JP2856126B2 - Ion beam accelerator and circular accelerator using the same - Google Patents

Ion beam accelerator and circular accelerator using the same

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JP2856126B2
JP2856126B2 JP28562795A JP28562795A JP2856126B2 JP 2856126 B2 JP2856126 B2 JP 2856126B2 JP 28562795 A JP28562795 A JP 28562795A JP 28562795 A JP28562795 A JP 28562795A JP 2856126 B2 JP2856126 B2 JP 2856126B2
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accelerating
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frequency power
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淳一 廣田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子にエネル
ギーを与えるイオンビーム加速装置に係り、特に医療用
又は物理実験用加速器に用いるのに好適なイオンビーム
加速装置およびそれを用いた円形加速器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion beam accelerator for applying energy to charged particles, and more particularly to an ion beam accelerator suitable for use in an accelerator for medical or physical experiments and a circular accelerator using the same. .

【0002】[0002]

【従来の技術】最初にイオン加速に使用される加速空胴
の種類について説明する。イオンは、最も軽い陽子でも
その質量が電子質量の約2000倍と重いため相対論効
果が小さい。従って、イオン速度は一般に小さいうえ
に、加速途中でイオン速度が大幅に変化する。そこで、
これを所望のエネルギーまで加速するには、加速空胴内
に磁性体を装荷し、磁性体の透磁率により加速空胴の共
振周波数が大幅に低下する性質を利用し、イオンの周回
周波数と加速空胴の共振周波数を一致させてイオンを加
速する磁性体装荷型加速空胴が用いられる。この磁性体
装荷型加速空胴には、磁性損失の少ない磁性体を用い、
バイアス電流によるバイアス磁場を磁性体に印加するこ
とにより、磁性体の透磁率を制御して加速空胴の共振周
波数をイオンの周回周波数に同調するように変化させる
同調型加速空胴と、磁性損失の大きな磁性体を用い、空
胴電圧は低いがその磁性体損失により、イオンを加速す
るのに必要な全ての周回周波数の範囲以上に共振周波数
を広帯域化することにより、バイアス装置が不必要で制
御の容易な非同調型加速空胴との2種類がある。
2. Description of the Related Art First, the types of acceleration cavities used for ion acceleration will be described. Ions have a small relativistic effect because the mass of the lightest proton is about 2000 times as heavy as the electron mass. Therefore, the ion velocity is generally low, and the ion velocity changes greatly during acceleration. Therefore,
To accelerate this to the desired energy, a magnetic material is loaded into the acceleration cavity, and the resonance frequency of the acceleration cavity is greatly reduced by the magnetic permeability of the magnetic material. A magnetic material-loaded acceleration cavity that accelerates ions by matching the resonance frequency of the cavity is used. For this magnetic material-loaded acceleration cavity, use a magnetic material with low magnetic loss,
By applying a bias magnetic field to the magnetic material by a bias current, the permeability of the magnetic material is controlled to change the resonance frequency of the acceleration cavity so as to be tuned to the orbital frequency of the ions. By using a large magnetic material, the cavity voltage is low, but the loss of the magnetic material widens the resonance frequency beyond the range of all the circulating frequencies necessary to accelerate ions, so that a bias device is unnecessary. There are two types: an untuned accelerating cavity that is easy to control.

【0003】加速空胴及びその給電方法に関する従来技
術の例は、高エネルギー加速器セミナーOHO'89「陽
子シンクロトロンの高周波加速装置」p.V−19〜V−
30に記載されている。
[0003] Examples of the prior art relating to the accelerating cavity and its power supply method are described in High Energy Accelerator Seminar OHO '89, "High Frequency Accelerator for Proton Synchrotron", pp. V-19 to V-.
30.

【0004】次に従来の非同調型加速空胴3を図10に
示す。
Next, FIG. 10 shows a conventional non-tuning type acceleration cavity 3.

【0005】加速空胴3は、加速空胴外導体10,イオ
ンビーム60が内部を通過し加速空胴外導体10の側壁
を貫通する加速空胴内導体11A,加速空胴外導体10
の他の側壁に11Aと同様に設けられる加速空胴内導体
11B,加速空胴外導体10内で加速空胴内導体11A
の外側に配置される8個の環状磁性体20、及び、加速
空胴内導体11Aと加速空胴内導体11Bの間に形成さ
れるギャップ12で構成される。加速空胴内導体11A
及び11Bのそれぞれの端は、円形加速器の真空ダクト
に接続される。
The accelerating cavity 3 includes an accelerating cavity outer conductor 10 and an accelerating cavity outer conductor 10A, through which the ion beam 60 passes and passes through the side wall of the accelerating cavity outer conductor 10.
The accelerating cavity conductor 11A provided inside the accelerating cavity conductor 11B and the accelerating cavity conductor 11A provided on the other side wall in the same manner as 11A.
, And a gap 12 formed between the accelerating cavity conductor 11A and the accelerating cavity conductor 11B. Accelerator cavity conductor 11A
And 11B are connected to the vacuum duct of the circular accelerator.

【0006】高周波電力発生装置30から出力される高
周波電力は、同軸構造の加速空胴内導体11Aと加速空
胴外導体10の間に印加される。この給電方式は、直接
結合又は直接給電と呼ばれる。この直接給電によって、
加速空胴内導体11Aと加速空胴外導体10との間に高
周波電流41が発生する。
The high-frequency power output from the high-frequency power generator 30 is applied between the accelerating cavity inner conductor 11A and the accelerating cavity outer conductor 10 having a coaxial structure. This power supply method is called direct coupling or direct power supply. With this direct power supply,
A high-frequency current 41 is generated between the accelerating cavity inner conductor 11A and the accelerating cavity outer conductor 10.

【0007】この高周波電流41は高周波磁界42を環
状磁性体20内に作り、ギャップ12にイオンを加速す
る加速電圧が発生する。
The high-frequency current 41 generates a high-frequency magnetic field 42 in the annular magnetic body 20, and an acceleration voltage for accelerating ions is generated in the gap 12.

【0008】特開昭63−76299 号に記載されている加速
空胴は、図10の従来の加速空胴3と同じ給電構造で高
周波電力が印加されている。
The accelerating cavity described in JP-A-63-76299 has the same power supply structure as the conventional accelerating cavity 3 shown in FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】発明者等は、図10に
示す従来の加速空胴3及び特開昭63−76299 号の特性を
詳細に検討した。この結果、発明者等は、これらの従来
の加速空胴において、高周波電力の利用効率が低いとい
う新たな問題点を発見した。本発明は、この新たな問題
点を解消するためになされたものである。
The inventors have studied in detail the characteristics of the conventional acceleration cavity 3 shown in FIG. 10 and the characteristics of Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-76299. As a result, the inventors have discovered a new problem that the efficiency of using high-frequency power is low in these conventional acceleration cavities. The present invention has been made to solve this new problem.

