JP2015076358A - 高周波加速空洞の製造方法、高周波加速空洞、端板の製造方法、および端板 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波吸収部材を備える高周波加速空洞を、低い不良発生率で製造する。
【解決手段】複数の銅ブロックの各々の外面に、複数のセラミックス部材を、第１ろう材を用いてろう付けする第１ろう付け工程Ｓ７０１と、端板本体の外周面に、第１ろう付け工程Ｓ７０１でセラミックス部材がろう付けされた複数の銅ブロックを、第２ろう材を用いてろう付けする第２ろう付け工程Ｓ７０３とを備え、第２ろう付け工程Ｓ７０３のろう付け温度が、第１ろう付け工程Ｓ７０１のろう付け温度よりも低い高周波加速空洞の製造方法を提供する。
【選択図】図７

Description

本発明は、高周波加速空洞の製造方法、高周波加速空洞、端板の製造方法、および端板に関する。

高周波加速空洞は、高周波電力の投入により内部に発生する加速電界により、電子、陽電子、陽子等の荷電粒子を加速する装置である。加速電界を生じさせる電磁場のうち、最も周波数の低いものを基本モード、それ以外を高次モード（Ｈｉｇｈ−Ｏｒｄｅｒ Ｍｏｄｅ（ＨＯＭ））という。基本モードは、荷電粒子の加速に用いられる電磁場である。

高次モードが高周波加速空洞内に多数存在すると、荷電粒子を加速させる性能を十分に発揮させることができなくなる可能性がある。このような不具合を防止するために、高周波加速空洞を高次モードが励起されにくい構造とすることが有効である。そして、高次モードが励起されにくい構造とするために、高周波加速空洞の周囲に、高周波を吸収する高周波吸収体を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載された装置は、高周波吸収体に高周波を吸収させることにより、高周波を熱に変換して高周波加速空洞の外部に放熱させることができる。

特開平１０−５０４９９号公報

高周波を吸収する高周波吸収体として、例えばセラミックス部材が用いられる。また、高周波加速空洞として、銅などの電気抵抗の小さい金属部材が用いられる。高周波吸収体であるセラミックス部材を高周波加速空洞の周囲に配置するために、セラミックス部材を高周波加速空洞の外周面にろう付けする方法を用いることができる。

ここで、金属部材とセラミックス部材とでは熱膨張係数が異なる。したがって、金属部材が高周波により発熱して膨張すると、金属部材とセラミックス部材の接合部分の残留応力が大きくなり、接合部分やセラミックス部材が損傷あるいは破損してしまう可能性がある。この不具合を解消するために、例えば、セラミックス部材を小サイズに分割された複数の部材とし、金属部材とセラミックス部材との接合部分の残留応力を減少させる方法が考えられる。

しかしながら、高周波加速空洞の外周面に複数の小サイズのセラミックス部材をろう付けする際に、各部分の温度が不均一であると、各部分に均一な接合強度を持たせることができない。ろう付けは、高周波加速空洞が内部に配置された高温のろう付け炉内で行われるため、ろう付けをやり直すと接合強度が十分な部分が再び溶解して影響を受けてしまう可能性がある。従って、このような方法は、ろう付けのやり直しができず、不良発生率が高くなるという問題がある。この問題は、高周波電力の周波数が比較的低く（例えば、５００ＭＨｚ程度）、高周波加速空洞の径が大きく設計される場合に、特に顕著となる。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、高周波吸収部材を備える高周波加速空洞を、低い不良発生率で製造可能な高周波加速空洞の製造方法、およびその製造方法により製造された高周波加速空洞を提供することを目的とする。
また、本発明は、高周波吸収部材を備える高周波加速空洞の端板を、低い不良発生率で製造可能な端板の製造方法、およびその製造方法により製造された端板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係る高周波加速空洞の製造方法は、円筒形状の空洞本体と、該空洞本体の軸線方向の端部に配置される円環形状の端板とを備える高周波加速空洞の製造方法であって、前記端板が、円環形状の金属製の端板本体と、該端板本体の外周面に配置される複数の金属部材と、該金属部材の外面に配置される複数の高周波吸収部材とを備えており、前記複数の金属部材の各々の前記外面に、複数の高周波吸収部材を、第１ろう材を用いてろう付けする第１ろう付け工程と、前記端板本体の前記外周面に、前記第１ろう付け工程で前記高周波吸収部材がろう付けされた複数の金属部材を、第２ろう材を用いてろう付けする第２ろう付け工程とを備え、前記第２ろう付け工程のろう付け温度が、前記第１ろう付け工程のろう付け温度よりも低い。

