JP2622696B2 - 高周波加速空胴 - Google Patents
高周波加速空胴Info
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- JP2622696B2 JP2622696B2 JP25139387A JP25139387A JP2622696B2 JP 2622696 B2 JP2622696 B2 JP 2622696B2 JP 25139387 A JP25139387 A JP 25139387A JP 25139387 A JP25139387 A JP 25139387A JP 2622696 B2 JP2622696 B2 JP 2622696B2
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- Japan
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- wall
- beam duct
- frequency
- duct portion
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高周波加速空胴に係り、特に、荷電粒子を
高周波電磁波により加速する加速器の加速空胴に関する
ものである。
高周波電磁波により加速する加速器の加速空胴に関する
ものである。
荷電粒子を高周波電磁波により加速する場合、一般的
に加速空胴内には、荷電粒子を加速する基本モード以外
の高次モードが存在する。その中でも荷電粒子の平衡軌
道に対して垂直方向の電場成分をもつ疑似TMnlm（ｎ≠
０）モードは荷電粒子の横振動を誘発する。粒子と疑似
TMnlm（ｎ≠０）モードの電磁場が共振すると粒子の横
振動が成長して粒子は安定な平衡軌道からはずれてしま
い、粒子ビームの損失を招く。
に加速空胴内には、荷電粒子を加速する基本モード以外
の高次モードが存在する。その中でも荷電粒子の平衡軌
道に対して垂直方向の電場成分をもつ疑似TMnlm（ｎ≠
０）モードは荷電粒子の横振動を誘発する。粒子と疑似
TMnlm（ｎ≠０）モードの電磁場が共振すると粒子の横
振動が成長して粒子は安定な平衡軌道からはずれてしま
い、粒子ビームの損失を招く。
この有害な疑似TMnlm（ｎ≠０）モードの影響を小さ
くする方法が、IEEE Transaction on Nuclear Science,
Vol,NS−30,No4（1983）pp3493−3495において論じられ
ている。
くする方法が、IEEE Transaction on Nuclear Science,
Vol,NS−30,No4（1983）pp3493−3495において論じられ
ている。
その概略を第２図を用いて説明する。導体壁で構成さ
れた加速空胴１には、電子ビーム10を加速するための高
周波電磁波が、高周波源２から導波路５を通して送り込
まれる。高周波加速空胴１の内部には、高周波源２から
の高周波電磁波及び電子ビーム10が誘起する電磁波によ
り、前述の疑似TMnlm（ｎ≠０）モードが誘起される。
れた加速空胴１には、電子ビーム10を加速するための高
周波電磁波が、高周波源２から導波路５を通して送り込
まれる。高周波加速空胴１の内部には、高周波源２から
の高周波電磁波及び電子ビーム10が誘起する電磁波によ
り、前述の疑似TMnlm（ｎ≠０）モードが誘起される。
第２図の例では、高周波加速空胴１の外周内壁12をス
リツト状の導体壁で構成してある。スリツトの方向は軸
方向である。この構造により、疑似TMnlm（ｎ≠0,m≠
０）モードの励起は防止できるものの、TMnloモードの
励起は防止できない。
リツト状の導体壁で構成してある。スリツトの方向は軸
方向である。この構造により、疑似TMnlm（ｎ≠0,m≠
０）モードの励起は防止できるものの、TMnloモードの
励起は防止できない。
その理由を第３図及び第４図を用いて説明する。疑似
TMnlm（ｎ≠０）モードの中でも最も危険なモードに属
する疑似TM111モードを第３図に、疑似TM110モードを第
４図に示す。
TMnlm（ｎ≠０）モードの中でも最も危険なモードに属
する疑似TM111モードを第３図に、疑似TM110モードを第
４図に示す。
第３図の疑似TM111モードでは、ビームダクト部11の
外周部の電気力線21が外周内壁12上に向つており、外周
内壁12上での表面電流41は主に周方向に流れる。従つ
て、第２図のような軸方向のスリツトをもつた導体壁で
構成された外周内壁12は、周方向の電流を遮断するため
