JP2808977B2 - 荷電粒子加速装置 - Google Patents
荷電粒子加速装置Info
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- JP2808977B2 JP2808977B2 JP4113249A JP11324992A JP2808977B2 JP 2808977 B2 JP2808977 B2 JP 2808977B2 JP 4113249 A JP4113249 A JP 4113249A JP 11324992 A JP11324992 A JP 11324992A JP 2808977 B2 JP2808977 B2 JP 2808977B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、荷電粒子を高周波電
場に導いて荷電粒子を加速し、より高い運動エネルギー
にする荷電粒子加速装置に関する。
場に導いて荷電粒子を加速し、より高い運動エネルギー
にする荷電粒子加速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４及び図５は、従来のラジオ−フリク
ェンシイクォードルポール（Ｒadio−Ｆrequency Ｑuad
rupole 略称ＲＦＱ）線形加速器の構成を概念的に示す
図である。図において、(1)は加速空胴体、(2)〜(5)は
それぞれ電極で、加速空胴体(1)の横断面において加速
空胴体(1)内に中心から放射状に等間隔に配置され、(2)
は第一電極、(3)は第二電極、(4)は第三電極、(5)は第
四電極である。(6)は加速空胴体(1)の一方の端面に設け
られて荷電粒子を導入するビーム入口、(7)は加速空胴
体(1)の他方の端面に設けられて荷電粒子を導出するビ
ーム出口、(8)はビーム入口(6)とビーム出口(7)の間に
想定された、荷電粒子を導くビーム軸、(9)は加速空胴
体(1)内の第一電極(2)、第二電極(3)、第三電極(4)、及
び第四電極(5)の相互間に形成されて、ビーム入口(6)、
ビーム出口(7)、及びビーム軸(8)と共に真空に保たれた
真空空間である。
ェンシイクォードルポール（Ｒadio−Ｆrequency Ｑuad
rupole 略称ＲＦＱ）線形加速器の構成を概念的に示す
図である。図において、(1)は加速空胴体、(2)〜(5)は
それぞれ電極で、加速空胴体(1)の横断面において加速
空胴体(1)内に中心から放射状に等間隔に配置され、(2)
は第一電極、(3)は第二電極、(4)は第三電極、(5)は第
四電極である。(6)は加速空胴体(1)の一方の端面に設け
られて荷電粒子を導入するビーム入口、(7)は加速空胴
体(1)の他方の端面に設けられて荷電粒子を導出するビ
ーム出口、(8)はビーム入口(6)とビーム出口(7)の間に
想定された、荷電粒子を導くビーム軸、(9)は加速空胴
体(1)内の第一電極(2)、第二電極(3)、第三電極(4)、及
び第四電極(5)の相互間に形成されて、ビーム入口(6)、
ビーム出口(7)、及びビーム軸(8)と共に真空に保たれた
真空空間である。
【０００３】従来の荷電粒子加速装置は上記のように構
成され、加速空胴体(1)に所定の共振周波数に相当する
高周波が導入されると、第一電極(2)、第二電極(3)、第
三電極(4)、及び第四電極(5)に囲まれたビーム軸(8)の
近傍には、公知の原理に基づき、荷電粒子を加速する電
界と、ビーム入口(6)に導入された荷電粒子をビーム出
口(7)まで出来るだけ少ない損失でもって導く四極電界
が形成される。
成され、加速空胴体(1)に所定の共振周波数に相当する
高周波が導入されると、第一電極(2)、第二電極(3)、第
三電極(4)、及び第四電極(5)に囲まれたビーム軸(8)の
近傍には、公知の原理に基づき、荷電粒子を加速する電
界と、ビーム入口(6)に導入された荷電粒子をビーム出
口(7)まで出来るだけ少ない損失でもって導く四極電界
が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】荷電粒子加速装置にお
ける加速する電界、及び四極電界の機能は、第一電極
(2)、第二電極(3)、第三電極(4)、及び第四電極(5)の先
端の波状の形状、及びそれらの電極の電位に依存する。
ここで関係するのは四極電界であるので、それについて
以下に詳述する。すなわち、公知のように四極電界は、
荷電粒子の収束、又は発散の作用を持ち、収束と発散を
組み合わせることによって損失の少ない荷電粒子の輸送
を可能にする。この四極電界は、例えば、第一電極(2)
と第三電極(4)とを正の同電位、第二電極(3)と第四電極
(5)とを負の同電位に保ったとき、又は、それぞれ電極
が逆の電位であるときに得られる。すなわち、強い作用
が必要なときは、この電位差を大きくする必要がある。
しかし、電極間の距離は限られ、電位差は電極間の絶縁
破壊電位差以上に上げることは出来ず、荷電粒子の収
束、又は発散の作用の強さもこれによって制限されると
いう問題点があった。
ける加速する電界、及び四極電界の機能は、第一電極
(2)、第二電極(3)、第三電極(4)、及び第四電極(5)の先
端の波状の形状、及びそれらの電極の電位に依存する。
