供する。
【解決手段】バンデグラーフ型、コッククロフト型或いはシェンケル型静電加速器は、小型化のために高電圧ドーム及び加速コラムの電圧を高めて荷電粒子をより高い加速度で加速する必要がある。この高い電圧に耐えるため、従来用いてきた加圧した６フッ化硫黄ガス等の高圧絶縁用気体に代えて、単数又は複数の筒状の固体誘電体をその間に導電性の金属筒を介在させ、且つ絶縁用ガス大気相対圧で１〜１．９気圧を封入して前記高電圧の絶縁を計るようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、１〜２ＭｅＶクラスの加速電位を持つ小型の静電加速器に関し、荷電粒子を高速で固体資料に衝突させて、そこに含まれるいる微量元素を検出するＰＩＸＥ法又は、その元素の資料の表面より深さ方向の濃度分布を測定するＲＢＳ法に用いられるばかりでなく２〜２．５ＭｅＶのエネルギーレベルまで加速電位を上げることができる極めて軽量で可搬性に富む小型加速器としても利用可能に改良するものである。

静電加速器は、加速器の幾何学的寸法を小さくして使い易くするために加速電位勾配を高めて荷電粒子を加速する手法が採用されている。この小型化の手法は、荷電粒子の輸送自由度が増すことにより高品位の荷電粒子ビームを生成できるという効果がある。ところが、この手法では必然的に加速電圧を高く設定せざるを得ず、現在一般に使用されている４００〜５００ＫＶを越えて使用される静電加速器では、その絶縁保持のために加圧した絶縁ガスを満たした高圧容器の中に収容して使用している。

そのような静電加速器の２例について図３及び図４により説明する。
図３はシングルエンド型静電加速器の正面断面図である。図４は、タンデム型静電加速器の正面断面図である。
図３において５０はシングルエンド型静電加速器である。該シングルエンド型静電加速器５０（以下シングルエンド型静電加速器５０をシングル型加速器５０と略称する。）において５１は圧力タンクであり、５２は該圧力タンク５１のフランジである。５３はエンドプレートである。該エンドプレート５３はその外周に設けた締結孔により圧力タンク５１のフランジ５２の対向する締結孔に挿通されたボルト５４及びナット５５により締結され機密度の高い圧力容器を構成する。

５９はイオン銃又は電子銃である。５８は加速管である。５７はビームダクトである。６６は真空排気ポンプ又は水素吸蔵ゲッターである。前記イオン銃又は電子銃５９（以下イオン銃又は電子銃５９を総称して荷電粒子生成室５９と略称する。）は加速管５８の右端にあり、イオン又は電子を発生し加速管５８に向かってそれを放出するように設けてある。加速管５８の左端にはビー厶ダクト５７が設けてある。前記真空ポンプ又は水素吸蔵ゲッター５６（以下真空ポンプ又は水素吸蔵ゲッター５６を真空ポンプ５６と略称する。）は、前記ビームダクト５７の側部に設けてある。

６０は発電機コラムであり、該発電機コラム６０は高圧電極、ベルト、ペレットチェーン、コッククロフトワルト型電圧発生器等より成る。６０ａは発電機コラム６０の高圧電極部、６０ｂは該発電機コラム６０の電源部である。該発電機コラム６０はバンデグラーフ発電機、シェンケル又はコッククロフト直流高電圧発生装置のいづれかで構成され、高電圧電極６０ａを右側に、電源部６０ｂを左側となるように配置している。６２は高電圧ドームである。該高電圧ドーム６２は高圧電極６０ａに直結しており該高圧電極６０ａと同じ電位に帯電される。