本発明に係る高周波加速空洞の製造方法によれば、端板本体の外周面に配置される複数の金属部材は、端板本体にろう付けされる前に、その外面に複数の高周波吸収部材がろう付けされる（第１ろう付け工程）。この第１ろう付け工程において、複数の金属部材は、端板に比較して小サイズであり、ろう付けの際に各部分の温度が不均一となる不具合が発生しにくい。

また、第１ろう付け工程において、複数の金属部材のいずれかに、十分なろう付けが行われない金属部材が発生したとしても、その金属部材のろう付けをやり直すか、あるいはその金属部材のみを廃棄すればよい。従って、複数の金属部材の全てのろう付けをやり直したり、その全てを廃棄する必要はない。

第２ろう付け工程のろう付け温度は、第１ろう付け工程のろう付け温度よりも低いので、端板本体の外周面に複数の金属部材をろう付けする際に、金属部材と高周波吸収部材とのろう付け部分が溶融してしまうことはない。また、端板本体と金属部材は金属同士であるため、金属部材と高周波吸収部材とのろう付けに比べて、ろう付けが容易である。従って、第２ろう付け工程において、端板本体の温度分布に不均一があったとしても、端板本体と金属部材とのろう付けに不具合が発生しにくい。
このようにすることで、高周波吸収部材を備える高周波加速空洞を、低い不良発生率で製造することができる。

本発明の第１態様の高周波加速空洞の製造方法は、前記金属部材の外面が、長手方向に沿って複数の平面が組み合わされた形状となっており、前記高周波吸収部材が、長手方向の長さが前記金属部材の前記平面の前記長手方向の長さと略一致した平板形状の部材であり、前記第１ろう付け工程が、前記金属部材の前記複数の平面の各々に、前記複数の高周波部材をろう付けするものである。

このようにすることで、比較的安価に製造可能な平板形状の高周波吸収部材を用いて高周波加速空洞を製造することができる。また、平面同士を強固にろう付けするので、高周波吸収部材と金属部材との接合強度を十分な強度とすることができる。

本発明の第２態様の高周波加速空洞の製造方法は、前記端板本体の外周面が、周方向に沿って複数の平面が組み合わされた形状となっており、前記金属部材が、長手方向の長さが前記端板本体の前記平面の前記周方向の長さと略一致し、底面が平面形状の部材であり、前記第２ろう付け工程が、前記端板本体の前記複数の平面の各々に、前記複数の金属部材をろう付けするものである。

このようにすることで、比較的安価に製造可能な平面形状の底面を備える金属部材を用いて高周波加速空洞を製造することができる。また、平面同士を強固にろう付けするので、金属部材と端板本体との接合強度を十分な強度とすることができる。

本発明の第３態様の高周波加速空洞の製造方法は、前記金属部材の外面に、複数の溝部が設けられており、前記第１ろう付け工程が、前記複数の金属部材の前記複数の溝部に、前記複数の高周波吸収部材をろう付けするものである。
このようにすることで、金属部材と高周波吸収部材とがろう付けにより接合する部分における金属部材の熱膨張による影響を抑制し、残留応力を減少させることができる。

本発明の第４態様の高周波加速空洞の製造方法は、前記端板本体と前記金属部材とが、同種の金属部材である。このようにすることで、前記端板本体と前記金属部材とを、より容易にろう付けすることができる。

本発明の第５態様の高周波加速空洞の製造方法は、前記高周波吸収部材が、セラミックス部材である。このようにすることで、セラミックス部材を高周波吸収部材として用いた高周波加速空洞を製造することができる。

本発明の高周波加速空洞は、前述のいずれかの高周波加速空洞の製造方法により製造されたものである。

本発明の端板の製造方法は、高周波加速空洞の円筒形状の空洞本体の軸線方向の端部に配置される円環形状の端板の製造方法であって、前記端板が、円環形状の金属製の端板本体と、該端板本体の外周面に配置される複数の金属部材と、該金属部材の外面に配置される複数の高周波吸収部材とを備えており、前記複数の金属部材の各々の前記外面に、複数の高周波吸収部材を、第１ろう材を用いてろう付けする第１ろう付け工程と、前記端板本体の前記外周面に、前記第１ろう付け工程で前記高周波吸収部材がろう付けされた複数の金属部材の底面を、第２ろう材を用いてろう付けする第２ろう付け工程とを備え、前記第２ろう付け工程のろう付け温度が、前記第１ろう付け工程のろう付け温度よりも低い。