ここで関係するのは四極電界であるので、それについて
以下に詳述する。すなわち、公知のように四極電界は、
荷電粒子の収束、又は発散の作用を持ち、収束と発散を
組み合わせることによって損失の少ない荷電粒子の輸送
を可能にする。この四極電界は、例えば、第一電極(2)
と第三電極(4)とを正の同電位、第二電極(3)と第四電極
(5)とを負の同電位に保ったとき、又は、それぞれ電極
が逆の電位であるときに得られる。すなわち、強い作用
が必要なときは、この電位差を大きくする必要がある。
しかし、電極間の距離は限られ、電位差は電極間の絶縁
破壊電位差以上に上げることは出来ず、荷電粒子の収
束、又は発散の作用の強さもこれによって制限されると
いう問題点があった。
【０００５】この発明は、かかる問題点を解消するため
になされたものであり、電極間に生成される電位差に限
界があることで制限されるラジオ−フリクェンシイクォ
ードルポール線形加速器の収束、又は発散作用が、磁場
発生コイルの付加により改良された荷電粒子加速装置を
得ることを目的とする。
になされたものであり、電極間に生成される電位差に限
界があることで制限されるラジオ−フリクェンシイクォ
ードルポール線形加速器の収束、又は発散作用が、磁場
発生コイルの付加により改良された荷電粒子加速装置を
得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子
加速装置においては、ラジオ−フリクェンシイクォード
ルポール線形加速器のビーム軸と共軸状に、ビーム軸方
向の磁場を生成して公知の原理に基づきビーム損失を防
ぐ磁場発生コイルが設けられる。この発明で配置される
磁場発生コイルは、直流または交流の電流で励磁される
円筒状の磁場発生コイルで、その中心軸はビーム軸に一
致するように配置される。 また、ドーナツ状をなし環
状部が四極電場を形成するそれぞれ電極の長手の側面を
貫通し長手に直交して配置され、互いに対向した電極に
固定されると共にこの互いに対向した電極に隣接した他
の電極に空隙を形成して貫通して装備されて電極の長手
に沿い局所的に異なる磁場強度を発生するドーナツ状磁
場発生コイルが設けられる。
加速装置においては、ラジオ−フリクェンシイクォード
ルポール線形加速器のビーム軸と共軸状に、ビーム軸方
向の磁場を生成して公知の原理に基づきビーム損失を防
ぐ磁場発生コイルが設けられる。この発明で配置される
磁場発生コイルは、直流または交流の電流で励磁される
円筒状の磁場発生コイルで、その中心軸はビーム軸に一
致するように配置される。 また、ドーナツ状をなし環
状部が四極電場を形成するそれぞれ電極の長手の側面を
貫通し長手に直交して配置され、互いに対向した電極に
固定されると共にこの互いに対向した電極に隣接した他
の電極に空隙を形成して貫通して装備されて電極の長手
に沿い局所的に異なる磁場強度を発生するドーナツ状磁
場発生コイルが設けられる。
【０００７】
【作用】上記のように構成された荷電粒子加速装置にお
いて磁場発生コイルは、ビーム軸近傍においてビーム軸
方向のみの磁場を形成し、ビーム軸から外れる方向の成
分をもつ荷電粒子は、公知の原理によりビーム軸に戻さ
れる運動をする。このため、適した磁場強度の選択によ
りビーム損失を防止するのに役立てることができる。ま
た、ドーナツ状磁場発生コイルは、複数のコイルユニッ
トからなり、それぞれのコイルは互いに異なる磁場強度
を発生し、局所的に異なった磁場強度を要求される場合
に、その磁場強度に応じることができる。
いて磁場発生コイルは、ビーム軸近傍においてビーム軸
方向のみの磁場を形成し、ビーム軸から外れる方向の成
分をもつ荷電粒子は、公知の原理によりビーム軸に戻さ
れる運動をする。このため、適した磁場強度の選択によ
りビーム損失を防止するのに役立てることができる。ま
た、ドーナツ状磁場発生コイルは、複数のコイルユニッ
トからなり、それぞれのコイルは互いに異なる磁場強度
を発生し、局所的に異なった磁場強度を要求される場合
に、その磁場強度に応じることができる。
【０００８】
【実施例】実施例１． 図１〜図３は、この発明の一実施例を示す図で、ラジオ
−フリクェンシイクォードルポール（Ｒadio−Ｆrequen
cy Ｑuadrupole 略称ＲＦＱ）線形加速器の構成を概念
的に示す図である。図において、(1)は加速空胴体、(2)
〜(5)はそれぞれ電極で、加速空胴体(1)の横断面におい
て加速空胴体(1)内に中心から放射状に等間隔に配置さ
れ、(2)は第一電極、(3)は第二電極、(4)は第三電極、
(5)は第四電極である。(6)は加速空胴体(1)の一方の端
面に設けられて荷電粒子を導入するビーム入口、(7)は
加速空胴体(1)の他方の端面に設けられて荷電粒子を導
出するビーム出口、(8)はビーム入口(6)とビーム出口
(7)の間に想定された、荷電粒子を導くビーム軸、(9)は
加速空胴体(1)内の第一電極(2)、第二電極(3)、第三電
極(4)、及び第四電極(5)の相互間に形成されて、ビーム
入口(6)、ビーム出口(7)、及びビーム軸(8)と共に真空
に保たれた真空空間である。(10)は公知のソレノイドコ
イル状をなす磁場発生コイルで、加速空胴体(1)の外周
を囲むように設けられてそのコイルの対称軸とビーム軸