６１は電位均圧環で通称コロナフープである。該電位均圧環６１は高電圧ドーム６２から電源部６０ｂ間に等間隔に配置され、この間の電位が一様な勾配で降下するように機能する。
前記加速管５８及び発電機コラム６０は前記圧力タンク５１の長手方向の中心線に、夫々の長手方向の中心線を沿うように配置している。又高電圧ドーム６２及び電位均圧環６１の中心が夫々加速管５８及び発電機コラム６０の長手方向の中心線に沿うように配置している。６３は加圧絶縁ガスである。該加圧絶縁ガス６３は６フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガスの場合大気相対圧で６〜９気圧、炭酸ガスと窒素ガスの混合ガスの場合２０〜２４気圧に、その他乾燥空気、アルゴンガス等が加圧充填されている。

６４は支持具である。該支持具６４は高電圧ドーム６２、電位均圧環６１同志及び発電機コラムの電源部６０ｂとの間隔を保ち且つ所定位置に固定するように支持し且つ電気的に絶縁している。６５も支持具である。該支持具６５は電位均圧環６１を発電機コラム６０及び加速管５８の所定位置に固定するように支持し且つ、電気的に絶縁している。

次にこのように構成されたシングルエンド型加速器５０の作用について説明する。
発電機コラム６０は電源部６０ａに図示しない電源の入力により作動を開始し高圧電極部６０ａに高電圧を蓄積する。発電機コラム６０はその極性を切り替えることにより該高電圧電極６０ａに蓄積される電位を正又は負に切り替えられる。今回は負の高電圧が誘起されておりこれと直結する高電圧ドーム６２は負の高電圧となる。該高電圧ドーム６２より一群の電位均圧環６１の作用により発電機コラム６０の電源部６０ｂで電位がゼロと成るような均一な電位の勾配が構成される。

前記荷電粒子生成室５９から加速管５８、ビームダクト５７の管系内は真空ポンプ５６によりの真空を維持する。
前記荷電粒子生成室５９で発生したイオン又は電子等の荷電粒子は前記電位勾配によりエネルギーを供給されて均一且つ急速に加速されながら加速管５８の真空の雰囲気内をビームダクト５７に向け飛翔する。

図４において７０はタンデム型静電加速器である。該タンデム型静電加速器７０（以下タンデム型静電加速器７０をタンデム型加速器７０と略称する。）は左右の中心に対して電位均圧環６１が左右対称に配列されている。なお図３において説明したものと同じ機能を持つ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
７１は圧力タンクである。７２は該圧力タンク７１のフランジである。該フランジ７２は圧力タンク７１の両端に設けてある。７４はエンドプレートである。７３は締結ボルトである。該締結ボルト７３は、圧力タンク７１の両端のフランジ７２に設けたボルト挿通孔に挿通し、前記エンドプレート７４の外周部に設けたボルト締結ねじ孔に締結して気密の容器を構成する。

７６は加速管である。該加速管７６は荷電変換器８１を介して右側が７６ａ、左側が７６ｂである。該加速管７６ａは圧力タンク７１の右のエンドプレート７４を貫通して右側の端に荷電粒子生成室５９を、及び側部に真空ポンプ５６を設けている。
８６は加速管７６ａのエンドプレートに対する支持具である。

８１は荷電変換器である該荷電変換器８１は図４における右側の加速管７６ａと左側の加速管７６ｂとの間に介在し、左右の加速管７６の長手方向の中心軸を一致させるように接続している。７９は高電圧ドームである。該高電圧ドーム７９は前記左右の加速管７６ａ、７６ｂの間に介在する荷電変換器８１をその長手方向の中心位置となるように収容し、その左右に加速管７６ａ，７６ｂを支持している。電位均圧環７７は高電圧ドーム７９の右側にも左側と同じ配列で配置してある。

８３，８４、８５は夫々支持具である。該支持具８４は高電圧ドーム７９の左側の一群の電位均圧環７７の各々を発電機コラム６０の本体及び加速管７６ｂに支持している。前記支持具８５は高電圧ドー厶７９の右側の一群の電位均圧環７７の各々を加速管７６ａに支持している。前記支持具８３は高電圧ドーム７９及び左右各一群の電位均圧環７７前記支持具８４及び８５を間を連結する形で相互間の支持をしている。これら支持具は８３，８４，８５は何れも絶縁材料で各部品間の電位差を保持する機能も果たしている。