【0010】本発明の第1の目的は、高周波電力の利用
効率が高く、小型化が可能なイオンビーム加速装置およ
びそれを用いた円形加速器を提供することにある。
A first object of the present invention is to provide an ion beam accelerator which has a high efficiency of using high frequency power and can be downsized, and a circular accelerator using the same.

【0011】本発明の第2の目的は、より高い加速電圧
を発生できるイオンビーム加速装置およびそれを用いた
円形加速器を提供することにある
A second object of the present invention is to provide an ion beam accelerator capable of generating a higher accelerating voltage and a circular accelerator using the same .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るための第1の発明は、イオンビーム加速装置が、1つ
の高周波電力発生手段と、高周波電力発生手段で発生し
た高周波電力を複数に分岐する分岐器と、磁性体ごとに
設けられ、かつ分岐器で分岐された複数の高周波電力を
各高周波電力毎に増幅して各磁性体に伝送する複数の伝
送手段とを備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ion beam accelerating apparatus comprising:
High-frequency power generation means and high-frequency power generation means
And a magnetic branch for each high-frequency power
And a plurality of high-frequency powers branched by the branching device.
Multiple transmissions that amplify each high-frequency power and transmit to each magnetic body
Sending means.

【0013】第1の目的を達成するための第2の発明
は、イオンビーム加速装置が、1つの高周波電力発生手
段と、高周波電力発生手段で発生した高周波電力を複数
に分岐する分岐器と、磁性体のグループごとに設けら
れ、かつ分岐器で分岐された複数の高周波電力を各高周
波電力毎に増幅して各グループに伝送する複数の伝送手
段とを備える。
According to a second aspect of the present invention for achieving the first object, an ion beam accelerator comprises a single high-frequency power generator.
Stage and a plurality of high-frequency powers generated by the high-frequency power generation means.
And a branching device for each magnetic material group.
The high-frequency power branched by the
Multiple transmitters that amplify each wave power and transmit to each group
And a step.

【0014】第2の目的を達成するための第3の発明
は、第1または第2の発明において、伝送手段で増幅さ
れた高周波電力により、全ての前記磁性体に同一方向の
磁界を発生させる。
According to a third aspect of the present invention for achieving the second object, in the first or second aspect , the amplified signal is amplified by the transmission means.
The generated high-frequency power generates a magnetic field in the same direction in all the magnetic bodies.

【0015】[0015]

【0016】第2の目的を達成するための第4の発明
は、第1乃至第3の何れかの発明において、磁性体は環
状で、加速空胴内導体前記環状の磁性体を貫いてい
A fourth invention for achieving the second object.
, In any one of the first to third invention, the magnetic body is annular, accelerating cavity inner conductor has penetrates the magnetic body of the annular.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】第1の発明によれば、複数の高周波電力を
各高周波電力毎に増幅して各磁性体に伝送する複数の伝
送手段を備えることにより、伝送手段と加速空胴とのイ
ンピーダンス不整合が改善されるので、反射電力が減少
し、高周波電力の利用効率が高くなる。また、1つの高
周波電力発生手段と、高周波電力発生手段で発生した高
周波電力を複数に分岐する分岐器と、分岐された複数の
高周波電力を各高周波電力毎に増幅して各磁性体に伝送
する複数の伝送手段とを備えることにより、出力の小さ
い高周波電力発生手段、電力容量の小さい分岐器、電力
容量の小さい伝送手段の増幅器を用いることができるの
で、高周波電力を供給する手段を小型化でき、イオンビ
ーム加速装置を小型化できる。
According to the first invention, a plurality of high frequency powers are
Multiple transmissions that amplify each high-frequency power and transmit to each magnetic body
Providing the transmitting means improves impedance mismatch between the transmitting means and the accelerating cavity, so that reflected power is reduced and high-frequency power utilization efficiency is increased. Also one high
Frequency power generating means, and the high frequency generated by the high frequency power generating means.
A branching device that branches the frequency power into a plurality of
High frequency power is amplified for each high frequency power and transmitted to each magnetic body
And a plurality of transmission means to reduce the output.
High-frequency power generation means, branching power with small power capacity, power
It is possible to use an amplifier of transmission means with a small capacity.
Means for supplying high-frequency power can be miniaturized,
The beam acceleration device can be downsized.

【0022】第2の発明によれば、複数の高周波電力を
各高周波電力毎に増幅して各グループに伝送する複数の
伝送手段を備えることにより、伝送手段と加速空胴との
インピーダンス不整合が改善されるので、反射電力が減
少し、高周波電力の利用効率が高くなる。また、1つの
高周波電力発生手段と、高周波電力発生手段で発生した
高周波電力を複数に分岐する分岐器と、分岐された複数
の高周波電力を各高周波電力毎に増幅して各グループに
伝送する複数の伝送手段とを備えることにより、出力の
小さい高周波電力発生手段、電力容量の小さい分岐器、
電力容量の小さい伝送手段の増幅器を用いることができ
るので、高周波電力を供給する手段を小型化でき、イオ
ンビーム加速装置を小型化できる。
According to the second invention, a plurality of high frequency powers are
A plurality of signals that are amplified for each high-frequency power and transmitted to each group
By providing the transmission means, the impedance mismatch between the transmission means and the acceleration cavity is improved, so that the reflected power is reduced and the efficiency of using the high-frequency power is increased. Also one
High-frequency power generation means and high-frequency power generation means
A branching device for branching high-frequency power into a plurality, and a plurality of branched devices
RF power is amplified for each RF power and
By providing a plurality of transmission means for transmitting,
Small high-frequency power generation means, small branching power,
It is possible to use an amplifier of transmission means with small power capacity.
Therefore, the means for supplying high-frequency power can be reduced in size,
The beam accelerator can be downsized.

【0023】第3の発明によれば、伝送手段で増幅され
た高周波電力により、全ての磁性体に同一方向の磁界を
発生させるので、前記磁性体の内部に大きな高周波磁界
を発生させることができ、前記高周波磁界を介して、加
速空胴内に供給される高周波電力が増加し、より高い加
速電圧が得られる。
According to the third aspect, the signal is amplified by the transmission means.
Since the high-frequency power generates a magnetic field in the same direction in all magnetic bodies, a large high-frequency magnetic field can be generated inside the magnetic bodies, and is supplied into the acceleration cavity via the high-frequency magnetic field. High frequency power is increased and higher accelerating voltage is obtained.

【0024】[0024]

【0025】第4の発明によれば、磁性体は環状で、加
速空胴内導体は、前記環状の磁性体を貫いていることに
より、前記磁性体の内部に大きな高周波磁界が発生し、
前記高周波磁界を介して加速空胴内に大きな電力が供給
され、高い加速電圧が得られる。
According to the fourth aspect , the magnetic body is annular, and the conductor in the acceleration cavity penetrates the annular magnetic body, so that a large high-frequency magnetic field is generated inside the magnetic body,
High power is supplied into the acceleration cavity via the high-frequency magnetic field, and a high acceleration voltage is obtained.

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】図10に示す従来の加速空胴3に
おいて、ギャップ12に発生する加速電圧Vは、
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a conventional acceleration cavity 3 shown in FIG. 10, an acceleration voltage V generated in a gap 12 is:

【0031】[0031]

【数1】 (Equation 1)

【0032】で与えられる。ここで、Pは空胴内電力、
Zは空胴のインピーダンスである。
Is given by Where P is the power in the cavity,
Z is the impedance of the cavity.

【0033】加速空胴3のインピーダンスZが、磁性体
のインピーダンスZd とほぼ等しいとき、ギャップ12
に発生する加速電圧Vd は、Zd を用いて、
The impedance Z of the accelerating cavity 3 is, when substantially equal to the impedance Z d of the magnetic body, a gap 12
Accelerating voltage V d generated in, using Z d,

【0034】[0034]

【数2】 (Equation 2)

【0035】で与えられる。Is given by

【0036】また、PはAlso, P is

【0037】[0037]

【数3】 (Equation 3)

【0038】(ただし、Zはほぼ純抵抗であるとして、 Z>Z0 のとき、Γ=(Z−Z0)/(Z+Z0) Z<Z0 のとき、Γ=(Z0−Z)/(Z0+Z)) で与えられる。ここで、Γは電圧反射係数、Z0 は伝送
路の特性インピーダンス(=50Ω)、Pg は高周波源
の出力電力である。
(However, assuming that Z is substantially a pure resistance, when Z> Z 0 , Γ = (Z−Z 0 ) / (Z + Z 0 ) When Z <Z 0 , Γ = (Z 0 −Z) / (Z 0 + Z)). Here, Γ is the voltage reflection coefficient, Z 0 is the characteristic impedance of the transmission line (= 50Ω), and P g is the output power of the high frequency source.

【0039】加速空胴3内に装荷される磁性体のインピ
ーダンスZd は、一般に大きく、加速空胴3のインピー
ダンスZは、ほぼこれで決定される。従って、電力を伝
送する伝送路のインピーダンスZ0 と加速空胴3のイン
ピーダンスZとは、Z=Zd≫Z0 となり、インピーダ
ンス不整合が発生する。空胴内電力Pは、例えば、Z=
1kΩとすると、高周波電力発生装置30の出力電力P
g の20%以下となる。残りの電力は高周波電力発生装
置30に反射され、そこで消費される。従って、高周波
電力の利用効率が低い。
The impedance Z d of the magnetic material loaded in the acceleration cavity 3 is generally large, and the impedance Z of the acceleration cavity 3 is substantially determined by this. Therefore, the impedance Z 0 of the transmission path for transmitting power and the impedance Z of the acceleration cavity 3 are Z = Z d ≫Z 0 , and an impedance mismatch occurs. The power P in the cavity is, for example, Z =
If 1 kΩ, the output power P of the high-frequency power generator 30
g of 20% or less. The remaining power is reflected by the high-frequency power generator 30 and consumed there. Therefore, the utilization efficiency of the high frequency power is low.

【0040】特開昭63−76299 号に示された加速空胴
も、図10の従来の加速空胴3と同様なことが言える。
The accelerating cavity disclosed in JP-A-63-76299 can be said to be the same as the conventional accelerating cavity 3 shown in FIG.

【0041】発明者等は、加速空胴内に装荷された磁性
体ごとに、または、磁性体のグループごとに高周波電力
を供給することによって、高周波電力の利用効率を高く
することに成功した。
The present inventors have succeeded in increasing the utilization efficiency of the high-frequency power by supplying the high-frequency power to each magnetic substance loaded in the acceleration cavity or to each group of the magnetic substances.

【0042】この具体例を以下に説明する。This specific example will be described below.

【0043】(実施例1)本発明の第1の実施例である
イオンビーム加速装置について、図1を用いて説明す
る。
Embodiment 1 An ion beam accelerator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0044】本実施例のイオンビーム加速装置は、n個
の環状磁性体20を装荷している加速空胴2と、n個の
高周波電力供給装置35をもつ。
The ion beam accelerator of this embodiment has an acceleration cavity 2 loaded with n annular magnetic bodies 20 and n high-frequency power supply devices 35.

【0045】加速空胴2は、非同調型加速空胴で、加速
空胴外導体10,イオンビーム60が内部を通過する加
速空胴内導体11C及び11D,加速空胴外導体10内
で加速空胴内導体11C及び11Dをそれぞれ取り囲ん
で配置される環状磁性体20を有する。各環状磁性体2
0は、すべて同じ透磁率をもつ。1個の環状磁性体20
のインピーダンスはZd/n である。
The accelerating cavity 2 is a non-tuned accelerating cavity. The accelerating cavity outer conductor 10, the accelerating inner conductors 11C and 11D through which the ion beam 60 passes, and the accelerating cavity 10 are accelerated. It has an annular magnetic body 20 arranged to surround the in-cavity conductors 11C and 11D, respectively. Each annular magnetic body 2
0 all have the same magnetic permeability. One annular magnetic body 20
Is Z d / n.

【0046】加速空胴内導体11C及び11Dは、加速
空胴外導体10の異なる側壁を通過して互いに対向し、
ギャップ12が加速空胴内導体11Cと加速空胴内導体
11Dとの間に形成される。このギャップ12は、イオン
ビーム60の進行方向で加速空胴外導体10の中央部に
配置される。
The accelerating cavity conductors 11C and 11D pass through different side walls of the accelerating cavity conductor 10 and face each other.
The gap 12 is composed of the accelerating cavity conductor 11C and the accelerating cavity conductor.
11D. This gap 12 is arranged at the center of the accelerating outer conductor 10 in the traveling direction of the ion beam 60.

【0047】加速空胴外導体10の側壁25及び26は
加速空胴内導体11C及び11Dに接続されている。
The side walls 25 and 26 of the external conductor 10 are connected to the internal conductors 11C and 11D.