(8)とは出来るだけ一致するように共軸に配置される。
(13)はドーナツ状磁場発生コイルで、第一電極(2)及び
第三電極(4)のコイル固定部(11)に固定されてこれらの
両電極からは電気的に絶縁され、第二電極(3)及び第四
電極(5)のコイル貫通部(12)を、コイル貫通部(12)周縁
との間に空隙を形成して貫通して配置されている。
−フリクェンシイクォードルポール（Ｒadio−Ｆrequen
cy Ｑuadrupole 略称ＲＦＱ）線形加速器の構成を概念
的に示す図である。図において、(1)は加速空胴体、(2)
〜(5)はそれぞれ電極で、加速空胴体(1)の横断面におい
て加速空胴体(1)内に中心から放射状に等間隔に配置さ
れ、(2)は第一電極、(3)は第二電極、(4)は第三電極、
(5)は第四電極である。(6)は加速空胴体(1)の一方の端
面に設けられて荷電粒子を導入するビーム入口、(7)は
加速空胴体(1)の他方の端面に設けられて荷電粒子を導
出するビーム出口、(8)はビーム入口(6)とビーム出口
(7)の間に想定された、荷電粒子を導くビーム軸、(9)は
加速空胴体(1)内の第一電極(2)、第二電極(3)、第三電
極(4)、及び第四電極(5)の相互間に形成されて、ビーム
入口(6)、ビーム出口(7)、及びビーム軸(8)と共に真空
に保たれた真空空間である。(10)は公知のソレノイドコ
イル状をなす磁場発生コイルで、加速空胴体(1)の外周
を囲むように設けられてそのコイルの対称軸とビーム軸
(8)とは出来るだけ一致するように共軸に配置される。
(13)はドーナツ状磁場発生コイルで、第一電極(2)及び
第三電極(4)のコイル固定部(11)に固定されてこれらの
両電極からは電気的に絶縁され、第二電極(3)及び第四
電極(5)のコイル貫通部(12)を、コイル貫通部(12)周縁
との間に空隙を形成して貫通して配置されている。
【０００９】上記のように構成された荷電粒子加速装置
において、公知のようにソレノイドコイル状の磁場発生
コイル(10)はビーム軸(8)方向の磁場を発生する。ビー
ム軸に直角方向に荷電粒子の運動成分がある場合、その
運動成分はビーム軸方向の磁場に荷電粒子をからみつか
せる作用を生成して、その作用が荷電粒子の収束の作用
となって現れる。このように、ラジオ−フリクェンシイ
クォードルポール線形加速器に共軸状に磁場発生コイル
(10)を配置することにより、荷電粒子の空間電荷の発散
作用を抑制でき、大強度の荷電粒子加速装置の実現が可
能になる。
において、公知のようにソレノイドコイル状の磁場発生
コイル(10)はビーム軸(8)方向の磁場を発生する。ビー
ム軸に直角方向に荷電粒子の運動成分がある場合、その
運動成分はビーム軸方向の磁場に荷電粒子をからみつか
せる作用を生成して、その作用が荷電粒子の収束の作用
となって現れる。このように、ラジオ−フリクェンシイ
クォードルポール線形加速器に共軸状に磁場発生コイル
(10)を配置することにより、荷電粒子の空間電荷の発散
作用を抑制でき、大強度の荷電粒子加速装置の実現が可
能になる。
【００１０】また、上記のように構成された荷電粒子加
速装置において、第一電極(2)及び第三電極(4)は同電位
であるので前述の構成が可能である。また、第二電極
(3)及び第四電極(5)は同電位であるが、第一電極(2)及
び第三電極(4)と第二電極(3)及び第四電極(5)とは異な
る電位であるため、第二電極(3)及び第四電極(5)につい
ては空隙を形成してコイル貫通部(12)を貫通させて互い
に絶縁されている。また、ドーナツ状磁場発生コイル(1
3)が生成する磁場は電極の長手に沿って断続的であり、
ドーナツ状磁場発生はコイル(13)は必要に応じて、密に
配置されたり、疎に配置されたりする。そして、それぞ
れのドーナツ状磁場発生コイル(13) は互いに異なる磁場
強度を発生し、局所的に異なった磁場強度を要求される
場合に、その磁場強度に応じることができる。
速装置において、第一電極(2)及び第三電極(4)は同電位
であるので前述の構成が可能である。また、第二電極
(3)及び第四電極(5)は同電位であるが、第一電極(2)及
び第三電極(4)と第二電極(3)及び第四電極(5)とは異な
る電位であるため、第二電極(3)及び第四電極(5)につい
ては空隙を形成してコイル貫通部(12)を貫通させて互い
に絶縁されている。また、ドーナツ状磁場発生コイル(1
3)が生成する磁場は電極の長手に沿って断続的であり、
ドーナツ状磁場発生はコイル(13)は必要に応じて、密に
配置されたり、疎に配置されたりする。そして、それぞ
れのドーナツ状磁場発生コイル(13) は互いに異なる磁場
強度を発生し、局所的に異なった磁場強度を要求される
場合に、その磁場強度に応じることができる。
【００１１】
【発明の効果】この発明は、以上説明したようにラジオ
−フリクェンシイクォードルポール線形加速器のビーム
軸と共軸状に、磁場発生コイルを設けたものである。こ
れにより、荷電粒子の空間電荷の発散作用を抑制するこ
とができ、大強度の荷電粒子加速装置を実現することが
できる。また、ドーナツ状磁場発生コイルが、第一電極
及び第三電極のコイル固定部に固定されて、これらの両
電極からは電気的に絶縁され、第二電極及び第四電極の
