JP2826076B2 - 荷電ビームの加速方法および線形加速器 - Google Patents
荷電ビームの加速方法および線形加速器Info
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- JP2826076B2 JP2826076B2 JP2167495A JP2167495A JP2826076B2 JP 2826076 B2 JP2826076 B2 JP 2826076B2 JP 2167495 A JP2167495 A JP 2167495A JP 2167495 A JP2167495 A JP 2167495A JP 2826076 B2 JP2826076 B2 JP 2826076B2
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- accelerating
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自由電子レーザに好ま
しく用いることの出来る、荷電ビームの加速技術および
荷電ビームの線形加速器に関する。
しく用いることの出来る、荷電ビームの加速技術および
荷電ビームの線形加速器に関する。
【０００２】
【従来の技術】線形加速器は、通常、クライストロンな
どの高周波供給手段を用い、加速空胴にマイクロ波を供
給して高周波電界を発生させることにより、荷電ビーム
を加速する装置である。従来の一般的な線形加速器の構
成を図２に示す。荷電ビーム源２１から放出するパルス
状の荷電ビームは、単一の加速空胴であるプリバンチャ
２２により速度変調され、バンチャ部２３を構成する加
速空胴で集群化して加速され、さらに、高周波電界の位
相速度が光速度であるレギュラー部２４を構成する加速
空胴で加速される。従来の線形加速器においては、単一
の高周波供給手段を用いて、同一周波数の高周波を、プ
リバンチャ２２、バンチャ部２３、及びレギュラー部２
４（以下、前記の３部分を総称して各加速空胴という）
に同時に供給していた。しかし、高周波を同時に供給す
ると、荷電ビームが各加速空胴で発生させる誘起電界効
果の減衰に時間差を生じる。このため、荷電ビームを安
定に加速できるタイミングは、各加速空胴によってばら
つくことになる。また、各加速空胴に発生した高周波電
界が安定になるまでの時間にも差が生じる。この両者
が、荷電ビームの安定な加速を妨げていた。
どの高周波供給手段を用い、加速空胴にマイクロ波を供
給して高周波電界を発生させることにより、荷電ビーム
を加速する装置である。従来の一般的な線形加速器の構
成を図２に示す。荷電ビーム源２１から放出するパルス
状の荷電ビームは、単一の加速空胴であるプリバンチャ
２２により速度変調され、バンチャ部２３を構成する加
速空胴で集群化して加速され、さらに、高周波電界の位
相速度が光速度であるレギュラー部２４を構成する加速
空胴で加速される。従来の線形加速器においては、単一
の高周波供給手段を用いて、同一周波数の高周波を、プ
リバンチャ２２、バンチャ部２３、及びレギュラー部２
４（以下、前記の３部分を総称して各加速空胴という）
に同時に供給していた。しかし、高周波を同時に供給す
ると、荷電ビームが各加速空胴で発生させる誘起電界効
果の減衰に時間差を生じる。このため、荷電ビームを安
定に加速できるタイミングは、各加速空胴によってばら
つくことになる。また、各加速空胴に発生した高周波電
界が安定になるまでの時間にも差が生じる。この両者
が、荷電ビームの安定な加速を妨げていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高周波特性
の異なる複数の加速空胴からなる線形加速器において、
誘起電界効果が減衰するタイミングと高周波電界が安定
になるタイミングとを調整し、安定な高周波電界により
荷電ビームを効率良く加速して、エネルギーの揃った良
質な荷電ビームを供給する、荷電ビームの加速方法およ
び線形加速器を提供することを目的とする。
の異なる複数の加速空胴からなる線形加速器において、
誘起電界効果が減衰するタイミングと高周波電界が安定
になるタイミングとを調整し、安定な高周波電界により
荷電ビームを効率良く加速して、エネルギーの揃った良
質な荷電ビームを供給する、荷電ビームの加速方法およ
び線形加速器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題