疑似TM111モードの励起を有効に防止できる。
外周部の電気力線21が外周内壁12上に向つており、外周
内壁12上での表面電流41は主に周方向に流れる。従つ
て、第２図のような軸方向のスリツトをもつた導体壁で
構成された外周内壁12は、周方向の電流を遮断するため
疑似TM111モードの励起を有効に防止できる。
一方、第４図の疑似TM110モードでは、ビームダクト
部11の外周部の電気力線20がほぼ軸方向に沿つており、
外周内壁12上での表面電流40は軸方向に沿つて流れる。
従つて、第２図の従来例では、疑似TM110モードにほと
んど影響を与えない。すなわち、この従来例では疑似TM
110モードの励起を防止できない。
部11の外周部の電気力線20がほぼ軸方向に沿つており、
外周内壁12上での表面電流40は軸方向に沿つて流れる。
従つて、第２図の従来例では、疑似TM110モードにほと
んど影響を与えない。すなわち、この従来例では疑似TM
110モードの励起を防止できない。
本発明の目的は、すべての疑似TMnlm（ｎ≠０）モー
ドの励起を防止できる構造の高周波加速空胴を提供する
ことである。
ドの励起を防止できる構造の高周波加速空胴を提供する
ことである。
本発明は、上記目的を達成するために、ビームダク部
11の内壁及び該壁に軸方向のスリツトをもつた導体壁を
形成し、ビームダクト部11の側面をなす電極間隙の壁に
放射方向のスリツトをもつた導体壁を形成した高周波加
速空胴を提案するものである。
11の内壁及び該壁に軸方向のスリツトをもつた導体壁を
形成し、ビームダクト部11の側面をなす電極間隙の壁に
放射方向のスリツトをもつた導体壁を形成した高周波加
速空胴を提案するものである。
第３図及び第４図に示したように、疑似TMnlm（ｎ≠
０）では、ビームダクト部において必ず横方向に電界が
存在する。従つて、ビームダクト部の内壁上には必ず周
方向に表面電流50,51が流れる。
０）では、ビームダクト部において必ず横方向に電界が
存在する。従つて、ビームダクト部の内壁上には必ず周
方向に表面電流50,51が流れる。
第１図に示した本発明の構造では、ビームダクト部11
の内壁が、軸方向及び放射方向のスリツトをもつた導体
壁で構成されているため、周方向の表面電流50,51の流
れが遮断される。従つて本発明の構造ではすべての疑似
TMnlm（ｎ≠０）モードの励起を防止できる。
の内壁が、軸方向及び放射方向のスリツトをもつた導体
壁で構成されているため、周方向の表面電流50,51の流
れが遮断される。従つて本発明の構造ではすべての疑似
TMnlm（ｎ≠０）モードの励起を防止できる。
以下、本発明の一実施例を第５図及び第６図を用いて
説明する。
説明する。
第５図は、本実施例の全体構造を示す図である。導体
で構成された外周壁12と電気絶縁体を主材質とするビー
ムダクト部11は、複数の締め付けボルト100で結合され
て一体となつている。高周波加空胴１の内部は真空に保
持する必要があるので、外周壁12とビームダクト部11と
の間には真空保持用の真空パツキング101を挿入してあ
る。
で構成された外周壁12と電気絶縁体を主材質とするビー
ムダクト部11は、複数の締め付けボルト100で結合され
て一体となつている。高周波加空胴１の内部は真空に保
持する必要があるので、外周壁12とビームダクト部11と
の間には真空保持用の真空パツキング101を挿入してあ
る。
第６図は、第５図に示した本実施例の高周波加速空胴
１のビームダクト部11を軸方向から見た図である。ビー
ムダクト部外枠13は、高周波電磁波に対して良質の電気
絶縁体であるセラミツクやテフロンで構成し、その内壁
には軸方向及び放射放射向に沿つて複数の線状の導体膜
14を蒸着する。この場、導体膜14の厚みは、基本加速モ
ードとしてのTM010モードを減衰させないために、TM010
モードの共振周波数に対する表皮効果の深さδの10倍
程度あれば充分である。ここに表皮効果の深さδは、 で与えられる。ただし、 σ：導体膜14の電気伝導度 μ：導体膜14の誘磁率 である。
１のビームダクト部11を軸方向から見た図である。ビー
ムダクト部外枠13は、高周波電磁波に対して良質の電気
絶縁体であるセラミツクやテフロンで構成し、その内壁
には軸方向及び放射放射向に沿つて複数の線状の導体膜
14を蒸着する。この場、導体膜14の厚みは、基本加速モ
ードとしてのTM010モードを減衰させないために、TM010
モードの共振周波数に対する表皮効果の深さδの10倍
程度あれば充分である。ここに表皮効果の深さδは、 で与えられる。ただし、 σ：導体膜14の電気伝導度 μ：導体膜14の誘磁率 である。