【0048】高周波電力供給装置35は、環状磁性体2
0ごとに設けられたn個の電力伝送路34と、電力伝送
路34に接続されて環状磁性体20に高周波磁界を発生
させる巻線部33とを備える。電力伝送路34は、高周
波電力を発生する高周波電力発生装置30A,高周波電
力発生装置30Aの出力側に接続した増幅器32、およ
び、増幅器32の出力にそれぞれ接続された同軸ケーブ
ル14から構成される。
The high frequency power supply device 35 is
There are provided n power transmission paths 34 provided for each 0, and a winding part 33 connected to the power transmission paths 34 to generate a high-frequency magnetic field in the annular magnetic body 20. The power transmission line 34 includes a high-frequency power generator 30A that generates high-frequency power, an amplifier 32 connected to an output side of the high-frequency power generator 30A, and a coaxial cable 14 connected to an output of the amplifier 32.

【0049】同軸ケーブル14の内部導体15は、1対
1で、環状磁性体20に巻きつけられて巻線部33を形
成する。内部導体15の先端は加速空胴外導体10の内
壁に接続される。内部導体15が加速空胴外導体10を
貫通する部分では、電気絶縁体27が内部導体15と加
速空胴外導体10との間に設けられる。外部導体16
は、加速空胴外導体10の外壁に接続される。
The inner conductor 15 of the coaxial cable 14 is wound around the annular magnetic body 20 in a one-to-one relationship to form a winding part 33. The tip of the inner conductor 15 is connected to the inner wall of the outer conductor of the acceleration cavity 10. In a portion where the internal conductor 15 penetrates the external acceleration cavity conductor 10, an electric insulator 27 is provided between the internal conductor 15 and the external acceleration cavity conductor 10. Outer conductor 16
Are connected to the outer wall of the accelerating cavity outer conductor 10.

【0050】高周波電力発生装置30Aで発生した高周
波電力は、増幅器32によって増幅される。増幅された
高周波電力は、同軸ケーブル14で環状磁性体20に伝
送される。
The high frequency power generated by the high frequency power generator 30A is amplified by the amplifier 32. The amplified high-frequency power is transmitted to the annular magnetic body 20 via the coaxial cable 14.

【0051】内部導体15が環状磁性体20に巻きつけ
られているので、内部導体15に流れる高周波電流によ
って、環状磁性体20の内部に高周波磁界42が発生す
る。これらの高周波磁界42によって、加速空胴2に高
周波電力が供給され、ギャップ12に加速電圧が発生す
る。イオンビーム60はこのギャップ12を通るとき、
加速電圧によって加速される。
Since the inner conductor 15 is wound around the annular magnetic body 20, a high-frequency current flowing through the inner conductor 15 generates a high-frequency magnetic field 42 inside the annular magnetic body 20. High-frequency power is supplied to the acceleration cavity 2 by these high-frequency magnetic fields 42, and an acceleration voltage is generated in the gap 12. When the ion beam 60 passes through the gap 12,
It is accelerated by the accelerating voltage.

【0052】高周波電力供給装置35から見た場合の加
速空胴の等価回路を図2(a)に示す。
FIG. 2A shows an equivalent circuit of the accelerating cavity as viewed from the high-frequency power supply device 35.

【0053】本実施例においては、n個の環状磁性体2
0を介して高周波電力を加速空胴2に供給しているの
で、高周波電力発生装置30と加速空胴2とは環状磁性
体20のインダクタンスを利用したインダクティブ結合
であるといえる。
In this embodiment, the n annular magnetic members 2
Since the high-frequency power is supplied to the acceleration cavity 2 via the zero, the high-frequency power generator 30 and the acceleration cavity 2 can be said to be an inductive coupling utilizing the inductance of the annular magnetic body 20.

【0054】さらに、図2(a)の等価回路をn個の環
状磁性体20のサブ回路で表すと、図2(b)のように
なる。
Further, when the equivalent circuit of FIG. 2A is represented by a sub-circuit of n annular magnetic bodies 20, it becomes as shown in FIG. 2B.

【0055】1個の電力伝送路34に接続された加速空
胴2のインピーダンスZn は、1個の環状磁性体20の
インピーダンスZd/n と等価である。従って、本実施
例のn個の環状磁性体20を備えた加速空胴2は、イン
ピーダンスZd/n である加速空胴をn個直列に結合し
たものであるといえる。
The impedance Z n of the acceleration cavity 2 connected to one power transmission line 34 is equivalent to the impedance Z d / n of one annular magnetic body 20. Therefore, it can be said that the acceleration cavity 2 having the n annular magnetic bodies 20 of the present embodiment is formed by connecting n acceleration cavities having an impedance Z d / n in series.

【0056】1つの同軸ケーブル14が伝送する高周波
電力をPg/n とすると、ギャップ12に発生する加速
電圧Vn は、
Assuming that the high-frequency power transmitted by one coaxial cable 14 is P g / n, the acceleration voltage V n generated in the gap 12 is

【0057】[0057]

【数4】 (Equation 4)

【0058】で与えられる。Is given by

【0059】従って、本実施例の加速空胴2は、直接結
合の加速空胴に比べて√n倍の電圧を発生することがで
きる。
Therefore, the accelerating cavity 2 of the present embodiment can generate a voltage Δn times that of the directly coupled accelerating cavity.

【0060】ところで、直接結合によって高周波電力が
供給される加速空胴では、電力伝送路は1つで、加速空
胴のインピーダンスZは、n個の磁性体のインピーダン
スZd である。
Incidentally, in an accelerating cavity to which high-frequency power is supplied by direct coupling, there is one power transmission path, and the impedance Z of the accelerating cavity is the impedance Z d of n magnetic bodies.

【0061】これに対して本実施例では、n個のうちの
1個の電力伝送路34における負荷のインピーダンスZ
n は、1個の環状磁性体20のインピーダンスZd/n
である。
On the other hand, in this embodiment, the load impedance Z in one of the n power transmission lines 34 is
n is the impedance Z d / n of one annular magnetic body 20
It is.

【0062】すなわち、本実施例では、電力伝送路34
における負荷のインピーダンスZnは減少し、電力伝送
路34の特性インピーダンスZ0 に近づく。
That is, in this embodiment, the power transmission line 34
, The load impedance Z n decreases and approaches the characteristic impedance Z 0 of the power transmission line 34.

【0063】従って、電力伝送路34と負荷とのインピ
ーダンス不整合が改善されるので、反射電力が減少す
る。高周波電力供給装置35において、加速空胴2の内
部へ供給される高周波電力が増加し、むだな電力である
反射電力が減少する。よって、高周波電力発生装置30
における反射電力の消費が減り、高周波電力の利用効率
が高くなる。
Accordingly, the impedance mismatch between the power transmission line 34 and the load is improved, and the reflected power is reduced. In the high-frequency power supply device 35, the high-frequency power supplied to the inside of the acceleration cavity 2 increases, and the reflected power, which is useless power, decreases. Therefore, the high-frequency power generator 30
, The consumption of the reflected power is reduced, and the utilization efficiency of the high frequency power is increased.