本発明に係る端板の製造方法によれば、端板本体の外周面に配置される複数の金属部材は、端板本体にろう付けされる前に、その外面に複数の高周波吸収部材がろう付けされる（第１ろう付け工程）。この第１ろう付け工程において、複数の金属部材は、端板に比較して小サイズであり、ろう付けの際に温度が不均一となる不具合が発生しにくい。

また、第１ろう付け工程において、複数の金属部材のいずれかに、十分なろう付けが行われない金属部材が発生したとしても、その金属部材のろう付けをやり直すか、あるいはその金属部材のみを廃棄すればよい。従って、複数の金属部材の全てのろう付けをやり直したり、その全てを廃棄する必要はない。

第２ろう付け工程のろう付け温度は、第１ろう付け工程のろう付け温度よりも低いので、端板本体の外周面に複数の金属部材をろう付けする際に、金属部材と高周波吸収部材とのろう付け部分が溶融してしまうことはない。また、端板本体と金属部材は金属同士であるため、金属部材と高周波吸収部材とのろう付けに比べて、ろう付けが容易である。従って、第２ろう付け工程において、端板本体の温度分布に不均一があったとしても、端板本体と金属部材とのろう付けに不具合が発生しにくい。
このようにすることで、高周波吸収部材を備える端板を、低い不良発生率で製造することができる。

本発明の端板は、前述した端板の製造方法により製造されたものである。

本発明によれば、高周波吸収部材を備える高周波加速空洞を、低い不良発生率で製造可能な高周波加速空洞の製造方法、高周波加速空洞、端板の製造方法、および端板を提供することができる。

本発明の一実施形態の高周波加速空洞を正面からみた断面図である。 本発明の一実施形態の高周波加速空洞の左側面図である。 図１に示す高周波加速空洞の端板の正面図である。 図３に示す端板のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図４に示す端板を構成する銅ブロックを示す部分拡大図である。 図４に示す銅ブロックの左側面図である。 本発明の一実施形態の高周波加速空洞の製造工程を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態の高周波加速空洞およびその製造方法について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態の高周波加速空洞１００を正面からみた断面図である。図２は、本発明の一実施形態の高周波加速空洞１００の左側面図である。図１に示す断面図は、図２に示す高周波加速空洞１００のＡ−Ａ矢視断面図となっている。

図１に示す高周波加速空洞１００は、円筒形状の空洞本体１０と、空洞本体１０の軸線Ａ方向の両端部に配置される円環形状の端板２０，２１とを備える。空洞本体１０と端板２０，２１は、それぞれ電気抵抗の小さい金属部材である銅により成形されている。空洞本体１０は、軸線Ａ方向の両端部に直径Ｄ１の円形の開口部を備える。

端板２０，２１の外周部分は、空洞本体１０の開口部の直径Ｄ１よりやや小さい直径となる先端部２０ａ，２１ａと、空洞本体１０の開口部の直径Ｄ１より大きい直径Ｄ２となる後端部２０ｂ，２１ｂとを備えた形状となっている。先端部２０ａ，２１ａは、空洞本体１０の両端部の開口部それぞれに挿入された状態で配置される。この状態で、後端部２０ｂ，２１ｂの先端部２０ａ，２０ｂ側の側面は、空洞本体１０の両側面の開口部近傍に突き当てられた状態となる。

空洞本体１０の両側面の開口部近傍には、開口部を取り囲むように周方向の複数箇所に締結穴（不図示）が設けられている。また、後端部２０ｂ，２１ｂには、軸線Ａ回りの円周方向に沿って複数の貫通穴が設けられている。空洞本体１０の開口部に先端部２０ａ，２１ａが挿入された状態で、後端部２０ｂ，２１ｂの貫通穴に挿入された締結ボルトが空洞本体１０の締結穴に締結することにより、端板２０，２１が空洞本体１０に固定される。
端板２０，２１を空洞本体１０に固定する方法は、前述した締結ボルトを用いる方法に限られない。例えば、溶接により固定する方法等、他の方法を用いてもよい。

端板２０，２１の中央部には、それぞれ管部２０ｃ，２１ｃが設けられている。管部２０ｃは外部からの荷電粒子が導かれる入口管（不図示）に接続されており、入口管から導かれる荷電粒子を空洞本体１０に導く。また、管部２１ｃは外部へ荷電粒子を導く出口管（不図示）に接続されており、空洞本体１０で加速された荷電粒子を出口管に導く。

導波管１１は、空洞本体１０に設けられており、クライストロン等の高周波電源（不図示）が発生する高周波電力を空洞本体１０の内部に導入するための管である。導波管１１を介して外部から高周波電力が投入されると、空洞本体１０の内表面に正電極と負電極とが生成され、荷電粒子を加速させる加速電界が発生する。

高周波電力の周波数と、空洞本体１０の直径とは、反比例する相関関係を持って設計される。例えば、高周波電力の周波数を低く設計すると、それに反比例して空洞本体１０の直径を大きく設計する。本実施形態では、高周波電力の周波数を約５００ＭＨｚとし、空洞本体１０の直径を約１０００ｍｍとしている。

次に、高周波加速空洞１００を構成する端板について図３および図４を用いて説明する。図３は、図１に示す高周波加速空洞１００の端板２０の正面図である。図４は、図３に示す端板２０のＢ−Ｂ矢視断面図である。
以下では、端板２０について説明するが、端板２１は端板２０と同様の構成であるものとし、その説明を省略する。

図３および図４に示すように、端板２０は、円環形状の銅製の端板本体２４と、端板本体２４の外周面２４ａに配置される複数の銅ブロック２２（金属部材）と、銅ブロック２２の外面に配置される複数のセラミックス部材２３（高周波吸収部材）とを備える。

セラミックス部材２３は、管部２０ｃを取り囲むように軸線Ａ回りに配置されている。セラミックス部材２３は、空洞本体１０の内部に発生する高周波を吸収し、高周波を熱に変換して高周波加速空洞の外部に放熱するものである。このセラミックス部材２３の作用により、高周波加速空洞１００を高次モードが励起されにくい構造とすることができる。

端板本体２４の外周面２４ａは、軸線Ａ周りの周方向に沿って複数の平面が組み合わされた形状となっている。図４に示す例では、軸線Ａを中心とした１６角形となるように、周方向の長さが同一の１６個の平面が組み合わされた形状となっている。
ここでは、端板本体２４の外周面２４ａを１６個の平面を組み合わせたものとしたが、他の任意の個数の平面を組み合わせるようにしてもよい。

図４に示すように、周方向の長さが同一の１６個の平面のそれぞれには、底面が平面形状の銅ブロック２２が配置されている。図４に示すように、外周面２４ａの平面の周方向の長さと、銅ブロック２２の底面の周方向の長さとは略一致している。銅ブロック２２の底面と端板本体２４の外周面２４ａとは、後述する第２ろう付け工程によりろう付けされている。

図４に示すように、銅ブロック２２の外面２２ａには、外面全体を覆うように３個のセラミックス部材２３（高周波吸収部材）が配置されている。銅ブロック２２の外面２２ａとセラミックス部材２３とは、後述する第１ろう付け工程によりろう付けされている。

次に、銅ブロック２２の詳細な構成について、図５および図６を用いて説明する。図５は、図４に示す端板２０を構成する銅ブロック２２を示す部分拡大図である。図６は、図４に示す銅ブロック２２の左側面図である。図５に示す銅ブロック２２は、図６に示す銅ブロック２２のＣ−Ｃ矢視断面図となっている。

図５に示すように、銅ブロック２２の外面２２ａには、複数のメッシュ部材２５（溝部）が設けられている。これら複数のメッシュ部材２５は、銅ブロック２２の外面２２ａに接する銅板と銅板から鉛直方向に延在する複数の棒状部材から構成されている。これら複数の棒状部材の間には隙間が設けられており、メッシュ部材２５の先端部に軸線Ａ周りの周方向の溝と軸線Ａ方向の溝とを組み合わせた複数の溝が形成されている。

メッシュ部材２５の先端部に形成された複数の溝は、銅ブロック２２とセラミックス部材２３とがろう付けにより接合する部分において、銅ブロック２２の熱膨張による影響を抑制するために設けられている。複数の溝が設けられたメッシュ部材２５の先端部は、セラミックス部材２３とろう付けされているが、ろう付けされる部分の接触面積は溝を設けない場合に比べて十分に小さいものとなる。セラミックス部材２３と銅ブロック２２との接触面積を小さくすることにより、銅ブロック２２の熱膨張による影響を抑制し、ろう付け部分に発生する残留応力を減少させることができる。

銅ブロック２２の外面２２ａは、長手方向（軸線Ａ回りの周方向）に沿って複数の平面が組み合わされた形状となっている。図５に示す例では、３個のセラミックス部材２３の各々を配置する３個の平面が組み合わされた形状となっている。３個の平面のそれぞれは、長手方向の長さがセラミックス部材２３と略一致している。セラミックス部材２３とメッシュ部材２５とは、後述する第１ろう付け工程によりろう付けされる。同様に、メッシュ部材２５の底面と銅ブロック２２の外面とは、後述する第１ろう付け工程によりろう付けされる。

次に、本実施形態の高周波加速空洞１００の製造方法について図７を用いて説明する。図７は、高周波加速空洞１００の製造工程を示すフローチャートである。
本実施形態の高周波加速空洞１００の製造方法を開始するにあたって、端板２０，２１を構成する各部材と、空洞本体１０は、予め製造しておくものとする。
本実施形態の製造方法は、端板２０，２１を構成する各部材をろう付けにより接合し、更に端板２０，２１を空洞本体１０に取り付けることによって、高周波加速空洞１００を製造する方法である。

ステップＳ７０１は、複数の銅ブロック２２の各々の外面２２ａに、複数のセラミックス部材２３を、活性金属ろう材（第１ろう材）を用いてろう付けする第１ろう付け工程である。
第１ろう付け工程Ｓ７０１では、セラミックス部材２３の下面２３ａとメッシュ部材２５の先端部２５ｂとがろう付けされるとともに、メッシュ部材２５の底面２５ａと銅ブロック２２の外面２２ａとがろう付けされる。

第１ろう付け工程Ｓ７０１は、セラミックス部材２３の下面２３ａとメッシュ部材２５の先端部２５ｂとの間と、メッシュ部材２５の底面２５ｂと銅ブロック２２の外面２２ａとの間に、それぞれワイヤー形状の活性金属ろう材を設置することにより行われる。第１ろう付け工程Ｓ７０１では、活性金属ろう材が設置された状態で、複数の銅ブロック２２とメッシュ部材２５とセラミックス部材２３とがろう付け炉（不図示）の内部に配置される。

ここで、活性金属ろう材とは、チタン（Ｔｉ）やジルコニウム（Ｚｒ）等の活性金属が添加されたろう材をいう。セラミックス部材と金属部材を接合するのに適したろう材として知られている。活性金属ろう材として、種々のろう材が知られているが、本実施形態では、融点が８００℃程度の活性金属ろう材を用いるものとする。

銅ブロック２２とメッシュ部材２５とセラミックス部材２３とがろう付け炉の内部に配置された後、ろう付け炉の炉内温度を上昇させて８００℃程度に維持する。前述したように、本実施形態の活性金属ろう材の融点は８００℃程度であるので、炉内温度が８００℃を超えると、活性金属ろう材が溶融する。

その後、ろう付け炉の炉内温度を下降させると、セラミックス部材２３の下面２３ａとメッシュ部材２５の先端部２５ｂとの間と、メッシュ部材２５の底面２５ａと銅ブロック２２の外面２２ａとの間において、溶融した活性金属ろう材が硬化する。活性金属ろう材の硬化により、セラミックス部材２３の下面２３ａとメッシュ部材２５の先端部２５ｂ、メッシュ部材２５の底面２５ａと銅ブロック２２の外面２２ａが、それぞれ強固に接合される。

ステップＳ７０２は、第１ろう付け工程Ｓ７０１により、ろう付けが行われた銅ブロック２２、メッシュ部材２５、セラミックス部材２３について、ろう付けによる接合が十分であるかどうかを判断する工程である。この工程は、ろう付けされた銅ブロック２２を検査員が検査することにより行われる。なお、ステップＳ７０２を、ろう付けの状態を検査可能な検査装置を用いて、ろう付けによる接合が十分であるかどうかを判断する工程としてもよい。

ステップＳ７０２で接合が不十分であると判断される銅ブロック２２が存在する場合、接合が不十分であると判断された銅ブロック２２に対して、再び第１ろう付け工程（ステップＳ７０１）が行われる。
このように、接合が不十分であると判断される銅ブロック２２が存在しなくなるまで、ステップＳ７０１とステップＳ７０２とが繰り返される。接合が不十分であると判断される銅ブロック２２が存在しなくなると、ステップＳ７０３に処理が進む。

ステップＳ７０３は、端板本体２４の外周面２４ａに、第１ろう付け工程Ｓ７０１でセラミックス部材２３がろう付けされた複数の銅ブロック２２の底面２２ｂを、低温ろう材（第２ろう材）を用いてろう付けする第２ろう付け工程である。第２ろう付け工程Ｓ７０３は、端板本体２４の１６箇所の外周面２４ａ（平面）の各々に、複数の銅ブロック２２をろう付けする工程である。

第２ろう付け工程Ｓ７０３は、銅ブロック２２の底面２２ｂと端板本体２４の外周面２４ａとの間に、低温ろう材を設置することにより行われる。第２ろう付け工程では、ワイヤー形状の低温ろう材が設置された状態で、複数の銅ブロック２２と端板本体２４とがろう付け炉（不図示）の内部に配置される。

ここで、低温ろう材とは、銀ろうなどを用いた融点が７００℃程度のろう材をいう。本実施形態では、第１ろう付け工程Ｓ７０１で用いるろう材を融点が８００℃程度の活性金属ろう材を用いている。したがって、低温ろう材は、活性金属ろう材よりも、１００℃程度も融点が低い。

銅ブロック２２と端板本体２４とがろう付け炉の内部に配置された後、ろう付け炉の炉内温度を上昇させて７００℃程度に維持する。前述したように、本実施形態の低温ろう材の融点は７００℃程度であるので、炉内温度が７００℃を超えると、低温ろう材が溶融する。一方、セラミックス部材２３の下面２３ａとメッシュ部材２５の先端部２５ｂ、メッシュ部材２５の底面２５ａと銅ブロック２２の外面２２ａをそれぞれ接合する活性金属ろう材は、炉内温度が７００℃を超えても溶融しない。これは、活性金属ろう材の融点が、低温ろう材よりも十分に高いからである。

その後、ろう付け炉の炉内温度を下降させると、銅ブロック２２の底面２２ｂと端板本体２４の外周面２４ａの間において、溶融した低温ろう材が硬化する。低温ろう材の硬化により、銅ブロック２２の底面２２ｂと端板本体２４の外周面２４ａが強固に接合される。第２ろう付け工程Ｓ７０３が終了すると、端板２０，２１の製造が終了し、ステップＳ７０４に処理が進む。

ステップＳ７０４は、ステップＳ７０３で製造された端板２０，２１を予め製造された空洞本体１０に取り付けることにより高周波加速空洞１００を組み立てる組立工程である。具体的には、空洞本体１０の開口部に先端部２０ａ，２１ａが挿入された状態で、後端部２０ｂ，２１ｂの貫通穴に挿入された締結ボルトが空洞本体１０の締結穴に締結することにより、端板２０，２１を空洞本体１０に固定する工程である。
以上のように、ステップＳ７０１〜ステップＳ７０４を実行することにより、高周波加速空洞１００が製造される。

以上説明したように、本実施形態の高周波加速空洞１００の製造方法によれば、端板本体２４の外周面２４ａに配置される複数の銅ブロック２２は、端板本体２４にろう付けされる前に、その外面２２ａに複数のセラミックス部材２３がろう付けされる（第１ろう付け工程Ｓ７０１）。この第１ろう付け工程Ｓ７０１において、複数の銅ブロック２２は、端板２０に比較して小サイズであり、ろう付けの際に温度が不均一となる不具合が発生しにくい。

また、第１ろう付け工程Ｓ７０１において、複数の銅ブロック２２のいずれかに、十分がろう付けが行われない銅ブロック２２が発生したとしても、その銅ブロック２２のろう付けをやり直せばよい。従って、複数の銅ブロック２２の全てのろう付けをやり直す必要はない。

第２ろう付け工程Ｓ７０３のろう付け温度（約７００℃）は、第１ろう付け工程Ｓ７０１のろう付け温度（約８００℃）よりも低いので、端板本体２４の外周面２４ａに複数の銅ブロック２２をろう付けする際に、銅ブロック２２とセラミックス部材２３とのろう付け部分が溶融してしまうことはない。また、端板本体２４と銅ブロック２２は金属同士であるため、銅ブロック２２とセラミックス部材２３とのろう付けに比べて、ろう付けが容易である。従って、第２ろう付け工程Ｓ７０３において、端板本体２４の温度分布に不均一があったとしても、端板本体２４と銅ブロック２２とのろう付けに不具合が発生しにくい。
このようにすることで、セラミックス部材２３を備える高周波加速空洞１００を、低い不良発生率で製造することができる。

本実施形態の高周波加速空洞１００は、銅ブロック２２の外面２２ａが、長手方向に沿って複数の平面が組み合わされた形状となっており、セラミックス部材２３が、長手方向の長さが銅ブロック２２の平面の長手方向の長さと略一致した平板形状の部材である。また、第１ろう付け工程Ｓ７０１が、銅ブロック２２の複数の平面の各々に、複数のセラミックス部材２３をろう付けするものである。

このようにすることで、比較的安価に製造可能な平板形状のセラミックス部材２３を用いて高周波加速空洞１００を製造することができる。また、平面同士を強固にろう付けするので、セラミックス部材２３と銅ブロック２２との接合強度を十分な強度とすることができる。

本実施形態の高周波加速空洞１００は、端板本体２４の外周面２４ａが、周方向に沿って複数の平面が組み合わされた形状となっている。また、銅ブロック２２は、長手方向の長さが端板本体２４の平面の周方向の長さと略一致し、底面２２ｂが平面形状の部材である。また、第２ろう付け工程Ｓ７０３が、端板本体２４の複数の平面の各々に、複数の銅ブロック２２をろう付けするものである。

このようにすることで、比較的安価に製造可能な平面形状の底面２２ｂを備える銅ブロック２２を用いることができる。また、平面同士を強固にろう付けするので、銅ブロック２２と端板本体２４との接合強度を十分な強度とすることができる。

本実施形態の高周波加速空洞１００の製造方法は、銅ブロック２２の外面２２ａに、複数の溝部が設けられており、第１ろう付け工程Ｓ７０１が、複数の銅ブロック２２の複数の溝部に、複数のセラミックス部材２３をろう付けするものである。
このようにすることで、銅ブロック２２とセラミックス部材２３とがろう付けにより接合する部分における銅ブロック２２の熱膨張による影響を抑制し、残留応力を減少させることができる。

本実施形態の高周波加速空洞１００では、端板本体２４と銅ブロック２２とが、同種の金属部材である。このようにすることで、端板本体２４と銅ブロック２２とを、より容易にろう付けすることができる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態において、空洞本体１０と端板２０，２１は、それぞれ銅により成形されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、アルミニウムに銅メッキを施したもの，ステンレス鋼に銅メッキを施したもの等、他の電気抵抗の低い金属部材であってもよい。表面の数μｍ程度の領域において電気抵抗が低い金属部材であれば、高周波に対して十分な効果がある。

また、前述した実施形態は、銅ブロック２２の外面にメッシュ部材２５を設け、メッシュ部材２５の先端部２５ｂに溝部を設けるものであったが、他の態様であってもよい。メッシュ部材２５を設けずに、銅ブロック２２の外面２２ａの全体に溝部を設けるようにしても良い。

また、前述した実施形態において、メッシュ部材２５の先端部２５ｂに設けられる複数の溝部は、軸線Ａ周りの周方向の溝と、軸線Ａ方向の溝とを組み合わせたものであったが他の態様であってもよい。例えば、軸線Ａ周りの周方向の溝のみを設ける態様であっても良い。また、例えば、軸線Ａ方向の溝のみを設ける態様であってもよい。その他、任意の方向の溝を設けるようにしてもよい。

また、前述した実施形態は、ステップＳ７０２で接合が不十分であると判断される銅ブロック２２が存在する場合、接合が不十分であると判断された銅ブロック２２に対して、再び第１ろう付け工程（ステップＳ７０１）を行うものであったが、他の態様であってもよい。例えば、ステップＳ７０２で接合が不十分であると判断される銅ブロック２２が存在する場合、その銅ブロック２２を廃棄し、新たな銅ブロック２２のろう付けを行うようにしても良い。