コイル貫通部を周縁との間に空隙を形成して貫通して配
置される。これにより、電極の長手に沿い局所的に異な
る磁場強度の発生要求についての対応を可能にする効果
がある。
−フリクェンシイクォードルポール線形加速器のビーム
軸と共軸状に、磁場発生コイルを設けたものである。こ
れにより、荷電粒子の空間電荷の発散作用を抑制するこ
とができ、大強度の荷電粒子加速装置を実現することが
できる。また、ドーナツ状磁場発生コイルが、第一電極
及び第三電極のコイル固定部に固定されて、これらの両
電極からは電気的に絶縁され、第二電極及び第四電極の
コイル貫通部を周縁との間に空隙を形成して貫通して配
置される。これにより、電極の長手に沿い局所的に異な
る磁場強度の発生要求についての対応を可能にする効果
がある。
【図１】この発明の実施例１を概念的に示す要部断面
図。
図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１の加速空胴体のビーム軸近傍における第一
電極、第二電極、第三電極、及び第四電極相互の対向箇
所を拡大して示す斜視図。
電極、第二電極、第三電極、及び第四電極相互の対向箇
所を拡大して示す斜視図。
【図４】従来の荷電粒子加速装置を示す図１相当図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図。
１ 加速空胴体２ 第一電極 ３ 第二電極 ４ 第三電極 ８ ビーム軸 １０ 磁場発生コイル１３ ドーナツ状磁場発生コイル
Claims (1)
- 【請求項１】 高周波による四極電場を形成し、荷電粒
子を高周波電場で加速するラジオ−フリクェンシイクォ
ードルポール線形加速器において、上記加速器の加速空
胴体に設けられて上記加速空胴体のビーム軸と共軸に配
置された磁場発生コイルと、ドーナツ状をなし環状部が
上記四極電場を形成するそれぞれ電極の長手の側面を貫
通し上記長手に直交して配置され、互いに対向した上記
電極に固定されると共に上記互いに対向した電極に隣接
した他の電極に空隙を形成して貫通して装備されて上記
電極の長手に沿い局所的に異なる磁場強度を発生するド
ーナツ状磁場発生コイルとを備えたことを特徴とする荷
電粒子加速装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113249A JP2808977B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 荷電粒子加速装置 |
| US08/418,862 US5659228A (en) | 1992-04-07 | 1995-04-07 | Charged particle accelerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113249A JP2808977B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 荷電粒子加速装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05290998A JPH05290998A (ja) | 1993-11-05 |
| JP2808977B2 true JP2808977B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=14607363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4113249A Expired - Fee Related JP2808977B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 荷電粒子加速装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2808977B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224197A (ja) * | 1987-03-11 | 1988-09-19 | 株式会社日立製作所 | 四重極粒子加速器 |
| JPS647500A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-11 | Sumitomo Electric Industries | Gharged particle accelerating tube |
| JPH03283400A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Toshiba Corp | 線形加速器 |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP4113249A patent/JP2808977B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05290998A (ja) | 1993-11-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |