JP2013545255A - 直流荷電粒子加速器、直流電圧を使用し荷電粒子を加速する方法、およびその使用のための高電圧電力供給装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2010年12月8日出願の米国特許出願第12/962,723号の優先権を主張し、同出願を参照として本明細書に引用する。
Claims (27)
- 直流荷電粒子加速器であって、
端部電極および少なくともN−1個の中間電極を含む加速器電極であって、少なくともN個の加速ギャップを前記電極の隣接対の間に画定し、Nが少なくとも3である、加速器電極と、
前記N個の加速ギャップを画定する前記加速器電極の各隣接対に接続されるN対の出力線を有する調整直流高電圧電力供給装置であって、前記N個の加速ギャップにわたってギャップ電圧を供給するために、N個の調整高電圧直流出力電圧を前記N対の出力線上に供給するように動作し、前記N個の調整高電圧直流出力電圧が相互に電気的に絶縁される、調整直流高電圧電力供給装置と、
を備える、直流荷電粒子加速器。 - 前記調整直流高電圧電力供給装置が、共通値(Vgap)を有する前記N個の調整出力電圧を供給するように動作する、請求項1に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記調整直流高電圧電力供給装置が、
前記電圧発生器のそれぞれが、前記N対の出力線のうちの各1つを有し、前記N個の調整高電圧直流出力電圧のうちの各1つを前記電圧発生器に送達される入力電力から生成するように配置される、相互に直流絶縁されたN個の直流電圧発生器と、
前記電圧発生器の間で直流絶縁を維持しながら、前記入力電力を前記N個の電圧発生器に送達するように配置される直流絶縁電力送達装置と、
を備える、請求項1に記載の直流荷電粒子加速器。 - 前記N個の直流電圧発生器が、前記調整高電圧直流出力を未調整入力電力から供給するN個の直流高電圧電力供給ユニットを備える、請求項3に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記直流絶縁電力送達装置が、交流電力を前記未調整入力電力として各前記直流高電圧電力供給ユニットに送達するN個の交流発電機を備える、請求項4に記載の直流荷電粒子加速機。
- それぞれの前記交流発電機が、少なくとも1つの固定子巻線を有する固定子と、前記交流電力を供給するために、前記固定子内に回転磁界を生成する少なくとも1つの回転子磁石を支持して、前記固定子巻線内に交流電流を誘導する回転子と、を備える、請求項5に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記交流発電機のうちの少なくとも2つの前記固定子が軸方向に整列し、
前記直流絶縁電力送達装置が、シャフトに沿って軸方向に離間して、前記少なくとも2つの交流発電機の回転子と、共通の回転子シャフトを回転させるように接続されるモータと、を支持する少なくとも1つの共通の回転子シャフト、を備える、請求項6に記載の直流荷電粒子加速器。 - 前記共通の回転子シャフトが、前記回転子シャフトによって支持される前記回転子のそれぞれの電気的絶縁を提供する、請求項7に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記共通のシャフトが電気的絶縁材料から形成される、請求項8に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記直流絶縁電力送達装置が、固定子管に沿って軸方向に離間して、軸方向に整列した前記固定子を支持する固定子管をさらに備え、前記共通の回転子シャフトが、回転用に前記固定子管内に装着される、請求項7に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記固定子管が、前記固定子管によって支持される前記固定子のそれぞれの電気的絶縁を提供する、請求項10に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記固定子管が電気的絶縁物質により形成される、請求項11に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記交流発電機が少なくとも2つの群に配置され、それぞれの群における前記交流発電機の前記固定子が軸方向に整列し、
前記直流絶縁電力送達装置が、交流発電機のそれぞれの群につき1つの前記共通の回転子シャフトを備える、請求項7に記載の直流荷電粒子加速器。 - 前記直流絶縁電力送達装置が、それぞれの前記共通の回転子シャフトを回転させるように接続される各前記モータを備える、請求項13に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記直流加速器が、前記加速器電極を含有する細長い加速器管を有し、かつ前記加速器を通る荷電粒子用の線形加速経路を画定する直線加速器であり、
前記少なくとも1つの共通の回転子シャフトが、前記加速器管に平行に装着され、前記加速経路に平行に整列する、請求項7に記載の直流荷電粒子加速器。 - 前記交流発電機が3つの群に配置され、それぞれの群における前記交流発電機の前記固定子が軸方向に整列し、
前記直流絶縁電力送達装置が、交流発電機のそれぞれの群につき1つの前記共通の回転子シャフトを備え、
前記加速経路に平行に整列する3つの前記共通の回転子シャフトが、略前記加速器管に対称的に位置する、請求項15に記載の直流荷電粒子加速器。 - 上流および下流端部を有する防ガス性格納容器をさらに備え、
前記加速器管が真空密封で、前記上流端部と下流端部との間の前記格納容器に延在するため、荷電粒子が前記下流端部に向け加速され、また前記格納容器から加速された粒子を、前記下流端部を介し通過させる、真空シール接続を有し、
前記調整高電圧供給装置が、前記格納容器内に収容される、請求項15に記載の直流荷電粒子加速器。 - 前記格納容器が、電気的絶縁ガスを含む、請求項17に記載の直流荷電粒子加速器。
- 前記電気的絶縁ガスが六フッ化硫黄(SF6)ガスである、請求項18に記載の直流荷電粒子加速器。
- 高電圧電力供給装置であって、
各出力部を有し、前記出力部で交流電力を生成する少なくとも2つの交流発電機であって、それぞれの前記交流発電機が、少なくとも1つの固定子巻線を有する各固定子と、前記交流電力を提供するために、前記固定子巻線内に交流電流を誘導するように前記固定子内に回転磁場を生成する、少なくとも1つの回転子磁石を支持する各回転子と、を備える前記交流発電機を備え、
前記交流発電機の前記固定子が軸方向に配列され、
前記高電圧電力供給装置が
前記軸に沿い軸方向に離間して、前記交流発電機の前記回転子を支持する、共通の回転子シャフトと、
前記共通の軸を回転するように接続されるため、各出力部で前記交流発電機のそれぞれが前記交流電力を発生するモータと、
それぞれの前記交流発電機の前記出力部から、前記交流電力を受け取るように接続される、各直流高電圧電力供給ユニットであって、それぞれの前記直流高電圧電力供給が、出力端子の各対を有し、出力端子の前記各対で、調整直流高電圧出力電圧を生成するように、前記交流電力を変換するよう動作する、直流高電圧電力供給ユニットと、をさらに備える、高電圧電力供給装置。 - 前記共通の回転子シャフトが、前記共通の回転子シャフトにより支持される前記回転子のそれぞれの電気的絶縁を提供する、請求項20に記載の高電圧電力供給装置。
- 前記管に沿い軸方向に離間して、前記軸方向に配列する固定子を支持する固定子管を備え、前記共通の回転子シャフトが前記固定子管内で回転するために取り付けられ、前記固定子管が、前記固定子管により支持される前記固定子のそれぞれの電気的絶縁を提供する、請求項21に記載の高電圧電力供給装置。
- 前記各電力供給ユニットが、互いに電気的に絶縁である、請求項22に記載の高電圧電力供給装置。
- 前記電力供給ユニットの前記出力端子が、直列に接続される、請求項23に記載の高電圧電力供給装置。
- 直流電圧を使用し荷電粒子を加速する方法であって、
端部電極および少なくともN−1個の中間電極を含む加速器電極であって、少なくともN個の加速ギャップを前記電極の隣接対の間に画定し、Nが少なくとも3である、加速器電極を提供するステップと、
互いに電気的に絶縁されているN個の調整高電圧直流出力電圧を生成するステップと、
前記N個の加速ギャップにわたってギャップ電圧を提供するために、前記N個の調整出力電圧を、前記N個の加速ギャップを画定する前記加速器電極に印加するステップと、を含む、方法。 - 前記N個の調整高電圧直流出力電圧が、N個の交流電源を生成するN個の電気的に絶縁した交流発電機を駆動すること、および各前記調整高電圧直流出力電圧を提供するように、前記N個の交流電源のそれぞれからの交流電力を変換することにより生成される、請求項25に記載の直流電圧を使用し荷電粒子を加速する方法。
- 少なくとも2つの前記N個の交流発電機の固定子が軸方向に整列し、軸方向に整列した固定子付きの前記交流発電機の回転子が、共通の駆動軸により駆動する、請求項26に記載の直流電圧を使用し荷電粒子を加速する方法。
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