また、前述した実施形態において、空洞本体１０の軸線Ａ方向の両端部に配置される端板２０，２１のそれぞれにセラミックス部材２３を接合するものであったが、他の態様であっても良い。例えば、端板２０，２１のいずれか一方にのみセラミックス部材２３を接合するようにしてもよい。この場合、セラミックス部材２３が接合されない端板には、銅ブロック２２をろう付けによって接合する必要はない。したがって、セラミックス部材２３が接合されない端板は、銅で一体成形された部材となる。

また、前述した実施形態は、銅ブロック２２に３個のセラミックス部材２３をろう付けするものであったが、他の態様であってもよい。例えば、１つの銅ブロック２２に１個のセラミックス部材２３をろう付けしても良いし、２以上の任意の個数のセラミックス部材２３をろう付けするようにしても良い。後者の場合、銅ブロック２２の外面は、ろう付けされるセラミックス部材２３の数と同数の平面を組み合わせた形状となる。

１０ 空洞本体
２０，２１ 端板
２０ａ，２１ａ 先端部
２０ｂ，２１ｂ 後端部
２２ 銅ブロック（金属部材）
２３ セラミックス部材（高周波吸収部材）
２４ 端板本体
２５ メッシュ部材（溝部）
１００ 高周波加速空洞
Ａ 軸線

Claims (9)

1. 円筒形状の空洞本体と、該空洞本体の軸線方向の端部に配置される円環形状の端板とを備える高周波加速空洞の製造方法であって、
   前記端板が、円環形状の金属製の端板本体と、該端板本体の外周面に配置される複数の金属部材と、該金属部材の外面に配置される複数の高周波吸収部材とを備えており、
   前記複数の金属部材の各々の前記外面に、複数の高周波吸収部材を、第１ろう材を用いてろう付けする第１ろう付け工程と、
   前記端板本体の前記外周面に、前記第１ろう付け工程で前記高周波吸収部材がろう付けされた複数の金属部材の底面を、第２ろう材を用いてろう付けする第２ろう付け工程とを備え、
   前記第２ろう付け工程のろう付け温度が、前記第１ろう付け工程のろう付け温度よりも低い高周波加速空洞の製造方法。
2. 前記金属部材の外面が、長手方向に沿って複数の平面が組み合わされた形状となっており、
   前記高周波吸収部材が、長手方向の長さが前記金属部材の前記平面の前記長手方向の長さと略一致した平板形状の部材であり、
   前記第１ろう付け工程が、前記金属部材の前記複数の平面の各々に、前記複数の高周波部材をろう付けする請求項１に記載の高周波加速空洞の製造方法。
3. 前記端板本体の外周面が、周方向に沿って複数の平面が組み合わされた形状となっており、
   前記金属部材が、長手方向の長さが前記端板本体の前記平面の前記周方向の長さと略一致し、底面が平面形状の部材であり、
   前記第２ろう付け工程が、前記端板本体の前記複数の平面の各々に、前記複数の金属部材をろう付けする請求項１または請求項２に記載の高周波加速空洞の製造方法。
4. 前記金属部材の外面に、複数の溝部が設けられており、
   前記第１ろう付け工程が、前記複数の金属部材の前記複数の溝部に、前記複数の高周波吸収部材をろう付けする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高周波加速空洞の製造方法。
5. 前記端板本体と前記金属部材とが、同種の金属部材である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の高周波加速空洞の製造方法。
6. 前記高周波吸収部材が、セラミックス部材である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高周波加速空洞の製造方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の製造方法により製造された高周波加速空洞。
8. 高周波加速空洞の円筒形状の空洞本体の軸線方向の端部に配置される円環形状の端板の製造方法であって、
   前記端板が、円環形状の金属製の端板本体と、該端板本体の外周面に配置される複数の金属部材と、該金属部材の外面に配置される複数の高周波吸収部材とを備えており、
   前記複数の金属部材の各々の前記外面に、複数の高周波吸収部材を、第１ろう材を用いてろう付けする第１ろう付け工程と、
   前記端板本体の前記外周面に、前記第１ろう付け工程で前記高周波吸収部材がろう付けされた複数の金属部材の底面を、第２ろう材を用いてろう付けする第２ろう付け工程とを備え、
   前記第２ろう付け工程のろう付け温度が、前記第１ろう付け工程のろう付け温度よりも低い端板の製造方法。
9. 請求項８に記載の製造方法により製造された端板。

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