本実施例のビームダクト部11の内周壁は、スリツト入
つた導体壁を蒸着法で容易に構成できる利点がある。
つた導体壁を蒸着法で容易に構成できる利点がある。
本発明の他の実施例を次に説明する。第７図にその実
施例のビームダクト部11の構造を示す。ビームダクト部
11は、高周波電磁波に対して良質の電気絶縁体を材質と
する外枠13に、複数の導体を材質とする冷却水パイプ30
を取り付けて構成される。冷却水パイプ30のおのおのの
間に接触しないように隙間を設ける。あるいは、導体を
材質とする冷却水パイプ30の外側に絶縁被膜を設けて、
おのおのが接触しても良いようにする。
施例のビームダクト部11の構造を示す。ビームダクト部
11は、高周波電磁波に対して良質の電気絶縁体を材質と
する外枠13に、複数の導体を材質とする冷却水パイプ30
を取り付けて構成される。冷却水パイプ30のおのおのの
間に接触しないように隙間を設ける。あるいは、導体を
材質とする冷却水パイプ30の外側に絶縁被膜を設けて、
おのおのが接触しても良いようにする。
この実施例によると、ビームダクト部での表面電流に
よる熱を容易に取り除くことができる。
よる熱を容易に取り除くことができる。
本発明の更に他の実施例を第８図に示す。本実施例
は、ビームダクト部11の内部に、リング状の冷却水流路
204を形成し、図示しない送水パイプから冷却水を流
し、ビームダクト部11を冷却しようとするものである。
は、ビームダクト部11の内部に、リング状の冷却水流路
204を形成し、図示しない送水パイプから冷却水を流
し、ビームダクト部11を冷却しようとするものである。
この実施例においても、第７図の実施例同様に、ビー
ムダクト部での表面電流による熱を充分に除去可能であ
る。
ムダクト部での表面電流による熱を充分に除去可能であ
る。
仮に、電気絶縁性及び熱伝導性に優れ、かつ高真空下
で脱ガスの少ない絶縁体が開発されれば、本発明は、蒸
着した線状の金属膜でスリツト状の導体壁を構成するだ
けで、冷却特性に優れすべての疑似TMnlm（ｎ≠０）モ
ードの励起を防止可能な高周波加速空胴を実現できる。
で脱ガスの少ない絶縁体が開発されれば、本発明は、蒸
着した線状の金属膜でスリツト状の導体壁を構成するだ
けで、冷却特性に優れすべての疑似TMnlm（ｎ≠０）モ
ードの励起を防止可能な高周波加速空胴を実現できる。
本発明によれば、荷電粒子を高周波電磁波により加速
する加速器の高周波加速空胴において、すべての疑似TM
nlm（ｎ≠０）モードの励起が防止されるので、疑似TM
nlm（ｎ≠０）モードに基づく荷電粒子ビームの不安定
化及びビームの損失を抑制できる効果がある。
する加速器の高周波加速空胴において、すべての疑似TM
nlm（ｎ≠０）モードの励起が防止されるので、疑似TM
nlm（ｎ≠０）モードに基づく荷電粒子ビームの不安定
化及びビームの損失を抑制できる効果がある。
第１図は本発明による高周波加速空胴は基本的構造を断
面で示す斜視図、第２図は従来の高周波加速空胴の構造
を断面で示す斜視図、第３図は空胴内の疑似TM111モー
ドのパターンを示す図、第４図は空胴内の疑似TM110モ
ードのパターンを示す図、第５図は本発明による高周波
加速空胴の一実施例の構造を示す縦断面図、第６図は第
５図実施例のビームダクト部の構造を示す図、第７図は
本発明による高周波加速空胴の他の実施例の要部を示す
斜視図、第８図は更に他の実施例を示す縦断面図であ
る。 １……高周波加速空胴、２……高周波源、3,4……スリ
ツト、11……ビームダクト部、13……ビームダクト部外
枠、14……導体膜、30……冷却水パイプ、200……ビー
ムダクト部側壁、201……ビームダクト部内周壁、202…
…ビームダクト部外周壁、204……冷却水流路。
面で示す斜視図、第２図は従来の高周波加速空胴の構造
を断面で示す斜視図、第３図は空胴内の疑似TM111モー
ドのパターンを示す図、第４図は空胴内の疑似TM110モ
ードのパターンを示す図、第５図は本発明による高周波
加速空胴の一実施例の構造を示す縦断面図、第６図は第
５図実施例のビームダクト部の構造を示す図、第７図は
本発明による高周波加速空胴の他の実施例の要部を示す
斜視図、第８図は更に他の実施例を示す縦断面図であ
る。 １……高周波加速空胴、２……高周波源、3,4……スリ
ツト、11……ビームダクト部、13……ビームダクト部外
枠、14……導体膜、30……冷却水パイプ、200……ビー
ムダクト部側壁、201……ビームダクト部内周壁、202…
…ビームダクト部外周壁、204……冷却水流路。