を解決するために、荷電ビーム源１１から放出されるパ
ルス状荷電ビームを、プリバンチャ１２とバンチャ部１
３とレギュラー部１４とに順次通過させ、加速する線形
加速器を用い、プリバンチャ１２、バンチャ部１３およ
びレギュラー部１４（以下、前記３部分を総称して各加
速空胴という）に、それぞれ高周波供給手段１５を装着
して、各加速空胴に高周波電界を発生させ、かつ、荷電
ビーム源１１および各高周波供給手段１５に、それぞれ
タイミング調整手段１７を取り付け、各タイミング調整
手段１７を基準パルス発生手段１６に接続し、パルス状
荷電ビームを放出するタイミングおよび各加速空胴に高
周波電界を発生させるタイミングを、各加速空胴に生ず
る誘起電界効果に基いてそれぞれ調整し、荷電ビームを
加速することを特徴とする荷電ビームの加速方法を提供
する。
を解決するために、荷電ビーム源１１から放出されるパ
ルス状荷電ビームを、プリバンチャ１２とバンチャ部１
３とレギュラー部１４とに順次通過させ、加速する線形
加速器を用い、プリバンチャ１２、バンチャ部１３およ
びレギュラー部１４（以下、前記３部分を総称して各加
速空胴という）に、それぞれ高周波供給手段１５を装着
して、各加速空胴に高周波電界を発生させ、かつ、荷電
ビーム源１１および各高周波供給手段１５に、それぞれ
タイミング調整手段１７を取り付け、各タイミング調整
手段１７を基準パルス発生手段１６に接続し、パルス状
荷電ビームを放出するタイミングおよび各加速空胴に高
周波電界を発生させるタイミングを、各加速空胴に生ず
る誘起電界効果に基いてそれぞれ調整し、荷電ビームを
加速することを特徴とする荷電ビームの加速方法を提供
する。
【０００５】前記の荷電ビームの加速方法において、パ
ルス状荷電ビームを放出するタイミングおよび各加速空
胴に高周波電界を発生させるタイミングを、各加速空胴
に生ずる誘起電界効果と、さらに各加速空胴の高周波特
性とに基いてそれぞれ調整すると、一層良質な荷電ビー
ムを得ることができ好ましい。前記の課題は、荷電ビー
ム源１１から放出されるパルス状荷電ビームが、プリバ
ンチャ１２とバンチャ部１３とレギュラー部１４とを順
次通過する線形加速器において、高周波供給手段１５
が、各加速空胴に個別に装着され、タイミング調整手段
１７が、荷電ビーム源１１および各高周波供給手段１５
に個別に取り付けられ、かつ、基準パルス発生手段１６
に接続され、さらに、タイミング調整手段１７により、
パルス状荷電ビームを放出するタイミングおよび各加速
空胴に高周波電界を発生させるタイミングが、各加速空
胴に生ずる誘起電界効果に基いてそれぞれ調整されてい
ることを特徴とする線形加速器を用いて容易に解決する
ことができる。
ルス状荷電ビームを放出するタイミングおよび各加速空
胴に高周波電界を発生させるタイミングを、各加速空胴
に生ずる誘起電界効果と、さらに各加速空胴の高周波特
性とに基いてそれぞれ調整すると、一層良質な荷電ビー
ムを得ることができ好ましい。前記の課題は、荷電ビー
ム源１１から放出されるパルス状荷電ビームが、プリバ
ンチャ１２とバンチャ部１３とレギュラー部１４とを順
次通過する線形加速器において、高周波供給手段１５
が、各加速空胴に個別に装着され、タイミング調整手段
１７が、荷電ビーム源１１および各高周波供給手段１５
に個別に取り付けられ、かつ、基準パルス発生手段１６
に接続され、さらに、タイミング調整手段１７により、
パルス状荷電ビームを放出するタイミングおよび各加速
空胴に高周波電界を発生させるタイミングが、各加速空
胴に生ずる誘起電界効果に基いてそれぞれ調整されてい
ることを特徴とする線形加速器を用いて容易に解決する
ことができる。
【０００６】ここで、加速空胴に生ずる誘起電界効果と
は、荷電ビームが加速空胴に出入りすることにより、誘
起電界が生じることをいう。また、加速空胴の高周波特
性とは、例えば、加速空胴の共振周波数、シャントイン
ピーダンス、減衰パラメータが挙げられる。
は、荷電ビームが加速空胴に出入りすることにより、誘
起電界が生じることをいう。また、加速空胴の高周波特
性とは、例えば、加速空胴の共振周波数、シャントイン
ピーダンス、減衰パラメータが挙げられる。
【０００７】
【作用】本発明を、図面を参照しながら具体的に説明す
る。図１は、本発明に係る線形加速器の構成を示す概略
図であり、図２は、従来の線形加速器の構成を示す概略
図であり、図３は、誘起電界効果の消滅および発生と、
高周波電界の印加との関係を示すタイムチャートであ
