JP2016521904A - 同軸キャビティを有する電子加速器 - Google Patents

同軸キャビティを有する電子加速器 Download PDF

Info

Publication number
JP2016521904A
JP2016521904A JP2016513364A JP2016513364A JP2016521904A JP 2016521904 A JP2016521904 A JP 2016521904A JP 2016513364 A JP2016513364 A JP 2016513364A JP 2016513364 A JP2016513364 A JP 2016513364A JP 2016521904 A JP2016521904 A JP 2016521904A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron
electron accelerator
cavity
accelerator according
resonant cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016513364A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6059847B2 (ja
Inventor
アブス,マイケル
Original Assignee
イオンビーム アプリケーションズ, エス.エー.
イオンビーム アプリケーションズ, エス.エー.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イオンビーム アプリケーションズ, エス.エー., イオンビーム アプリケーションズ, エス.エー. filed Critical イオンビーム アプリケーションズ, エス.エー.
Publication of JP2016521904A publication Critical patent/JP2016521904A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6059847B2 publication Critical patent/JP6059847B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H13/00Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
    • H05H13/10Accelerators comprising one or more linear accelerating sections and bending magnets or the like to return the charged particles in a trajectory parallel to the first accelerating section, e.g. microtrons or rhodotrons
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/02Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/04Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/06Two-beam arrangements; Multi-beam arrangements storage rings; Electron rings
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/14Vacuum chambers
    • H05H7/18Cavities; Resonators
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/02Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
    • H05H2007/022Pulsed systems
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/02Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
    • H05H2007/025Radiofrequency systems
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/04Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
    • H05H2007/046Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof for beam deflection

Abstract

電子加速器は、外側導体(11)及び内側導体(12)を有する共振キャビティ(10)と、電子ビーム(40)を共振キャビティ(10)に垂直に入射させる電子源(20)と、共振キャビティに結合されると共に共振キャビティ内に電界(E)を発生させるように構成され、電子(40)を複数回順次異なる軌道にそってキャビティ内で加速するRF源(50)と、外部に出射した電子を戻してキャビティ内に再入射させるように構成した少なくとも1つの偏向磁石とを備える。RF源(50)は、キャビティをパルスモードで付勢するように構成する。これにより、加速器のサイズを小さくすることができると共に製造コストが安価になる。

Description

本発明は、共振キャビティを有する電子加速器であって、電子が連続する異なる軌道にそって複数回加速される電子加速器に関する。このような加速器の典型例は、単一の同軸キャビティを有する加速器であるRhodotron(登録商標)であり、この加速器では、電子は放出されて横方向に花の形状の軌道にそって加速される(「Rhodos」は、ギリシャ語で花を意味する)。
このような加速器は、例えば米国特許公開US−5107221号公報から既知であり、この公開公報は以下のサブシステムを典型的に含むRhodotron(登録商標)について記載する。
・端部において終端し、中間横断面にそって円周方向に形成され電子を通過させる複数の孔が形成されている2つの同軸円筒導体を有する共振キャビティ、
・電子ビームを発生し、キャビティの中間横断面の半径方向にそってキャビティ内に電子ビームを放出するように構成した電子源、
・共振キャビティに結合され、共振横断電界をキャビティ内に発生させるように構成され、中間横断面においてキャビティの角度的にシフトした直径に沿う順次軌道に沿って複数回加速するRF源、
・電子ビームがキャビティから外側に出射した際、電子ビームを曲げ戻すと共にキャビティの中心に向けて中間横断面にそって再入射させる偏向磁石、
・電子ビームの出力ポート。
このような加速器は、連続波モード(CW)で動作する。これは次のことを意味する。動作中、RF源からのRFパワーは共振キャビティに連続的に供給され、電子源からキャビティに電子が連続的に放出される(たとえ、微細構造レベルで接近して見ても、電子は束として約100MHz〜200MHzの周波数で(市販されているRhodotron(登録商標)の典型的な場合)キャビティに放出される)。つまり、加速された電子の連続ビームが加速器の出力ポートに出力される。
出願人より市販されている電子加速器であるRhodotron(登録商標)は、最大ビーエネルギーの範囲が45KW〜700KWの場合、典型的には10MeVのビームエネルギーを放出する。RF源は、典型的にはVHF周波数域で動作し、RFパワーの範囲が150KW〜600KWの場合、一般的には約100MHz又は200MHzで動作する。
例えばビーム走査システムのような周辺装置と組み合わした場合、この種の加速器は、殺菌、ポリマーの改変、パルプ処理、食物の低温殺菌等のために用いられる。
例えばリニア加速器(LINACsとも称されている)のような他の形式の電子加速器\を超える多数の利点を挙げるとすると、武器、爆発物、ドラッグ等のような隠匿物や禁止物及び禁止商品の検出のような探査及び安全の目的のために用いられている。このような用途において、電子ビームは一般的に走査方向と直交する方向に移動する物体上にライン状に走査される。
既知の加速器は、上述した用途においては、大型過ぎると共に高価になり過ぎてしまう。
本発明の目的は、この種の既存の加速器よりも小型で一層安価であると共に、特に上述した探査及び安全の目的に好適に適合する再循環型電子加速器を提供することにある。
本発明は独立請求項により規定される。従属請求項は有益な実施例を規定する。
本発明によれば、外側導体及び内側導体を有する共振キャビティと、
電子ビームを発生して共振キャビティに垂直に入射させるように構成した電子源と、
共振キャビティに結合され、RFパワーを用いて公称RF周波数で共振キャビティを付勢すると共に共振キャビティ内に電界を発生させるように構成され、前記電子ビームの電子を複数回順次異なる軌道にそってキャビティ内で加速するRF源と、
電子ビームがキャビティの外側に出射した際、電子ビームを曲げ戻すと共にキャビティに向けて再入射させるように構成した少なくとも1つの偏向磁石とを備える電子加速器において、
前記RF源は、第1のパルス周波数、100%以下の第1のデューティサイクル、及び第1のパルス期間を有するパルス状のRFパワーにより前記共振キャビティを付勢することを特徴とする電子加速器を提供する。
キャビティにパルス状のRFパワーを供給すれば、加速器の出力部における電子ビームは同様にパルス状になり、各パルス期間中に高出力パワーを有すると共にパルス周期の残りの部分では低出力パワー(又は、零出力パワー)となる。つまり、加速器からパルス期間中に例えば探査及び安全性の目的の場合のような必要な用途に応じて適切なビームパワーが出力され、平均消費電力が低減される。ビームパワーは公称RF周波数の平方根にしたがって増加することを考慮すれば、この種の従来の加速器を単に小型化することよりも一層小型な加速器をより安価なコストで製造することができる。さらに、例えばリニア加速器(LINACs)と比較して、一層高いデューティサイクルを達成することができる。