以上の如き構成になるタンデム型加速器７０の作動を説明する。
本構成になるタンデム型加速器７０の場合、図右端の荷電粒子生成室５９と左端のビー厶ダクト５７の両端を接地して同電位とし、中央の高電圧ドーム７９との間に電位の一様な勾配を設定し且つ荷電変換器８１を該高電圧ドーム７９の中心部に設けている。荷電粒子生成室５９より放出された荷電粒子は、加速管７６ａを高電圧ドーム８４に向かって急速に加速されながら飛翔して荷電変換器８１に入る。此処で荷電粒子はその持つ電荷を変換して加速管７６ｂの中を更に加速されながら飛翔してビームダクト５７より放出される。タンデム型加速器７０の場合加速機構が２組存在するため同じ構成のシングルエンド型加速器５０に比べて荷電粒子に２倍の加速エネルギーを付与することが出来る。

図３に示すシングルエンド型加速器５０及び図４に示すタンデム型加速器７０に共通した課題として高い電位を維持するために高圧絶縁用ガスとして６フッ化硫黄ガスを大気圧相対圧で６〜９気圧に加圧して封入するか又は炭酸ガスと窒素ガスの混合ガスを２０〜２４気圧にその他の絶縁ガスについても加圧して封入している。図３における圧力タンク５１とエンドプレート５３又は図４に示す圧力タンク７１とエンドプレート７４は共に前記高圧絶縁用ガスに十分耐える強度を備えた鋼鉄で作られており、それを含めた加速器全体の重量は１トンから数トンにもなる。この重量及び大きさが、静電加速器の可搬性と設置場所を制約する要因となっている。価格も必然的に高くなる。又構造が複雑である。

このように圧力タンク５１又は７１のサイズ及び重量が現在の加速装置を小型化する上で大きな障害となるばかりでなく、更に小型化を進めれば、より高い圧力の絶縁ガスを必要とするというと言う悪循環に直面しており、必要性を訴えられながら期待に応える小型加速器の提供を困難にしている。

一方最近中性子を使用した元素分析方法の中で爆薬物摘発に関する研究が国際規模で行われた。その結果爆薬中に必ず含まれている窒素原子を検知することが爆薬物発見に有効であることが判ってきた。これには熱中性子が窒素原子核に吸収されてエネルギーの極めて高い特性ガンマ線を放出する現象を利用する。

このエネルギーの中性子を効率良く且つ十分な強度で作るには水素又は重水素水イオンを２〜２，５ＭｅＶのエネルギーまで加速できる小型加速器が必要である。そこでは、これらイオンをリチュウム又はベリリウムターゲットに衝突させて核反応により中速中性子を生成し、これを水素含有物からなる減速材を透過させるうちに熱中性子エネルギーまで減速させる。近年この方法は、地雷探査への応用が有効であると期待できるようになった。

これを実現するためには加速器の小型化と可搬性が必須要件である。具体的には航空機又は自動車に容易に搭載し、且つ搭載状態で諸測定が可能な加速器を実現することである。
現在稼働中の静電加速器は、加速コラムに沿った電位勾配の大きさが２ＭＶ／ｍ以下で使用されている。この値は荷電粒子ビーム加速用加速管の真空絶縁耐力又は高電圧発生器の耐電圧限界からもたらされており高気圧絶縁ガス雰囲気下にある加速管表面又は高電圧発生器構成素子（ベルト等の機械式荷電搬送体又は固体整流素子或いは付属コンデンサー）固有の耐電圧制限によるものではない。一方シングルエンド型加速器５０又はタンデム型加速器７０の高電圧ドー厶６２又は７９と高圧ガスタンク５１又は７１の間で安全に維持できる平均電界強度は、既存のものでは１２ＭＶ／ｍであが、絶縁ガスに大気圧の純粋６フッ化硫黄ガスを使用すれば、この値は約３ＭＶ／ｍに低下してしまう。
換言すれば高圧の絶縁ガスに代わる有効な絶縁手段を得ることにある。