る。
る。図１は、本発明に係る線形加速器の構成を示す概略
図であり、図２は、従来の線形加速器の構成を示す概略
図であり、図３は、誘起電界効果の消滅および発生と、
高周波電界の印加との関係を示すタイムチャートであ
る。
【０００８】本発明においては、高周波電界をパルス状
の荷電ビームに印加するタイミングが、荷電ビームの１
つのパルスが加速空洞に入ることにより生ずる誘起電界
効果が消滅した後、前記パルスが加速空洞から出ること
により生ずる誘起電界効果が生じるまでの間になるよう
に、荷電ビームを放出するタイミングと高周波電界を発
生させるタイミングとを調整する。誘起電界効果による
高周波電界の乱れを防止し、荷電ビームを安定に加速す
るためである。誘起電界効果を受けずに高周波電界を荷
電ビームに印加できるタイミングは、加速空洞の材料、
荷電ビームの強度、加速器の構成など様々な要因により
異なる。しかし、前記タイミングは、各加速空胴に発生
する誘起電界効果に基づき、例えば実験的手段を用い
て、適切なタイミングに調整することができる。具体的
には、タイミング調整手段１７を用いて荷電ビームの放
出タイミングや高周波電界の発生タイミングを変化さ
せ、加速空胴内の電界の変化や荷電ビームの変化などを
アンテナを介してモニター画面で観測し、前記放出や発
生の適切なタイミングを求める方法が挙げられる。
の荷電ビームに印加するタイミングが、荷電ビームの１
つのパルスが加速空洞に入ることにより生ずる誘起電界
効果が消滅した後、前記パルスが加速空洞から出ること
により生ずる誘起電界効果が生じるまでの間になるよう
に、荷電ビームを放出するタイミングと高周波電界を発
生させるタイミングとを調整する。誘起電界効果による
高周波電界の乱れを防止し、荷電ビームを安定に加速す
るためである。誘起電界効果を受けずに高周波電界を荷
電ビームに印加できるタイミングは、加速空洞の材料、
荷電ビームの強度、加速器の構成など様々な要因により
異なる。しかし、前記タイミングは、各加速空胴に発生
する誘起電界効果に基づき、例えば実験的手段を用い
て、適切なタイミングに調整することができる。具体的
には、タイミング調整手段１７を用いて荷電ビームの放
出タイミングや高周波電界の発生タイミングを変化さ
せ、加速空胴内の電界の変化や荷電ビームの変化などを
アンテナを介してモニター画面で観測し、前記放出や発
生の適切なタイミングを求める方法が挙げられる。
【０００９】また、荷電ビームを加速する高周波電界が
安定になるまでには、加速空胴にマイクロ波が供給され
てから一定時間（以下時定数τという）を要する。時定
数τは、加速空胴の高周波特性により左右される。各加
速空胴の高周波特性はそれぞれ異なるので、例えば各加
速空胴に同時にマイクロ波の供給を開始した場合、各加
速空胴で高周波電界が安定になるまでの時間はばらばら
である。従って、前記誘起電界効果に加え、さらに各加
速空胴の高周波特性に基づいて、前記放出や発生のタイ
ミングの調整を行うことが好ましい。具体的には、全て
の加速空胴において高周波電界が安定になった後に、前
記の誘起電界効果を受けないためのタイミングの調整を
行う方法が挙げられる。各加速空胴の高周波電界が安定
になったかどうかは、例えば、前記と同様に高周波電界
をアンテナを介してモニター画面で観測することにより
判断できる。
安定になるまでには、加速空胴にマイクロ波が供給され
てから一定時間（以下時定数τという）を要する。時定
数τは、加速空胴の高周波特性により左右される。各加
速空胴の高周波特性はそれぞれ異なるので、例えば各加
速空胴に同時にマイクロ波の供給を開始した場合、各加
速空胴で高周波電界が安定になるまでの時間はばらばら
である。従って、前記誘起電界効果に加え、さらに各加
速空胴の高周波特性に基づいて、前記放出や発生のタイ
ミングの調整を行うことが好ましい。具体的には、全て
の加速空胴において高周波電界が安定になった後に、前
記の誘起電界効果を受けないためのタイミングの調整を
行う方法が挙げられる。各加速空胴の高周波電界が安定
になったかどうかは、例えば、前記と同様に高周波電界
をアンテナを介してモニター画面で観測することにより
判断できる。
【００１０】次に、本発明に係る線形加速器において
は、高周波供給手段１５を、プリバンチャ１２、バンチ
ャ部１３、およびレギュラー部１４に個別に設ける。各
高周波供給手段１５は、各加速空胴に、同一周波数はも
ちろん、異なる周波数の高周波電界を供給することがで