好ましくは、外側円筒導体及び内側円筒導体は軸線Aの同軸円筒導体とし、両方の円筒導体は上側導体閉止部及び下側導体閉止部をそれぞれ有する端部において終端し、電子源は、電子ビームを共振キャビティの中間横断面内で半径方向にそって共振キャビティに放出するように構成され、RF源は、共振キャビティに共振横断電界を発生し、電子ビームの電子を、中間横断面において外側円筒導体の角度的にシフトした直径に基づく連続的な軌道に沿って複数回加速するように構成され、少なくとも1つの偏向磁石は、電子ビームがキャビティの外側に出射した際電子ビームを曲げ戻して、中間横断面にそって軸線Aに向けて再入射させるように構成する。これら好適な構成要素を備える場合、加速器は、探査の目的及び安全性の目的に特に整合したRhodotron(登録商標)となる。
好ましくは、第1のデューティサイクルは1%以上とする。
より好ましくは、第1のデューティサイクルは5%以上とする。
より好ましくは、第1のデューティサイクルは40%以下とする。
好ましくは、第1のパルス周波数は10KHz以下とする。
より好ましくは、第1のパルス周波数は5KHz以下とする。
好ましくは、電子源はパルス状の電子ビームを共振キャビティに放出するように構成され、パルス状の電子ビームは、第2のパルス周波数、100%以下の第2のデューティサイクル、及び第2のパルス期間を有し、第2のパルス周波数は公称RF周波数以下とする。RF源からキャビティにパルス状に励起された電子ビームを照射すれば、電子束を連続波として投射する場合よりも一層損失を少なくことができる。
図1Aは、本発明の代表的な電子加速器を線図的に示す。 図1Bは、図1Aの電子加速器の断面を線図的に示す。 図2は、RFパワーのパルスを時間の関数として線図的に示す。 図3は、電子源からキャビティに放出される電子ビーム電流のパルスを時間の関数として示す。 図4は、図3の信号の拡大図を線図的に示し、ビーム電流中の微細構造を明瞭にする。 図5は、RF源のパルス及び電子源のパルスを同期させる実施例を線図的に示す。
図面はスケール通りに表示されていない。一般的に、図面中において、同一の構成要素には同一符号を付する。
図1Aは本発明の代表的な電子加速器を線図的に示す。この電子加速器は、軸線(A)を中心とする外側円筒導体(11)及び同一の軸線(A)を有する内側円筒導体(12)を有する共振キャビティ(10)を備え、両方の円筒導体は上側導体閉止部(13)及び下側導体閉止部(14)をそれぞれ有する端部において終端している。この電子加速器は、電子源(20)(例えば、電子銃)も備える。電子源は、電子ビーム(40)を発生すると共に、電子ビームを共振キャビティ(10)の中間横断面(NP)内で半径方向にそって共振キャビティ(10)に放出するように構成されている。さらに、この電子加速器はRF源(50)を備え、このRF源は、カップラ(55)を介して共振キャビティに結合されると共に、公称RF周波数(fRF)で発振すると共に共振キャビティ内に共振直交電界(E)を発生するように設計され、電子ビーム(40)の電子を中間横断面(MP)内に外側円筒導体(11)の角度的にシフトした直径にそって連続的な軌道に沿って複数回加速する。共振横断電界は、一般的には「TE001」型とする。従って、この電界は横型(「TE」)であり、また、この電界は回転対称(1次“0”)であり、さらに、この電界はキャビティの半径方向にそって相殺されず(2次“0”)、この電界の半サイクルがキャビティの軸線Aと平行な方向に存在する。
RF源(50)は、典型的には公称RF周波数(fRF)でRF信号を発生する発振器、及び出力部に所望の出力パワーを出力する増幅器又は増幅器列とを備える。この電子加速器は少なくとも1つの偏向磁石(30)も備え、この偏向磁石は、外側円筒導体(11)から出射した電子ビーム(40)を曲げ戻して、軸線Aに向けて再入射させる。本例では、3個の偏向磁石が配置され、電子ビームはキャビティを通過する4つの経路を形成する。
図1Bは、図1Aの電子加速器の中間面に沿う断面を線図的に示し、電子ビーム(40)の軌道は破線で示し、電子ビーム出力(41)はより鮮明に示す(花形状)。
このような電子加速器は、例えば欧州特許番号EP−0359774号及び米国特許番号US−5107221号から既知であり、これらの内容は本明細書に参考として記載されているものとし、従って詳細に説明しないこととする。
RF源及び電子源の動作方法について説明する。
本発明では、RF源は連続波(CW)モードではなく、パルスモードで動作するように設計する。これは図2に示され、図2はキャビティ(10)に供給されるRFパワー(PRF)のパルス形態を時間の関数として示す。図2から明らかなように、RFパワーは、周期的なパルスとされ、RFパワーがハイとなるオン状態(PRFH)及びRFパワーがオン状態よりも低いオフ状態(PRFL)を周期的に発生する。一例として、例えばPRFL=PRFH/10することができる。好ましくは、PRFL=0とする。
オン状態は、第1のパルス期間TPRFP(パルス幅とも称する)を有する。このパルスは、第1のパルス周波数fRFP(パルス繰返レートとも称する)で周期的に繰り返す。従って、パルス期間は、TPRFP=1/fRFPとなる。従って、パルス状のRFパワーは、第1のデューティサイクルDC1=100TPRFP/TRFP(%)を呈する。
本発明では、DC1<100%とする。好ましくは、DC1>1%とする。より好ましくは、DC1>5%とする。より好ましくは、DC1<40%とする。さらに一層好ましくは、15%<DC1<30%とする。
好ましくは、fRFP<10KHzとする。より好ましくは、fRFP<5KHzとする。さらに一層好ましくは、5Hz<fRFP<3KHzとする。さらに一層好ましくは、90Hz<fRFP<1100Hzとする。
本発明の好適実施例によれば、上述したようにRF源はパルスモードで動作するように設計され、電子源(20)は共振キャビティ(10)内にパルス状の電子ビームを放出するように構成される。このパルス状の電子ビームは、第2のパルス周波数(fBP)、100%以下である第2のデューティサイクルDC2、及び第2のパルス期間(TPBP)を有し、第2のパルス周波数(fBP)は公称RF周波数(fRF)以下とする。
この好適実施例による電子源の動作を図3に示す。図3は、電子源によりキャビティ内に放出される電子ビーム電流(I)のパルス形態を時間の関数として示す。図3から明らかなように、電子ビーム電流(I)は、周期的にパルス化され、ビーム電流が周期的に又は連続してハイ(IBH)となるオン状態及びビーム電流が周期的に又は連続してオン状態以下となるオフ状態(IBL)を呈する。例えば、IBL=IBH/10とすることができる。好ましくは、IBL=0とする。
オン状態は、第2のパルス期間TPBP(パルス幅とも称する)を有する。電流パルスは、第2のパルス周波数fBP(パルス繰返レートとも称する)で周期的に繰り返す。従って、パルス期間は、TPBP=1/fBPとなる。従って、パルス状の電流は、第1のデューティサイクルDC2=100TPBP/TBP(%)を呈する。
本発明では、DC2<100%とする。好ましくは、DC2>1%とする。より好ましくは、DC2>5%とする。より好ましくは、DC1<40%とする。さらに一層好ましくは、15%<DC2<30%とする。
好ましくは、fBP<10KHzとする。より好ましくは、fBP<5KHzとする。さらに一層好ましくは、5Hz<fBP<3KHzとする。さらに一層好ましくは、90Hz<fRFP<1100Hzとする。
勿論、IBL及びIBHは共に電子源の出力部においてピークビーム電流を呈する。実際には(及び一般的には)、図3の信号を拡大して表示する図4に示すように、ビーム電流中に微細構造が存在する。尚、図4は、図面を明瞭にするため、スケール通りに表示されていない。図4において、破線の方形波は、微細構造を示す。各破線のパルスは、第2の周波数fBPよりもはるかに高い電子束周波数febで電子源から周期的に(Teb)放出される電子束を示す。一例として、例えばfeb>100MHzとし、fBP<10KHzとすることができる。
一般的に又は好ましくは、電子束周波数は、公称RF周波数と同一にする。feb=fBPとする。
好ましくは、この電子加速器は、キャビティ内への電子の放出パルスをRFパワーのパルスと同期させる同期手段(60)をさらに備える。
図5は、RF源のパルス化と電子源から放出されるビーム電流のパルス化とを同期させる実施例を線図的に示す。
図5において、
・PRFはRFパワー(キャビティを付勢する)とする。
・URFは共振キャビティの内側円筒導体と外側円筒導体との間の加速電圧とする(電圧エンベロープ)。
・Iは電子源によりキャビティに放出されるビーム電流とする(ビーム電流が図4に示す微細構造を有する場合、電流エンベロープである)。
・Pは加速器の出力部における電子ビームのパワーとする。
・PRFtotはPRFとPBとの和であり、加速器により消費される全パワーを良好に示す。
・TPRFPは第1のパルス期間とする。
・fRFP第1のパルス周波数とする。
・TPBPは第2のパルス期間とする。
・fBPは第2の周波数とする。
この実施例において、fBP=fRFPとする。
さらに、電子ビームは、RFパワーのオン状態の一部の期間中だけオン状態になり、RFパワーがオフ状態の期間中オフ状態となる。従って、TPBP<TPRFPとなる。換言すれば、第2のパルス期間(TPBP)は、第1のパルス期間(TPRFP)内に時間的に位置する。
好ましくは、電子ビームは、URFがURFmaxの十分なレベルに到達すると、例えばURF=k×URFmaxであってk=0.8又はk=0.9になると直ちにオン状態に切り換わり、また、URFがURFmaxの一定の割合以下に低下すると、例えばURF=k×URFmaxであって、k=1又はk=0.8又はk=0.9になると直ちにオフ状態に切り換わる。
従って、放出電子ビームパルスとRFパルスとの同期は、例えばURFの変化をモニタすることにより行うことができる。変形例として、URFの上昇時間を算出して、その関数に基づいて放出電子ビームをトリガすることができる。この上昇時間は、以下の式を用いて評価することができる。
上昇時間=Q/П・fRF
ここで、Q=共振キャビティの線質係数
П=pi=3,1416....,
RF=公称RF周波数。
最下段の曲線より、全RFパワーPRFtot(ビームパルスに対するRFパワー、キャビティに対するRFパワー)の時間の関数としての変化を理解することができる。実際的なケースでは、例えば以下の値に設定する。
RFL=0
RFH=140KW
BH=40KW
よって、PRFtot=180KW
実際的な例として、本発明による電子加速器を実現するために以下の値を選択することができる。
Figure 2016521904
実験結果は、上記数値により以下の性能結果到達したことを示す。
Figure 2016521904
所望のパルスを得るために、以下の方法及び装置を用いることができる。
RF源(50)に関して、一般的RF源は公称RF周波数fRFで発振する発振器を備える。発振器の出力部とRF増幅段の入力部との間に例えばRFスイッチを配置し、RFスイッチのオン状態とオフ状態を時間的に制御することにより、例えば第1のパルス周波数fRFP及び第1のデューティサイクルDC1で動作するパルス発生器を用いれば、キャビティ(10)を付勢する所望のパルス化を行うことができる。変形例として、例えばRF列中のFET増幅器のドレイン又はゲート端子にパルス波形信号を供給することによりパルス化を行うことができる。
電子源に関し、一般的に電子源は、電子放出カソードと電子束の放出を制御するために用いられるグリッドとを備える。従って、RF源と同様な方法で進めることができ、例えば第2のパルス周波数fBP及び第2のデューティサイクルDC2を有するパルス波形に基づいてグリッドに印可されるRF電圧を切り換えることによりパルス化に対応できる。尚、上記パルス波形は、例えばパルス発生器により供給することができる。
好ましくは、電子加速器は、さらに、第1のパルス周波数(fRFP)を変化させる手段を備える。
好ましくは、電子加速器は、さらに、第2のパルス周波数(fBP)を変化させる手段を備える。
好ましくは、電子加速器は、さらに、第1のデューティサイクル(DC1)を変化させる手段を備える。
好ましくは、電子加速器は、さらに、第2のデューティサイクル(DC2)を変化させる手段を備える。
上述した中間RFスイッチのオン状態及びオフ状態を制御するパルス発生器並びに調整可能なパルス周波数及び/又はデューティサイクルは、効果に応じて決めることができる。
本発明は、図示した特有の実施例に基づいて説明したが、これらの構成に限定されない。本発明は図示され及び/又は記述した事項に限定されないことは当業者にとって明らかである。
特許請求の範囲に記載した参照符号は保護範囲を限定するものではない。
動詞「備える」、「含む」、「構成される」、又はその他の変形、並びにこれらの活用は、記載された構成要素以外の構成要素の存在を除外するものではない。
構成要素の前に記載される冠詞「a」、「an」又は「the」は、複数の構成要素の存在を除外するものではない。
要約すると、本発明は以下のように記述することができる。電子加速器は、外側導体(11)及び内側導体(12)を有する共振キャビティ(10)と、電子ビーム(40)を発生して共振キャビティ(10)に入射させる電子源(20)と、共振キャビティに結合され、共振キャビティ内に電界(E)を発生させて、電子(40)を複数回順次異なる軌道にそってキャビティ内で加速するRF源(50)と、外側に出射した電子を戻してキャビティに向けて再入射させるように構成した少なくとも1つの偏向磁石とを備える。RF源(50)はパルスモードでキャビティを付勢し、これによりサイズが小型化されると共に安価な加速器を実現することができる。
このような電子加速器は、種々の目的に用いることができ、好ましくは、武器、爆発物、ドラッグ等のような隠匿され及び/又は禁止され及び/又は危険な物及び/又は商品の探査に用いることができ、電子加速器により直接形成された画像又は金属のターゲットに照射した後電子により生成されたX線により間接的に形成された画像から探査のために用いることができる。

Claims (15)

  1. 外側導体(11)及び内側導体(12)を有する共振キャビティ(10)と、
    電子ビーム(40)を発生して共振キャビティ(10)に入射させるように構成した電子源(20)と、
    共振キャビティに結合され、RFパワーを用いてRF周波数(fRF)で共振キャビティを付勢すると共に共振キャビティ内に電界(E)を発生させるように構成され、前記電子ビーム(40)の電子を複数回順次異なる軌道にそってキャビティ内で加速するRF源(50)と、
    電子ビーム(40)がキャビティ(10)の外側に出射した際、電子ビームを曲げ戻すと共にキャビティに向けて再入射させるように構成した少なくとも1つの偏向磁石とを備える電子加速器において、
    前記RF源(50)は、第1のパルス周波数(fRFP)、100%以下の第1のデューティサイクル(DC1)、及び第1のパルス期間(TRFP)を有するパルス状のRFパワーにより前記共振キャビティを付勢する
    ことを特徴とする電子加速器。
  2. 請求項1に記載の電子加速器において、
    前記外側導体(11)及び内側導体(12)は軸線Aを中心とする同軸円筒導体とし、両方の円筒導体は上側閉止部(13)及び下側閉止部(14)によりそれぞれ終端し、
    前記電子源(20)は、電子ビーム(40)を共振キャビティ(10)の中間横断面(MP)内で半径方向にそって共振キャビティ(10)に放出するように構成され、
    前記RF源(50)は、前記共振キャビティに共振横断電界(E)を発生し、電子ビーム(40)の電子を、前記中間横断面(MP)において外側円筒導体(11)の角度的にシフトした直径に基づく連続的な軌道に沿って複数回加速するように構成され、
    前記少なくとも1つの偏向磁石は、電子ビーム(40)がキャビティ(10)の外側に出射した際この電子ビームを曲げ戻して、前記中間横断面(MP)にそって前記軸線Aに向けて再入射させるように構成されている
    ことを特徴とする電子加速器。
  3. 請求項1又は2に記載の電子加速器において、
    前記第1のデューティサイクル(DC1)は1%以上とした
    ことを特徴とする電子加速器。
  4. 請求項3に記載の電子加速器において、
    前記第1のデューティサイクル(DC1)は40%以下とした
    ことを特徴とする電子加速器。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子加速器において、
    前記第1のパルス周波数(fRFP)は10KHz以下とした
    ことを特徴とする電子加速器。
  6. 請求項5に記載の電子加速器において、
    前記第1のパルス周波数(fRFP)は、5Hz以上で3KHz以下とした
    ことを特徴とする電子加速器。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電子加速器において、
    前記電子源(20)はパルス状の電子ビーム(40)を共振キャビティ(10)に放出するように構成され、
    前記パルス状の電子ビームは、第2のパルス周波数(fBP)、100%以下の第2のデューティサイクル(DC2)、及び第2のパルス期間(TPBP)を有し、
    前記第2のパルス周波数(fBP)は公称RF周波数(fRF)以下とされている
    ことを特徴とする電子加速器。
  8. 請求項7に記載の電子加速器において、
    さらに、前記キャビティへの電子放出パルスを前記RFパワーのパルスに同期させる同期手段(60)を備える
    ことを特徴とする電子加速器。
  9. 請求項7又は8に記載の電子加速器において、
    前記第2のパルス期間(TPBP)は前記第1のパルス期間(TPRFP)内に時間的に位置する
    ことを特徴とする電子加速器。
  10. 先行する請求項のいずれか1項に記載の電子加速器において、
    前記公称周波数(fRF)は、50MHz以上であって500MHz以下とした
    ことを特徴とする電子加速器。
  11. 先行する請求項のいずれか1項に記載の電子加速器において、
    さらに、前記第1のパルス周波数(fRFP)を変化させる手段を備える
    ことを特徴とする電子加速器。
  12. 先行する請求項のいずれか1項に記載の電子加速器において、
    さらに、前記第2のパルス周波数(fBP)、を変化させる手段を備える
    ことを特徴とする電子加速器。
  13. 先行する請求項のいずれか1項に記載の電子加速器において、
    さらに、前記第1のデューティサイクル(DC1)を変化させる手段を備える
    ことを特徴とする電子加速器。
  14. 先行する請求項のいずれか1項に記載の電子加速器において、
    さらに、前記第2のデューティサイクル(DC2)を変化させる手段を備える
    ことを特徴とする電子加速器。
  15. 先行する請求項のいずれか1項に記載の電子加速器を備える材料検出システム。
JP2016513364A 2013-05-17 2014-05-15 同軸キャビティを有する電子加速器 Active JP6059847B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13168396.3 2013-05-17
EP13168396 2013-05-17
EP13183863.3 2013-09-11
EP13183863.3A EP2804451B1 (en) 2013-05-17 2013-09-11 Electron accelerator having a coaxial cavity
PCT/EP2014/059986 WO2014184306A1 (en) 2013-05-17 2014-05-15 Electron accelerator having a coaxial cavity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016521904A true JP2016521904A (ja) 2016-07-25
JP6059847B2 JP6059847B2 (ja) 2017-01-11

Family

ID=48446162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016513364A Active JP6059847B2 (ja) 2013-05-17 2014-05-15 同軸キャビティを有する電子加速器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9775228B2 (ja)
EP (1) EP2804451B1 (ja)
JP (1) JP6059847B2 (ja)
CN (1) CN105309051A (ja)
WO (1) WO2014184306A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018078101A (ja) * 2016-11-07 2018-05-17 イオン ビーム アプリケーションズ ソシエテ アノニム (アイビーエイ)Ion Beam Applications S.A 第1及び第2半体シェルを含むコンパクトな電子加速器
JP2018078100A (ja) * 2016-11-07 2018-05-17 イオン ビーム アプリケーションズ ソシエテ アノニム (アイビーエイ)Ion Beam Applications S.A 永久磁石を含むコンパクトな電子加速器
JP2020087932A (ja) * 2018-11-28 2020-06-04 イオン ビーム アプリケーションズ ソシエテ アノニムIon Beam Applications S.A. バリオエネルギー電子加速器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3102009A1 (en) 2015-06-04 2016-12-07 Ion Beam Applications S.A. Multiple energy electron accelerator
JP7253401B2 (ja) * 2019-02-06 2023-04-06 三菱重工機械システム株式会社 放射線発生装置および放射線発生方法
CN110798960B (zh) * 2019-10-31 2021-01-15 广州华大生物科技有限公司 一种能量连续可调的花瓣形电子加速器
CN111212512A (zh) * 2020-03-06 2020-05-29 陕西利友百辉科技发展有限公司 加速装置、辐照系统和高能电子制造设备及其使用方法
CN112888138B (zh) * 2020-12-30 2024-02-06 中国科学院近代物理研究所 一种产生高品质电子束的往返式同轴腔电子加速器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5107221A (en) * 1987-05-26 1992-04-21 Commissariat A L'energie Atomique Electron accelerator with coaxial cavity
JPH07500206A (ja) * 1991-05-29 1995-01-05 イヨン ベアム アプリカスィヨン ソシエテ アノニム 同軸空洞を有する電子加速器
JP2000284099A (ja) * 1999-03-25 2000-10-13 Korean Accelerator & Plasma Res Assoc 電子ビーム加速器を利用した産業用エックス線源及び電子線源
JP2004247109A (ja) * 2003-02-12 2004-09-02 Mitsubishi Electric Corp ベータトロン加速器及びベータトロン用加速コア装置
WO2008138998A1 (en) * 2007-05-16 2008-11-20 Ion Beam Applications S.A. Electron accelerator and device using same
WO2009050577A2 (en) * 2007-10-17 2009-04-23 Universitat Politecnica De Catalunya Mobile system for electron beam intraoperative radiation therapy

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050083810A (ko) 2002-10-25 2005-08-26 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 전자 가속기 및 이것을 사용한 방사선 치료장치
US7504621B2 (en) * 2004-03-04 2009-03-17 Mds Inc. Method and system for mass analysis of samples
US8183801B2 (en) * 2008-08-12 2012-05-22 Varian Medical Systems, Inc. Interlaced multi-energy radiation sources
US7991117B2 (en) * 2009-01-13 2011-08-02 Varian Medical Systems, Inc. Apparatus and method to facilitate dynamically adjusting radiation intensity for imaging purposes
CN201418200Y (zh) 2009-06-10 2010-03-03 胡迺雄 双束蔷薇花形辐照加速器
CN101715272A (zh) 2009-08-13 2010-05-26 中国科学院近代物理研究所 大功率铁氧体加载变频调谐腔
EP2509399B1 (en) 2011-04-08 2014-06-11 Ion Beam Applications Electron accelerator having a coaxial cavity
US8803453B2 (en) * 2011-06-22 2014-08-12 Varian Medical Systems, Inc. Accelerator system stabilization for charged particle acceleration and radiation beam generation
US9119281B2 (en) * 2012-12-03 2015-08-25 Varian Medical Systems, Inc. Charged particle accelerator systems including beam dose and energy compensation and methods therefor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5107221A (en) * 1987-05-26 1992-04-21 Commissariat A L'energie Atomique Electron accelerator with coaxial cavity
JPH07500206A (ja) * 1991-05-29 1995-01-05 イヨン ベアム アプリカスィヨン ソシエテ アノニム 同軸空洞を有する電子加速器
JP2000284099A (ja) * 1999-03-25 2000-10-13 Korean Accelerator & Plasma Res Assoc 電子ビーム加速器を利用した産業用エックス線源及び電子線源
JP2004247109A (ja) * 2003-02-12 2004-09-02 Mitsubishi Electric Corp ベータトロン加速器及びベータトロン用加速コア装置
WO2008138998A1 (en) * 2007-05-16 2008-11-20 Ion Beam Applications S.A. Electron accelerator and device using same
WO2009050577A2 (en) * 2007-10-17 2009-04-23 Universitat Politecnica De Catalunya Mobile system for electron beam intraoperative radiation therapy