【0064】また、内部導体15を磁性体に巻線するこ
とによって、磁性体の内部に効率良く高周波磁界42を
作ることができる。そして、磁性体が環状であるので、
大きな高周波磁界42が得られる。この高周波磁界42
を介して、加速空胴2に供給される高周波電力が増加す
るため、ギャップ12に高い加速電圧が得られる。ここ
で、内部導体15の巻き線方向は、高周波電力発生装置
30Aの出力電力の位相によらず、全ての環状磁性体2
0内に発生する高周波磁界42の方向が一致するように
選ぶ。以下示す実施例でも同様に選ぶものとする。
Further, by winding the internal conductor 15 around a magnetic material, the high-frequency magnetic field 42 can be efficiently generated inside the magnetic material. And since the magnetic body is annular,
A large high-frequency magnetic field 42 is obtained. This high-frequency magnetic field 42
, The high-frequency power supplied to the acceleration cavity 2 increases, so that a high acceleration voltage is obtained in the gap 12. Here, the winding direction of the internal conductor 15 is determined regardless of the phase of the output power of the high-frequency power generator 30A.
The selection is made such that the directions of the high-frequency magnetic fields 42 generated within 0 coincide. The same applies to the following embodiments.

【0065】これは、図2(b)のn個直列に接続され
たサブ回路において、それぞれのサブ回路で発生する電
圧は小さいが、これらを直列に結合することで結果的に
は、回路全体では大きな電圧が得られることを示してい
る。
This is because, in the n sub-circuits connected in series in FIG. 2B, the voltage generated in each sub-circuit is small, but as a result of coupling these in series, Indicates that a large voltage can be obtained.

【0066】また、本実施例では、内部導体15の先端
を加速空胴外導体10の内壁に接続したが、接続せずに
環状磁性体20に巻きつけるのみでも、本実施例と同様
の作用効果を得ることができる。
Further, in this embodiment, the tip of the inner conductor 15 is connected to the inner wall of the outer conductor 10 of the acceleration cavity. The effect can be obtained.

【0067】また、本実施例は加速空胴として非同調型
を例にとり説明したが、同調型加速空胴でも同様の効果
を得ることができる。以降に述べる実施例でも同様であ
る。 (実施例2)図3および図4を用いて本発明による加速
空胴の第2の実施例を説明する。これは、環状磁性体2
0ごとに給電回路(高周波電力供給装置35)を構成し
た場合を示している。加速空胴は、非同調型加速空胴で
ある。加速空胴システムは、加速空胴内導体11,加速
空胴外導体10,環状磁性体20,加速ギャップ12,
給電線40,高周波電力発生装置30Cより構成され
る。空胴に装荷する環状磁性体20の数は8個である。
In this embodiment, the non-tuning type acceleration cavity is described as an example. However, the same effect can be obtained with a tuning type acceleration cavity. The same applies to the embodiments described below. (Embodiment 2) A second embodiment of the accelerating cavity according to the present invention will be described with reference to FIGS. This is the annular magnetic body 2
A case where a power supply circuit (high-frequency power supply device 35) is configured for each 0 is shown. The accelerating cavity is an untuned accelerating cavity. The accelerating cavity system includes an accelerating cavity inner conductor 11, an accelerating cavity outer conductor 10, an annular magnetic body 20, an accelerating gap 12,
It is composed of a power supply line 40 and a high-frequency power generator 30C. The number of the annular magnetic bodies 20 loaded in the cavity is eight.

【0068】高周波電力発生装置30Cにおいては、加
速空胴に装荷した環状磁性体20の数分に、即ち、どの
環状磁性体へも同一の高周波電力が供給されるように、
高周波電力が分岐されている。
In the high-frequency power generator 30C, the same high-frequency power is supplied to several minutes of the annular magnetic body 20 loaded in the accelerating cavity, that is, so that the same high-frequency power is supplied to every annular magnetic body.
High frequency power is branched.

【0069】各給電線40の内部導体及び外部導体の配
置及び接続状態は、実施例1の同軸ケーブルと同じであ
る。
The arrangement and connection of the inner conductor and the outer conductor of each feed line 40 are the same as those of the coaxial cable of the first embodiment.

【0070】給電線40の内部導体が環状磁性体20に
巻きつけられているので、内部導体に流れる高周波電流
41によって、環状磁性体の内部に高周波磁界42が発
生する。
Since the internal conductor of the power supply line 40 is wound around the annular magnetic body 20, a high-frequency current 41 flowing through the internal conductor generates a high-frequency magnetic field 42 inside the annular magnetic body.

【0071】これらの高周波磁界42によって、加速空
胴に高周波電力が供給される。そして、加速電圧がギャ
ップ12に発生する。イオンビーム60はこのギャップ
12を通るとき、加速電圧によって加速される。
High-frequency power is supplied to the acceleration cavity by these high-frequency magnetic fields 42. Then, an accelerating voltage is generated in the gap 12. When the ion beam 60 passes through the gap 12, it is accelerated by the acceleration voltage.

【0072】本実施例の等価回路は、図2(b)の等価
回路において、n=8とした場合である。従って、ギャ
ップ12で発生する加速電圧V8 は、数4でn=8とし
て、
The equivalent circuit of this embodiment is a case where n = 8 in the equivalent circuit of FIG. Therefore, the accelerating voltage V 8 generated in the gap 12 is represented by the following equation (4), where n = 8.

【0073】[0073]

【数5】 (Equation 5)

【0074】で与えられる。ここで、Vd は直接結合の
加速空胴が発生する加速電圧である。本実施例の加速空
胴2は、Vd のほぼ3倍の加速電圧を発生することがで
きる。従来例では、空胴への給電は、空胴の内外導体間
への直接結合であったが、本発明は、磁性体のインダク
タンスを利用したインダクティブ結合であることを示し
ている。
Is given by Here, V d is the accelerating voltage accelerating cavity direct coupling occurs. Accelerating cavity 2 of the present embodiment is capable of generating almost three times the acceleration voltage of V d. In the conventional example, the power supply to the cavity is direct coupling between the inner and outer conductors of the cavity. However, the present invention indicates that the inductive coupling utilizes the inductance of the magnetic material.

【0075】従来の空胴のインピーダンスをZd とする
と、本発明での各給電回路当たりのインピーダンスはZ
d/8 と磁性体数分の1になっている。
Assuming that the impedance of the conventional cavity is Z d , the impedance per power supply circuit in the present invention is Z d.
d / 8, which is 1 / the number of magnetic materials.

【0076】従って、本発明では、各給電回路当たりの
インピーダンスが低下し、Z0 に近づくことによりイン
ピーダンス不整合がなくなり高周波電力の反射が減る。
従って、電力の利用効率が上がる。
[0076] Thus, in the present invention, the impedance decreases per each feeder circuit, the reflection of the high frequency power eliminates the impedance mismatch by approaching Z 0 is reduced.
Therefore, the power use efficiency increases.

【0077】(実施例3)本発明の第3の実施例である
イオンビーム加速装置13が適用された医療用の円形加
速器1を、図5を用いて説明する。
(Embodiment 3) A medical circular accelerator 1 to which an ion beam accelerator 13 according to a third embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG.

【0078】円形加速器1においては、前段加速器50
で加速されたイオンビーム60を入射する入射器51,
入射器51から入射されたイオンビーム60の軌道を曲
げる偏向磁石52,イオンビーム60を発散又は収束さ
せる4極磁石53,イオンビーム60を実験室又は放射
線治療室70に出射する出射器54、および、イオンビ
ーム加速装置13が、内部をイオンビーム60が通過す
る環状の真空ダクト55に沿って配置されている。
In the circular accelerator 1, the pre-accelerator 50
Injector 51 for receiving the ion beam 60 accelerated by the
A deflecting magnet 52 that bends the trajectory of the ion beam 60 incident from the injector 51; a quadrupole magnet 53 that diverges or converges the ion beam 60; an emitter 54 that emits the ion beam 60 to a laboratory or radiotherapy room 70; The ion beam accelerator 13 is disposed along an annular vacuum duct 55 through which the ion beam 60 passes.

【0079】前段加速器50で加速されたイオンビーム
60は、入射器51によって円形加速器1に入射され
る。イオンビーム加速装置13により所定のエネルギー
になるまで加速された後、出射器54により円形加速器
1の外に取り出される。取り出されたイオンビームは、
実験室又は放射線治療室70において利用される。
The ion beam 60 accelerated by the pre-accelerator 50 is incident on the circular accelerator 1 by the injector 51. After being accelerated to a predetermined energy by the ion beam accelerator 13, it is taken out of the circular accelerator 1 by the emitter 54. The extracted ion beam
Used in a laboratory or radiotherapy room 70.

【0080】図6および図7を用いて、イオンビーム加
速装置13を説明する。
The ion beam accelerator 13 will be described with reference to FIGS.

【0081】本実施例のイオンビーム加速装置13は、
8個の環状磁性体20を装荷している加速空胴2と、高
周波電力供給装置35Aにより構成される。
The ion beam accelerator 13 of this embodiment is
It is composed of an acceleration cavity 2 loaded with eight annular magnetic bodies 20, and a high-frequency power supply device 35A.

【0082】加速空胴2は、第1の実施例と同じ構造の
非同調型加速空胴である。
The acceleration cavity 2 is a non-tuned acceleration cavity having the same structure as that of the first embodiment.

【0083】加速空胴内導体11C及び11Dの両端
は、円形加速器1の真空ダクト55に接続される。
Both ends of the accelerating cavity conductors 11 C and 11 D are connected to the vacuum duct 55 of the circular accelerator 1.

【0084】高周波電力供給装置35Aは、実施例1の
高周波電力発生装置30Aの替わりに、高周波電力を発
生する1つの高周波電力発生装置30B,高周波電力発
生装置30Bの出力に接続した1入力8出力の分岐器3
1を設けたものである。
The high-frequency power supply device 35A has one high-frequency power generation device 30B for generating high-frequency power and one input and eight outputs connected to the output of the high-frequency power generation device 30B instead of the high-frequency power generation device 30A of the first embodiment. Turnout 3
1 is provided.

【0085】8個の電力伝送路34と巻線部33は、実
施例1と同様に環状磁性体20ごとに設けられる。電力
伝送路34は、同軸ケーブル14及び増幅器32からな
る。各増幅器32は、分岐器31の8つの出力にそれぞ
れ接続される。
The eight power transmission lines 34 and the winding portions 33 are provided for each of the annular magnetic members 20 as in the first embodiment. The power transmission path 34 includes the coaxial cable 14 and the amplifier 32. Each amplifier 32 is connected to each of the eight outputs of the splitter 31.

【0086】各同軸ケーブル14の内部導体15及び外
部導体16の配置及び接続状態は、実施例1と同じであ
る。
The arrangement and connection of the inner conductor 15 and the outer conductor 16 of each coaxial cable 14 are the same as in the first embodiment.

【0087】高周波電力発生装置30Bで発生した高周
波電力は、分岐器31によって8つの高周波電力に分岐
される。分岐された高周波電力はそれぞれ、増幅器32
によって増幅される。8つの増幅された高周波電力の大
きさと位相はすべて同じである。増幅された高周波電力
は、同軸ケーブル14で環状磁性体20に伝送される。
内部部導体15が環状磁性体20に巻きつけられている
ので、内部導体15に流れる高周波電流によって、環状
磁性体20の内部に高周波磁界42が発生する。
The high-frequency power generated by the high-frequency power generator 30B is split by the splitter 31 into eight high-frequency powers. Each of the branched high-frequency powers is supplied to an amplifier 32
Is amplified by The magnitudes and phases of the eight amplified high-frequency powers are all the same. The amplified high-frequency power is transmitted to the annular magnetic body 20 via the coaxial cable 14.
Since the internal conductor 15 is wound around the annular magnetic body 20, a high-frequency current flowing through the internal conductor 15 generates a high-frequency magnetic field 42 inside the annular magnetic body 20.

【0088】これらの高周波磁界42によって、加速空
胴2に高周波電力が供給される。そして、加速電圧がギ
ャップ12に発生する。イオンビーム60はこのギャッ
プ12を通るとき、発生した加速電圧によって加速され
る。
The high-frequency magnetic field 42 supplies high-frequency power to the acceleration cavity 2. Then, an accelerating voltage is generated in the gap 12. When passing through the gap 12, the ion beam 60 is accelerated by the generated acceleration voltage.

【0089】本実施例の等価回路は、実施例2と同様
に、図2(b)の等価回路において、n=8とした場合
である。従って、ギャップ12で発生する加速電圧V8
は、数4でn=8として、式5で与えられる。本実施例
の加速空胴2は、Vd のほぼ3倍の加速電圧を発生する
ことができる。
The equivalent circuit of this embodiment is a case where n = 8 in the equivalent circuit of FIG. Therefore, the acceleration voltage V 8 generated in the gap 12
Is given by Equation 5 assuming n = 8 in Equation 4. Accelerating cavity 2 of the present embodiment is capable of generating almost three times the acceleration voltage of V d.

【0090】そして、1個の電力伝送路34には、1個
の環状磁性体20のインピーダンスZd/8 が接続され
ていることになる。すなわち、本実施例では、第1の実
施例と同様に、電力伝送路34における負荷のインピー
ダンスZ8 が減少して、電力伝送路の特性インピーダン
スZ0 に近づく。
The impedance Z d / 8 of one annular magnetic body 20 is connected to one power transmission line 34. That is, in the present embodiment, as in the first embodiment, the load impedance Z 8 in the power transmission line 34 decreases and approaches the characteristic impedance Z 0 of the power transmission line.

【0091】従って、本実施例も、実施例1と同様に、
高周波電力の利用効率が高くなる。また、各電力伝送路
34において、同軸ケーブル14により伝送される高周
波電力の大きさと位相、および、内部導体15の巻線の
方向は、それぞれ同じであるので、8個の環状磁性体2
0内に発生する高周波磁界42の大きさと位相はすべて
同じである。また、内部導体15を環状磁性体20に巻
線することによって、磁性体の内部により大きな高周波
磁界を作ることができる。この高周波磁界42を介し
て、加速空胴2に供給される高周波電力が増加し、より
高い加速電圧が得られる。
Therefore, in this embodiment, as in the first embodiment,
The efficiency of using high-frequency power is increased. In each power transmission line 34, the magnitude and phase of the high-frequency power transmitted by the coaxial cable 14 and the direction of the winding of the internal conductor 15 are the same, so that the eight annular magnetic bodies 2
The magnitude and phase of the high-frequency magnetic field 42 generated within 0 are all the same. Further, by winding the internal conductor 15 around the annular magnetic body 20, a larger high-frequency magnetic field can be generated inside the magnetic body. Through the high-frequency magnetic field 42, the high-frequency power supplied to the acceleration cavity 2 increases, and a higher acceleration voltage can be obtained.

【0092】また、各電力伝送路34それぞれに増幅器
32を設けたので、高周波電力発生装置30Bの出力は
小さいものでよい。従って、電力容量の小さい分岐器3
1および増幅器32を用いることができる。これによ
り、高周波電力供給装置35Aを小型化でき、イオンビ
ーム加速装置13を小型化できる。
Further, since the amplifier 32 is provided in each of the power transmission lines 34, the output of the high-frequency power generator 30B may be small. Therefore, the splitter 3 having a small power capacity
1 and an amplifier 32 can be used. Accordingly, the high-frequency power supply device 35A can be downsized, and the ion beam accelerator 13 can be downsized.

【0093】更に、分岐器31に1つの高周波電力発生
装置30Bを接続しているので、各増幅器32から出力
される各高周波電力の同期を取る必要がない。実施例1
は別々の高周波電力発生装置30を設けているので、各
増幅器32から出力される各高周波電力の同期を取る装
置が別途必要になる。本実施例は、このような同期を取
る装置が不要であり、実施例1よりも装置構成が簡単に
なる。
Further, since one high-frequency power generator 30B is connected to the splitter 31, there is no need to synchronize the high-frequency powers output from the amplifiers 32. Example 1
Since a separate high-frequency power generator 30 is provided, a separate device for synchronizing each high-frequency power output from each amplifier 32 is required. In the present embodiment, such a device for synchronizing is not required, and the device configuration is simpler than in the first embodiment.

【0094】上述したようなイオンビーム加速装置13
を円形加速器1に用いることにより、イオンビーム加速
装置13において反射電力が減少し、高周波電力の利用
効率が高くなるので、円形加速器1の電力効率をよくす
ることができる。また、イオンビーム加速装置13を小
型化できるので、円形加速器1も小型化することができ
る。
The above-described ion beam accelerator 13
Is used in the circular accelerator 1, the reflected power in the ion beam accelerator 13 is reduced, and the utilization efficiency of the high-frequency power is increased, so that the power efficiency of the circular accelerator 1 can be improved. Further, since the ion beam accelerator 13 can be downsized, the circular accelerator 1 can also be downsized.

【0095】(実施例4)本発明の第4の実施例である
イオンビーム加速装置13Aについて、図8を用いて説
明する。本実施例は、第3の実施例と同様に、環状磁性
体20ごとに電力伝送路34を設けた。本実施例は、第
3の実施例と同様の作用によって、電力の利用効率が高
く、高い加速電圧が得られる。
(Embodiment 4) An ion beam accelerator 13A according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, similarly to the third embodiment, a power transmission line 34 is provided for each annular magnetic body 20. In the present embodiment, by the same operation as the third embodiment, the power use efficiency is high and a high acceleration voltage is obtained.

【0096】(実施例5)本発明の第5の実施例である
イオンビーム加速装置13Bについて、図9を用いて説
明する。
(Embodiment 5) An ion beam accelerator 13B according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0097】本実施例の加速空胴2は、第3の実施例と
同じ構造の非同調型加速空胴である。
The accelerating cavity 2 of this embodiment is a non-tuned type accelerating cavity having the same structure as that of the third embodiment.

【0098】本実施例においては、8個の環状磁性体2
0を2本ずつの4グループとし、そのグループごとに電
力伝送路34を設ける。
In this embodiment, the eight annular magnetic members 2
0 is divided into four groups of two, and a power transmission line 34 is provided for each group.

【0099】高周波電力供給装置35Bは、高周波電力
を発生する高周波電力発生装置30B,高周波電力発生装置
30Bの出力に接続した1入力4出力の分岐器31B,
分岐器31Bの4つの出力にそれぞれ接続した電力伝送
路34と電力伝送路34に接続された巻線部33とから
なる。
The high-frequency power supply device 35B includes a high-frequency power generator 30B for generating high-frequency power, a one-input four-output splitter 31B connected to the output of the high-frequency power generator 30B,
It comprises a power transmission line 34 connected to the four outputs of the branching device 31B, respectively, and a winding part 33 connected to the power transmission line 34.

【0100】同軸ケーブル14は、第3の実施例と同様
に接続されており、1本の同軸ケーブル14の内部導体
15は、2個の環状磁性体20に巻きつけられている。
The coaxial cable 14 is connected in the same manner as in the third embodiment. The inner conductor 15 of one coaxial cable 14 is wound around two annular magnetic bodies 20.