本発明の第１の手段は請求項１に該当し、電子又はイオンを高電圧で加速するヴァンデグラーフ型、コッククロフト型或いはシェンケル型加速器において、高電圧ドーム及び加速コラムとそれを包容する接地電位の金属製容器の内周全面に密接して筒状の固体誘電体を設置し、且つ低圧の絶縁ガスを充填して、前記高電圧ドーム及び加速コラムと金属製容器間の高電圧の絶縁を計るようにしている。
なお此処にいう絶縁ガスとは６フッ化硫黄ガス、乾燥空気、アルゴンガス、窒素と酸素の混合ガス等電気絶縁性のあるガスを言う。

又本発明の第２の手段は、請求項２に該当し、本発明の第１の手段の筒状の固体誘電体に代えて複数の異径筒状固体誘電体と各異径筒状固体誘電体の外周全面に導電性金属筒を密着介在させた金属／固体誘電体交互密着配置同軸絶縁筒に置き換えるようにして前記高電圧ドーム及び加速コラムと圧力タンク間の高電圧の絶縁を計るようにしている。

本発明の第３の手段は請求項３に該当し、本発明の第２の手段において高電圧ドーム及び電位均圧管の示す電位に応じて金属／固体誘電体交互密着配置同軸絶縁筒を内径側からその異径円筒状固体誘導体及びその外周面の導電性金属の数を増減させ且つ該増減により金属／固体誘電体交互密着配置同軸絶縁筒に生じた半径方向の段差部分の電位均圧管を半径方向に重ねて配置するようにしてしている。

本発明の第４の手段は請求項４に該当し、本発明の第１乃至第３の手段に加えて高電圧ドーム、電位均圧環及び発電機コラムの電源部を支持する固体誘電体の各支持部の間に沿面距離増加手段を施すようにしている。
なお此処にいう沿面距離増加手段とは固体誘電体の各高電圧部品の支持部の間の沿面絶縁値増加策として溝又は襞を設けることで実質的に前記高電圧部品間の沿面距離を増加させる手段である。

本発明の第１の手段によれば、大気圧の純粋６フッ化硫黄ガス雰囲気下で加速管構成素材のアルミナセラミックス、パイレックスガラス、テフロン或いはポリエチレンの沿面放電体電界強度は、１〜２ｃｍの沿面距離では３ＭＶ／ｍを越える。この値は、沿面がストレートな形状を有する場合についてであり、沿面をコルゲート状にして実質的な沿面距離を増せば更に向上する。
従って発電機コラムび加速コラムを前記誘電体筒で包み、その誘電体の持つ高い絶縁強度を利用して加速器収納容器との間の高電圧絶縁を実現することが出来る。これにより絶縁ガスは大気圧相対１から１．９気圧程度で良く、容器は耐圧強度を必要としないため更に高電位による小型にして可搬性に富む加速器が開発可能となるという効果を奏する。

本発明の第２の手段によれば誘電体による高電圧部位の絶縁において、その耐電圧は、誘電体の幾何学的厚みに比例させて計算した値よりも低下してくることは良く知られている。従って加速電圧が高くなると構造の単純性を犠牲にしても誘電体を金属電極で仕切って使用するのが安全である。本発明の第１の手段における筒状の固体誘電体に代えて複数の異径筒状固体誘電体と各異径筒状固体誘電体の外周全面に導電性金属筒を密着介在させた金属／固体誘電体交互密着配置同軸絶縁筒に置き換えることにより、更に高い高電圧絶縁を安全に実現することが出来る。なおその結果絶縁ガスは純粋の６フッ化硫黄ガスを大気圧相対圧１気圧程度に止めることが出来る。尚その際最外側の金属を除き導電性金属は接地等の処置は講ぜずフロートとしておく。