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6016026119; J. M. Bassaler, et al.: Nuclear Instruments & Methodes in Physics Research, section B, Beam Interactions with Materials & At B68, 1992, pages 92-95, Elsivier Science Publishers B.V. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018078101A (ja) * 2016-11-07 2018-05-17 イオン ビーム アプリケーションズ ソシエテ アノニム (アイビーエイ)Ion Beam Applications S.A 第1及び第2半体シェルを含むコンパクトな電子加速器
JP2018078100A (ja) * 2016-11-07 2018-05-17 イオン ビーム アプリケーションズ ソシエテ アノニム (アイビーエイ)Ion Beam Applications S.A 永久磁石を含むコンパクトな電子加速器
JP2020087932A (ja) * 2018-11-28 2020-06-04 イオン ビーム アプリケーションズ ソシエテ アノニムIon Beam Applications S.A. バリオエネルギー電子加速器
JP7076423B2 (ja) 2018-11-28 2022-05-27 イオン ビーム アプリケーションズ ソシエテ アノニム バリオエネルギー電子加速器

Also Published As

Publication number Publication date
JP6059847B2 (ja) 2017-01-11
US9775228B2 (en) 2017-09-26
CN105309051A (zh) 2016-02-03
EP2804451A1 (en) 2014-11-19
US20160113104A1 (en) 2016-04-21
WO2014184306A1 (en) 2014-11-20
EP2804451B1 (en) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6059847B2 (ja) 同軸キャビティを有する電子加速器
EP3427553B1 (en) Hybrid standing wave/traveling wave linear accelerators for providing accelerated charged particles or radiation beams and method with the same
JP4633002B2 (ja) 荷電粒子ビーム加速器のビーム出射制御方法及び荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子ビーム照射システム
US8786217B2 (en) Interleaving multi-energy X-ray energy operation of a standing wave linear accelerator using electronic switches
TWI584331B (zh) 用於產生帶電粒子束之電漿源裝置及方法
US20080285200A1 (en) System and method for forming and controlling electric arcs
RU2584695C2 (ru) Способы регулировки ускорителя на стоячей волне и систем ускорения
JP2008198522A (ja) X線源
JP3308941B2 (ja) 電子ビーム加速器を利用した産業用エックス線源及び電子線源
US8716958B2 (en) Microwave device for accelerating electrons
JP4650382B2 (ja) 荷電粒子ビーム加速器及びその荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子線照射システム
JP2011198748A (ja) 荷電粒子ビーム照射システムおよび円形加速器の運転方法
JP2007165220A (ja) 誘導加速装置及び荷電粒子ビームの加速方法
JP2016110941A (ja) 加速器および粒子線治療装置
JP5340131B2 (ja) 円形加速器、および円形加速器の運転方法
EP3102009A1 (en) Multiple energy electron accelerator
JP5693876B2 (ja) 粒子線照射装置及び粒子線照射プログラム
JP4756283B2 (ja) 電子ビーム発生装置、x線発生装置及びx線利用装置
JP3943578B2 (ja) 円形粒子加速器
KR20140066347A (ko) 가속관과 같은 주파수의 펄스 전자빔을 방출하는 전자총을 포함하는 선형가속기
KR101377171B1 (ko) 사이클로트론
JP3943579B2 (ja) 円形粒子加速器
JP2005129548A (ja) 荷電粒子ビーム出射方法
JP2013094486A (ja) 粒子線治療システム
JP3943568B2 (ja) 円形粒子加速器

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20160627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160712

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161007

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6059847

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250