JP2010267430A

JP2010267430A - 加速器用高周波カプラ

Info

Publication number: JP2010267430A
Application number: JP2009116300A
Authority: JP
Inventors: Masao Irikura; 正男入倉
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-05-13
Also published as: JP5498054B2

Abstract

【課題】コンデンサにて内導体と外導体との間に所要の電位差を与え、マルチパクタ現象を防止し、高周波を加速器に伝達する加速器用高周波カプラを提供する。
【解決手段】コンデンサ16は、内導体に接続する内側導体リング21、外導体に接続する外側導体リング22、内側導体リング21と外側導体リング22との間に介在する絶縁体23を備える。絶縁体23は、ポリイミド樹脂フィルムを成形することにより、周方向に継ぎ目のない円筒状に形成し、絶縁破壊を防止する。このコンデンサ16にて内導体と外導体との間に所要の電位差を与え続け、マルチパクタ現象を防止し、高周波を加速器に伝達する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加速器に高周波を伝達する加速器用高周波カプラに関する。

加速器用高周波カプラは、クライストロンなどからの高周波電力を加速器の加速空洞に結合させるもので、例えば、同軸導波管変換付きカプラにおいては、アルミナセラミックスによって大気部分と真空部分とを隔てるとともに、内導体と外導体とを電気的に絶縁している（例えば、特許文献１参照。）。

大電力の加速器用高周波カプラの場合、真空中の局所高電界において発生した一次電子が高周波で内導体または外導体に繰り返し衝突することによって二次電子が継続的に発生し放電に至ってしまうマルチパクタ現象を防ぐ目的で、内導体と外導体との間にコンデンサを接続し、電位差を設ける方法が用いられることがある。

このような加速器用高周波カプラに用いられるコンデンサは、内導体に接続される内側電極と、外導体に接続される外側電極と、内導体と外導体の間の電位差を絶縁する絶縁体とで構成されている。

加速器用高周波カプラの内部から絶縁体を通しての高周波の漏れをなくすように、絶縁体には薄くて高耐電圧の材料が使われている。また、Ｘ線が発生する加速器の加速空洞に取り付けられるため、コンデンサの絶縁体には耐放射線性も必要である。このような条件を満たす材料としては、ポリイミド樹脂フィルムがある。

１枚のフィルムを一重に巻いて内側電極と外側電極との間に配置すると、合わせ目が存在することになり、この合わせ目が離れていると絶縁が不足し、絶縁破壊してしまう。逆に合わせ目が重なっていると、内側電極と外側電極との間に収まらないという問題がある。

そこで、１枚のフィルムを三重に巻き付け、合わせ目が多少不足して二重の部分がわずかに存在しても、絶縁を確保しようとする方法がある。この場合、フィルムの厚さを厚くすると絶縁体の厚さが厚くなり、高周波の漏れを防げなくなるので、フィルムの厚さをある程度薄くしたものを使わなければならず、製造において取り扱いが難しいために、例えばしわができたり、層間にごみや異物を巻き込んだりして、絶縁破壊電圧の低下を起こすという問題がある。

特許第４０８３３６４号公報（第３頁、図１）

上述のように、１枚のフィルムを一重に巻いた形状の絶縁体を使用したコンデンサでは、フィルムの合わせ目による絶縁破壊が起きることがある。また、１枚の薄いフィルムを三重に巻き付けた形状の絶縁体を使用したコンデンサでは、フィルムの取り扱いが難しいために、絶縁破壊電圧の低下を起こすことがある。

このようなコンデンサを加速器用高周波カプラに使用すると、内導体と外導体との間に所要の電位差を与え続けることができなくなり、マルチパクタ現象を引き起こして高周波を加速器の加速空洞に結合させられなくなる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、内導体と外導体との間に所要の電位差を与え続けることができ、マルチパクタ現象を引き起こすことなく、高周波を加速器に伝達できる加速器用高周波カプラを提供することを目的とする。

本発明は、加速器に高周波を伝達する内導体および外導体と、これら内導体と外導体との間で電気的絶縁を保つ周方向に継ぎ目のない円筒状の絶縁体を有し、前記内導体と外導体の間に電位差を設けるコンデンサとを具備しているものである。

本発明によれば、コンデンサに、周方向に継ぎ目のない円筒状の絶縁体を用いるため、絶縁体の継ぎ目による絶縁破壊を防止でき、絶縁体の取り扱いが容易でしわや異物巻き込みによる絶縁破壊電圧の低下も防止できる。このコンデンサを用いた加速器用高周波カプラでは、内導体と外導体との間に所要の電位差を与え続けることができ、マルチパクタ現象を引き起こすことなく、高周波を加速器に伝達できる。

本発明の一実施の形態を示す加速器用高周波カプラのコンデンサの断面図である。同上コンデンサの分解状態の断面図である。同上コンデンサの一部の断面図である。同上加速器用高周波カプラの断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図４に加速器用高周波カプラの断面図を示す。

加速器用高周波カプラ11は、軸方向の一端側の結合部12に結合される図示しないクライストロンなどから高周波電力が入力され、軸方向の他端側の結合部13に結合される図示しない加速器の加速空胴に高周波電力を伝達する。

加速器用高周波カプラ11は、軸方向に沿って高周波を伝達する内導体14および外導体15を備え、これら内導体14および外導体15に電気的に接続されるようにコンデンサ16が配置されている。コンデンサ16は、内導体14と外導体15との間に所要の電位差を与え、マルチパクタ現象を引き起こすのを防止する。

また、図１に加速器用高周波カプラ11のコンデンサ16の断面図を示し、図２にコンデンサ16の分解状態の断面図を示し、図３にコンデンサ16の一部の断面図を示す。

コンデンサ16は、内導体14に接続される内側導体リング21、外導体15に接続される外側導体リング22、およびこれら内側導体リング21と外側導体リング22との間に介在される絶縁体23を有している。

内側導体リング21には、外周部に図示しないボルトを通して内導体14のねじ孔24に螺合固定するための取付孔25を有するフランジ26が形成され、内周部に絶縁体23を外側導体リング22との間に挟持する挟持面27が形成されている。

外側導体リング22には、内周面に内側導体リング21との間に絶縁体23を挟持する挟持面28が形成され、外周部に図示しないボルトにより外導体15に固定するフランジ30が形成されている。

絶縁体23は、内導体14と外導体15との間で電気的絶縁を保つものであり、厚さ５０〜１００μｍであって例えば約７５μｍの熱成型可能なポリイミド樹脂フィルムを用い、このフィルムを熱成形型によってプレス成形することによって軸方向に開口した円筒状に形成されている。すなわち、絶縁体23は、周方向に継ぎ目のないリング状に形成されるとともに軸方向の一端側に向けて径が小さくなるようにテーパ状に形成された周面部32を有し、この周面部32の一端内周部および他端外周部にフランジ部33，34がそれぞれ形成されている。

そして、コンデンサ16を組み立てる際には、外側導体リング22の内側に絶縁体23を径の小さい一端側から挿入し、その絶縁体23の内側に内側導体リング21を挿入し、これら内側導体リング21と外側導体リング22との間に絶縁体23の周面部32を挟み込んで介在させる。あるいは、内側導体リング21に絶縁体23を被せ、この絶縁体23を径の小さい一端側から外側導体リング22の内側に絶縁体23および内側導体リング21を挿入し、これら内側導体リング21の挟持面27と外側導体リング22の挟持面28との間に絶縁体23の周面部32を挟み込んで介在させる。

このように、継ぎ目なしの円筒形の絶縁体23を使用するコンデンサ16では、絶縁体23が一重でありながら、継ぎ目がないので、継ぎ目による絶縁破壊は起きない。

絶縁体23は、約２５μｍの薄いフィルムを三重に巻き付ける従来の方法と比べると、約７５μｍと比較的厚いので、取り扱いやすく、しわが発生しにくく、また、層間にごみや異物を巻き込むこともない。

さらに、絶縁体23は、成型により継ぎ目なし円筒形とするので、周面部32にテーパを容易に付けることができる。この周面部33のテーパを、フィルムの塑性変形でストレートになる範囲のテーパとすることにより、内側導体リング21および外側導体リング22と組み立てを容易にできる。

さらに、絶縁体23は、周面部32の一端内周部および他端外周部にフランジ部33，34がそれぞれ形成されているため、絶縁体23のリング形状を維持することができ、コンデンサ16の組立性を向上できる。

このコンデンサ16を用いた加速器用高周波カプラ11では、内導体14と外導体15との間に所要の電位差を与え続けることができ、マルチパクタ現象を引き起こすことなく、高周波を加速器に伝達できる。

11 加速器用高周波カプラ
14 内導体
15 外導体
16 コンデンサ
21 内側導体リング
22 外側導体リング
23 絶縁体

Claims

加速器に高周波を伝達する内導体および外導体と、
これら内導体と外導体との間で電気的絶縁を保つ周方向に継ぎ目のない円筒状の絶縁体を有し、前記内導体と外導体の間に電位差を設けるコンデンサと
を具備していることを特徴とする加速器用高周波カプラ。
前記絶縁体は、ポリイミド樹脂フィルムを円筒状に成形することによって形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の加速器用高周波カプラ。
前記コンデンサは、前記内導体に接続される内側導体リング、および前記外導体に接続される外側導体リングを有し、これら内側導体リングと外側導体リングとの間に絶縁体が介在され、
前記絶縁体は、周方向に対して直交する軸方向にテーパを有する
ことを特徴とする請求項２記載の加速器用高周波カプラ。