きる。各加速空胴の設計性能が発揮され、良質な荷電ビ
ームを得やすくなる。各加速空胴の周波数は、それぞれ
の高周波供給手段１５に応じて決定される。また、タイ
ミング調整手段１７を荷電ビーム源１１および各高周波
供給手段１５に個別に取り付け、かつ、それぞれのタイ
ミング調整手段１７を基準パルス発生手段１６に接続す
る。基準パルス発生手段１６はタイミング調整手段１７
の基準となるパルス信号を発生する。それぞれのタイミ
ング調整手段１７は、周波数の異なるクロック信号を、
それぞれ任意のタイミングで発生させることができる。
荷電ビーム源１１および各高周波供給手段１５は、前記
クロック信号と同期して動作する。タイミング調整手段
１７（例えば、Ｔ０４７１２３ ０６１１：パルス電子
（株）製）を用いると、５チャンネルの出力パルスをそ
れぞれ１μｓづつ、かつ、基準パルスよりも１ｍｓ遅れ
まで変化させて出力することができる。
は、高周波供給手段１５を、プリバンチャ１２、バンチ
ャ部１３、およびレギュラー部１４に個別に設ける。各
高周波供給手段１５は、各加速空胴に、同一周波数はも
ちろん、異なる周波数の高周波電界を供給することがで
きる。各加速空胴の設計性能が発揮され、良質な荷電ビ
ームを得やすくなる。各加速空胴の周波数は、それぞれ
の高周波供給手段１５に応じて決定される。また、タイ
ミング調整手段１７を荷電ビーム源１１および各高周波
供給手段１５に個別に取り付け、かつ、それぞれのタイ
ミング調整手段１７を基準パルス発生手段１６に接続す
る。基準パルス発生手段１６はタイミング調整手段１７
の基準となるパルス信号を発生する。それぞれのタイミ
ング調整手段１７は、周波数の異なるクロック信号を、
それぞれ任意のタイミングで発生させることができる。
荷電ビーム源１１および各高周波供給手段１５は、前記
クロック信号と同期して動作する。タイミング調整手段
１７（例えば、Ｔ０４７１２３ ０６１１：パルス電子
（株）製）を用いると、５チャンネルの出力パルスをそ
れぞれ１μｓづつ、かつ、基準パルスよりも１ｍｓ遅れ
まで変化させて出力することができる。
【００１１】
【発明の効果】本発明に係る高周波線形加速器は、プリ
バンチャ、バンチャ部及びレギュラー部に、それぞれ高
周波供給手段１５を設け、かつ、荷電ビーム源１１およ
び高周波供給手段１５をタイミング調整手段１７に接続
することにより、荷電ビームを放出するタイミングと高
周波電界を供給するタイミングとを、それぞれ個別に調
整することができる。誘起電界効果の消滅と発生との間
に、高周波電界を荷電ビームに印加するように、荷電ビ
ームを放出するタイミングと高周波電界を供給するタイ
ミングとを調整し、良質な荷電ビームを得ることができ
る。さらに、加速空胴内に発生する高周波電界が安定し
た後に前記の調整を行うことにより、一層良質な荷電ビ
ームを得ることができる。自由電子レーザ装置や医療用
加速器などで効率のよいビーム利用が可能となる。
バンチャ、バンチャ部及びレギュラー部に、それぞれ高
周波供給手段１５を設け、かつ、荷電ビーム源１１およ
び高周波供給手段１５をタイミング調整手段１７に接続
することにより、荷電ビームを放出するタイミングと高
周波電界を供給するタイミングとを、それぞれ個別に調
整することができる。誘起電界効果の消滅と発生との間
に、高周波電界を荷電ビームに印加するように、荷電ビ
ームを放出するタイミングと高周波電界を供給するタイ
ミングとを調整し、良質な荷電ビームを得ることができ
る。さらに、加速空胴内に発生する高周波電界が安定し
た後に前記の調整を行うことにより、一層良質な荷電ビ
ームを得ることができる。自由電子レーザ装置や医療用
加速器などで効率のよいビーム利用が可能となる。
【図１】 本発明に係る線形加速器の構成を示す概略
図。
図。
【図２】 従来の線形加速器の構成を示す概略図。
【図３】 誘起電界効果の消滅および発生と、高周波電
界の印加との関係を示すタイムチャート。
界の印加との関係を示すタイムチャート。
１１，２１：荷電ビーム源 １２，２２：プリバンチ
ャ １３，２３：バンチャ部 １４，２４：レギュラー
部 １５，２５：高周波供給手段 １６，２６：基準パルス
発生手段 １７，２７：タイミング調整手段
ャ １３，２３：バンチャ部 １４，２４：レギュラー
部 １５，２５：高周波供給手段 １６，２６：基準パルス