本発明の第３の手段によれば高電圧ドームの高い電位から加速管の端の低い電位までの各位置における電位に応じて金属／固体誘電体交互配置同軸絶縁体の数を適切に配置することが出来る。これにより絶縁材料の節減及び軽量化を計ることが出来るという効果を奏する。

本発明の第４の手段によれば個体誘電体の沿面放電耐電界強度に係る沿面長さを増加させることが出来るので、厚みの方向の絶縁強度とのバランスを取ることが出来る。特に電位均圧環の配置を可及的に間隔を詰めて製作することが期待出来る。これは製品の小型化に道を開く有利な方策である。

本発明を実施するための最良の二形態について説明する

図１は本発明になるシングルエンド型静電加速器の正面断面図である。なお背景技術で説明したものと同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。
図１において１は本発明になるシングルエンド型静電加速器である。２は外壁である。該外壁２は外面をアース電位に保つために金属製である。３はエンドプレートである。該エンドプレート３は外壁２と同じくアース電位に保つため金属製である。４は固定ボルトある。該固定ボルト４は前記外壁２とエンドプレート３を締結して気密室を構成する。

５は固体誘電体である。該固体誘電体５に今回はポリエチレンを使用し、継ぎ目のない円筒状を成しており前記外壁２及びエンドプレート３にその外周面を密着させると共に、その内面は、高い絶縁破壊強度を利用して高電圧ドー厶６２及び加速コラム６０の電源部６０ｂを包囲支持した。又７は電位均圧環６１の支持部である。該電位均圧環６１の支持部７は前記固体誘電体５で直接該電位均圧環６１を支持する共に相互の間隔保持の役目もしている。８は溝である該溝８は、高電圧ドーム６２と電位均圧環６１の各々の間、電位均圧環６１相互の間、電位均圧環６１と静電発電機の電源部６０ｂとの間に設けてある。なお６は絶縁用ガスとして６フッ化硫黄を大気相対圧１〜１．９気圧に充填した。

固体誘電体の絶縁破壊強度について、発明者の経験によれば、厚さ４０ｍｍのパイレックス（コーニング７７４０）においては２０ＭＶ／ｍ、同じ厚さのアルミナセラミックスでは１０ＭＶ／ｍである。別に厚さの異なる資料を使った絶縁破壊試験からの比較検討により、上記厚さのポリエチレン又はテフロンは共に１００ＭＶ／ｍを凌ぐものと思われる。

上記固体誘電体の中でポリエチレンが価格的に最も安価である。しかも密度も０．９ｇ／ｃｍ^３と最も小さく軽い。ポリエチレン筒に純粋６フッ化硫黄ガスを満たせば加速コラム方向の電位勾配２ＭＶ／ｍを維持できる。そして筒の肉厚を５０ｍｍにすれば１ＭＶの高電圧を維持できる。又同肉厚を１００ｍｍにすれば２ＭＶの高電圧を余裕をもって維持できる。筒内ガス圧力は大気圧程度であるから高圧力容器は不要である。

そこで前記固体誘電体５は、外面をアース電位に保つ必要と、機械的保護のために金属製の外壁２に収容している。なおその際固体誘電体５の外面は、導電性塗料を塗布するか金属泊を張り付けてむらなくアース電位に接続しておく。こうした構造は、固体誘電体の半径方向の電位勾配を一様にして固体誘電体５の長時間に亘る絶縁性能を保持するために有効である。又同時に加速器が放電時に発せられる強力な電磁ノイズの筒外放射を阻止し、周辺電子機材の誤作動又は破壊を阻止する役目もする。

こうした保護構造を持たしても本発明になる加速器の重量は、真空排気系と、設置架台を別にして、市販品と比べ１／１０よりも軽くできる。従って、１ＭＶの静電加速器は、人力丈で運ぶことが可能となる。

図２において２０はタンデム型静電加速器である。該タンデム型静電加速器２０において背景技術で説明した図３、図４及び図１と共通の部分には同じ符号を付し説明を省略する。
２１は外壁である。又２２はエンドプレートである。２３は締結ボルトである。前記外壁２１は両端を裁断した円筒状を成している。その外周両端部には前記締結ボルト挿通孔が多数設けてある。該外壁２１にはその両端の開口部に円板状の前記エンドプレート２２が嵌合し、前記締結ボルト２３の挿通孔を通してエンドプレート２２の外周部に設けられた締結ねじ孔に前記締結ボルト２３がねじ込まれ気密に締結される。

２４は固体誘電体である。該固体誘電体２４は次継ぎ目のない円筒形を成し前記筒状の外壁２１の内径部全長に亘り電気的に密着し、その両端面は外壁２１の両端を閉じる前記エンドプレート２２に密接している。尚固体誘電体２４の材料としてポリエチレン樹脂を採用した。

２５は電位均圧環である。該電位均圧環２５は、前記固体誘電体２４の内径部に支持されて該固体誘電体２４の内径部の長手方向の中心軸に沿って等間隔に固定されている。
２６は筒状中間電極である。該筒状中間電極２６は、前記固体誘電体２４に内接している。２７は固体誘電体である。該固体誘電体２７の外周には前記筒状中間電極２６が密着しており、その長さは前記固体誘電体２４の半分で前記誘電体２４の中央部にその長手方向の中心軸に同心に配置されている。

該固体誘電体２７の内径部には図４で説明したタンデム型静電加速器７０の高電圧ドーム７９及び電位均圧環７７が該固体誘電体２７の内周部で支持固定され、発電機コラム６０及び、図の右側から荷電粒子生成室５９、真空ポンプ５６、加速管７６ａ、荷電変換器８１、加速管７６ｂ、真空ポンプ５６、ビームダクト５７が、右側より左側のエンドプレートを貫通して左側まで配置している。図４と本実施の形態例との相違点は、両外側の電位均圧管７７に最内側の電位均圧管２６が左右共重なって配置され、その間に溝２９が設けられていること及び支持具３１，３２，３３で相互に支持されていること、更にその両側に電位均圧管２５が等間隔に両外側に配置されている。及び発電機コラム６０の到達電位が約２倍と高い電位になっていることである。更にこれに伴い高電圧ドーム７９の電位も約２倍になっており、この高い電位に耐えるために全長に亘る固体誘電体２４に加えて、電位の高い中央部は固体誘電体２７及び筒状中間電極を積層している。尚中間電極２６はフロートとして固体誘電体２４と固体誘電体２７の絶縁耐力の値を加算できるようにしている。尚２８は絶縁用ガスで純粋の６フッ化硫黄ガスを大気相対圧で１から１．９気圧封入した。

次に本発明の実施の形態の第２例についてその作用を説明する。本実施例においても本発明の実施の第１例で述べた固体誘電体に関する説明はそのまま適用できる。更により高い電圧の絶縁を必要とする場合、その耐電圧は、誘電体の幾何学的厚みに比例して計算した値よりも低下してくることは良く知られている。従って加速電圧が高くなると構造の単純性を犠牲にしても誘電体は金属電極で仕切って使用するのが安全である。

本実施例ではこの原理に則ったものである。従って固体誘電体２４と固体誘電体２７は同軸な金属製筒状中間電極２６により仕切られている。固体誘電体２７の長さは固体誘電体２４の長さの半分であり該固体誘電体２４の中央部分を占めている。固体誘電体２７と同じ長さの筒状中間電極２６の両端は電位均圧環２５で終端してある。電位均圧環２５は固体誘電体２４の内径部に、電位均圧環７７は固体誘電体２７の内面に夫々接して配置してあり、その電位は電位均圧環７７又は２５を流れる誘電体表面暗流又は電位均圧環コロナ電流によって自動的に分割される。

勿論抵抗チエーン、又はコロナポイトチエーンを配置して強制的に電位分割を行っても良いが、構造が複雑で、嵩張る。発明者の経験では、電位均圧環７７及び電位均圧環２５はその間を流れる自然暗流で平等に電位分割されることが判った。
以上固体誘電体及び電位均圧環の配置により背景技術におけるタンデム型静電加速器に比べて軽量且つ小型で然も荷電粒子を約２倍の速度まで加速し得ると言う効果を奏する。

なお地雷探査用の中性子発生源として静電加速器を使用する場合、加速コラムとその終端部にある中性子発生ターゲットをポリエチレン筒で包囲すると、ポリエチレンが水素原子を多分に含有しているため次の二つの利点を生む。一つは発生中性子のポリエチレン筒方向への指向性が高まり地雷探査速度が向上する。二つ目は、加速周縁への漏洩中性子束を低減し加速運転人員の中性子被曝防御設備を軽薄化できる。

本装置は軽量コンパクトな定置式として従来の微量元素の検出（ＰＩＸＥ法）、その元素の資料表面深さ方向の濃度分布を測定（ＲＢＳ法）は勿論のこと自動車、航空機に搭載して移動先での諸計測、材料の改質、更には荷電粒子に更に大きい加速付与能力のある装置の開発が可能であるから地雷探査等に使用域を大幅に拡げることが可能となる。

本発明の実施の形態の第１例を示すシングルエンド型静電加速器の正面断面図である。 本発明の実施の形態の第２例を示すタンデム型静電加速器の正面断面図である。 背景技術のシングルエンド型静電加速器の正面断面図である。 背景技術のタンデム型静電加速器の正面断面図である。

符号の説明

１、５０ シングルエンド型静電加速器
２、２１ 外壁
３、２２、５３、７４ エンドプレート
４、２３、５４、７３ 締結ボルト
５、２４、２７ 固体誘電体
６、６３、８０ 絶縁用ガス
７ 電位均圧環支持部
８ 溝
２０、７０ タンデム型静電加速器
２５、６１、７７ 電位均圧環
２６ 筒状中間電極
２９ 電位均圧環支持部及び溝
３０、３１、３２、６４、６５、８３、８４ 支持具
５１、７１ 圧力タンク
５２、７２、フランジ
５５ ナット
５６ 真空排気ポンプ又は水素吸蔵ゲッター
５７ ビームダクト
５８、７６、７６ｂ 加速管
５９ 荷電粒子生成室
６０ 発電機コラム
６０ａ 高圧電極部
６０ｂ 電源部
６２、７９ 高電圧ドーム
６３、８０ 加圧絶縁用ガス
８１ 荷電変換器

Claims (4)

1. 電子又はイオンを高電圧で加速するヴァンデグラーフ型、コッククロフト型或いはシェンケル型加速器において、高電圧ドーム及び加速コラムを包容する接地電位の金属製容器の内周全面に密接して筒状の固体誘電体を設置し、且つ低圧の絶縁ガスを充填して、前記高電圧ドーム及び加速コラムと金属製容器間の高電圧の絶縁を計ることを特徴とする固体誘電体及び低気圧ガス絶縁による静電加速器。
2. 筒状の固体誘電体に代えて、複数の異径筒状個体誘電体と各異径筒状固体誘電体の外周全面に導電性金属筒を密着介在させた金属／固体誘電体交互密接配置同軸絶縁筒としたことを特徴とする請求項１に記載の固体誘電体及び低気圧ガス絶縁による静電加速器。
3. 高電圧ドーム及び電位均圧管の示す電位に応じて金属／固体誘電体交互密着配置同軸絶縁筒を内径側からその異径筒状固体誘電体及びその外周面の導電性金属の数を増減させ且つ該増減により金属／固体誘電体交互密着配置絶縁筒に生じた半径方向の段差部分の電位均圧管を半径方向に重ねて配置したことを特徴とする請求項２に記載の固体誘電体及び低気圧ガス絶縁による静電加速器。
4. 高電圧ドーム、電位均圧環群、及び発電機コラムの電源部を個々に支持する固体誘電体の各支持部の間に沿面距離増加手段を施したことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の固体誘電体及び低気圧ガス絶縁による静電加速器。

Images