Claims (4)
- 【請求項１】荷電粒子を高周波電磁波で加速する加速器
の加速空胴において、ビームダクト部を電気絶縁体で構
成し、前記ビームダクト部の内周壁及び外周壁に軸方向
のスリツトをもつた導体壁を形成し、前記ビームダクト
部の側面をなす電極間隙の壁に放射方向のスリツトをも
つた導体壁を形成したことを特徴とする高周波加速空
胴。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記スリ
ツトをもつた導体壁が、前記ビームダクト部上に形成さ
れた蒸着膜からなることを特徴とする高周波加速空胴。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、前記ビームダクト部が前記電気絶縁体内部にリング
状の冷却水流路を備えたことを特徴とする高周波加速空
胴。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、前記導体
壁が互いに接触しない複数の冷却水パイプからなること
を特徴とする高周波加速空胴。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25139387A JP2622696B2 (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 高周波加速空胴 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25139387A JP2622696B2 (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 高周波加速空胴 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0195499A JPH0195499A (ja) | 1989-04-13 |
| JP2622696B2 true JP2622696B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=17222176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25139387A Expired - Lifetime JP2622696B2 (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 高周波加速空胴 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2622696B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03138899A (ja) * | 1989-10-23 | 1991-06-13 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 高調波抑制型加速空洞 |
| US5317234A (en) * | 1992-08-05 | 1994-05-31 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Mode trap for absorbing transverse modes of an accelerated electron beam |
| US7182037B2 (en) | 2004-03-30 | 2007-02-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Marine propulsion attachment with removable frame structure for non-self-propelled marine vehicles |
| US7189127B2 (en) | 2004-03-30 | 2007-03-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Watercraft propulsion machine |
-
1987
- 1987-10-05 JP JP25139387A patent/JP2622696B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0195499A (ja) | 1989-04-13 |
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