発生手段 １７，２７：タイミング調整手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−29700（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−20798（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05H 9/00
Claims (3)
- 【請求項１】荷電ビーム源１１から放出されるパルス状
荷電ビームを、プリバンチャ１２とバンチャ部１３とレ
ギュラー部１４とに順次通過させ、加速する線形加速器
を用い、 プリバンチャ１２、バンチャ部１３およびレギュラー部
１４（以下、前記３部分を総称して各加速空胴という）
に、それぞれ高周波供給手段１５を装着して、各加速空
胴に高周波電界を発生させ、 かつ、荷電ビーム源１１および各高周波供給手段１５
に、それぞれタイミング調整手段１７を取り付け、各タ
イミング調整手段１７を基準パルス発生手段１６に接続
し、パルス状荷電ビームを放出するタイミングおよび各
加速空胴に高周波電界を発生させるタイミングを、各加
速空胴に生ずる誘起電界効果に基いてそれぞれ調整し、 荷電ビームを加速する、 ことを特徴とする荷電ビームの加速方法。 - 【請求項２】前記パルス状荷電ビームを放出するタイミ
ングおよび各加速空胴に高周波電界を発生させるタイミ
ングを、各加速空胴に生ずる誘起電界効果と、さらに各
加速空胴の高周波特性とに基いてそれぞれ調整すること
を特徴とする、請求項１に記載の荷電ビームの加速方
法。 - 【請求項３】荷電ビーム源１１から放出されるパルス状
荷電ビームが、プリバンチャ１２とバンチャ部１３とレ
ギュラー部１４とを順次通過する線形加速器において、 高周波供給手段１５が、各加速空胴に個別に装着され、 タイミング調整手段１７が、荷電ビーム源１１および各
高周波供給手段１５に個別に取り付けられ、かつ、基準
パルス発生手段１６に接続され、さらに、タイミング調
整手段１７により、パルス状荷電ビームを放出するタイ
ミングおよび各加速空胴に高周波電界を発生させるタイ
ミングが、各加速空胴に生ずる誘起電界効果に基いてそ
れぞれ調整されていることを特徴とする線形加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2167495A JP2826076B2 (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | 荷電ビームの加速方法および線形加速器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2167495A JP2826076B2 (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | 荷電ビームの加速方法および線形加速器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213197A JPH08213197A (ja) | 1996-08-20 |
| JP2826076B2 true JP2826076B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=12061608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2167495A Expired - Lifetime JP2826076B2 (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | 荷電ビームの加速方法および線形加速器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2826076B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101325244B1 (ko) * | 2010-04-26 | 2013-11-04 | 가부시키가이샤 콴 재팬 | 하전입자 가속기 및 하전입자의 가속 방법 |
-
1995
- 1995-02-09 JP JP2167495A patent/JP2826076B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08213197A (ja) | 1996-08-20 |
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