【0101】本実施例の等価回路は、第1の実施例の図
2の等価回路において、n=4とした場合である。従っ
て、ギャップ12で発生する加速電圧V4 は、数4でn
=4として、
The equivalent circuit of this embodiment is a case where n = 4 in the equivalent circuit of FIG. 2 of the first embodiment. Therefore, the acceleration voltage V 4 generated in the gap 12 is n
= 4

【0102】[0102]

【数6】 (Equation 6)

【0103】で与えられる。ここで、Vd は直接結合の
加速空胴が発生する加速電圧である。本実施例の加速空
胴2は、Vd の約2倍の加速電圧を発生することができ
る。
Is given by Here, V d is the accelerating voltage accelerating cavity direct coupling occurs. Accelerating cavity 2 of the present embodiment is capable of generating approximately twice the acceleration voltage of V d.

【0104】そして、1個の電力伝送路34には、2個
の環状磁性体20のインピーダンスZd/4 が接続され
ていることになる。すなわち、本実施例では、第1の実
施例と同様に、電力伝送路34における負荷のインピー
ダンスZ4 が減少して、電力伝送路の特性インピーダン
スZ0 に近づく。
Then, the impedance Z d / 4 of the two annular magnetic bodies 20 is connected to one power transmission line 34. That is, in this embodiment, as in the first embodiment, decreases the load of the impedance Z 4 in the power transmission path 34, closer to the characteristic impedance Z 0 of the power transmission path.

【0105】従って、本実施例も、実施例1と同様に、
高周波電力の利用効率が高くなる。このように、1つの
グループに含まれる環状磁性体の数が同じであれば、グ
ループごとに電力伝送路34を設けることにより、本実
施例と同様の作用によって、電力の利用効率が高く、高
い加速電圧が得られる。
Therefore, in this embodiment, similarly to the first embodiment,
The efficiency of using high-frequency power is increased. As described above, if the number of ring-shaped magnetic bodies included in one group is the same, the power transmission path 34 is provided for each group, and the power use efficiency is high and the power usage efficiency is high due to the same operation as the present embodiment. An accelerating voltage is obtained.

【0106】また、本実施例のように、磁性体をグルー
プに分けるとき、グループ数は何個あってもよい。ただ
し、全ての磁性体を1グループとして、1つの電力伝送
路34と高周波電力発生装置30Bを設けた場合は、本
実施例は直接結合の場合と同一の性能を有する。
Further, when the magnetic bodies are divided into groups as in this embodiment, the number of groups may be any number. However, in the case where one power transmission line 34 and the high-frequency power generator 30B are provided with all the magnetic bodies as one group, the present embodiment has the same performance as that of the case of direct coupling.

【0107】[0107]

【発明の効果】第1の発明によれば反射電力が減少
し、高周波電力の利用効率が高くなる。また、高周波電
力を供給する手段を小型化でき、イオンビーム加速装置
を小型化できる。
According to the first aspect of the invention , the reflected power is reduced, and the utilization efficiency of the high-frequency power is increased. In addition, high-frequency
The means for supplying force can be miniaturized and an ion beam accelerator
Can be reduced in size.

【0108】第2の発明によれば反射電力が減少し、
高周波電力の利用効率が高くなる。また、高周波電力を
供給する手段を小型化でき、イオンビーム加速装置を小
型化できる。
According to the second aspect , the reflected power is reduced,
The efficiency of using high-frequency power is increased. In addition, high frequency power
Supply means can be downsized, and the ion beam accelerator can be downsized.
Can be typed.

【0109】第3の発明によれば加速空胴内に供給さ
れる高周波電力が増加し、より高い加速電圧が得られ
る。
According to the third aspect, the high-frequency power supplied into the acceleration cavity is increased, and a higher acceleration voltage can be obtained.

【0110】[0110]

【0111】第4の発明によれば加速空胴内に大きな
電力が供給され、高い加速電圧が得られる。
According to the fourth aspect, a large electric power is supplied into the acceleration cavity, and a high acceleration voltage can be obtained.

【0112】[0112]

【0113】[0113]

【0114】[0114]

【0115】[0115]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例であるイオンビーム加速
装置の構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram of an ion beam accelerator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例であるイオンビーム加速
装置の等価回路を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the ion beam accelerator according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例であるイオンビーム加速
装置の構造図である。
FIG. 3 is a structural diagram of an ion beam accelerator according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3のIII−III断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line III-III of FIG. 3;

【図5】本発明の第3の実施例であるイオンビーム加速
装置を用いた円形加速器の構造図である。
FIG. 5 is a structural diagram of a circular accelerator using an ion beam accelerator according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図5のイオンビーム加速装置の詳細図である。FIG. 6 is a detailed view of the ion beam accelerator of FIG.

【図7】図6のVI−VI断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. 6;

【図8】本発明の第4の実施例であるイオンビーム加速
装置の構造図である。
FIG. 8 is a structural diagram of an ion beam accelerator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施例であるイオンビーム加速
装置の構造図である。
FIG. 9 is a structural view of an ion beam accelerator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】従来の非同調型加速空胴を示す図である。FIG. 10 is a view showing a conventional non-tuned acceleration cavity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…円形加速器、2,3…加速空胴、10…加速空胴外
導体、11…加速空胴内導体、12…ギャップ、13…
イオンビーム加速装置、14…同軸ケーブル、15…内
部導体、16…外部導体、20…環状磁性体、27…電
気絶縁体、30…高周波電力発生装置、31…分岐器、
32…増幅器、33…巻線部、34…電力伝送路、35
…高周波電力供給装置、41…高周波電流、42…高周
波磁界、50…前段加速器、51…入射器、52…偏向
磁石、53…4極磁石、54…出射器、55…真空ダク
ト、60…イオンビーム、70…実験室又は放射線治療
室。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Circular accelerator, 2, 3 ... Acceleration cavity, 10 ... Acceleration cavity outer conductor, 11 ... Acceleration cavity inner conductor, 12 ... Gap, 13 ...
Ion beam accelerator, 14 coaxial cable, 15 inner conductor, 16 outer conductor, 20 annular magnetic body, 27 electric insulator, 30 high frequency power generator, 31 branching device,
32 amplifier, 33 winding part, 34 power transmission path, 35
... high-frequency power supply device, 41 ... high-frequency current, 42 ... high-frequency magnetic field, 50 ... pre-stage accelerator, 51 ... injector, 52 ... deflection magnet, 53 ... quadrupole magnet, 54 ... emitter, 55 ... vacuum duct, 60 ... ion Beam, 70 ... Laboratory or radiotherapy room.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−76299(JP,A) James E. Leiss,”I NDUCTION LINEAR AC CELERATORS AND THE IR APPLICATIONS”IE EE Trans.Nucl.,Sc i.,NS−26,No.3,Jun. 1979,pp.3870−3876 K.Saito et al.,”F INEMET−core Ioaded untuned RF cavit y”,Nucl.Instr.and Meth.A 402(1998)1−13 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05H 13/04 H05H 7/00 - 7/22Continuation of front page (56) References JP-A-63-76299 (JP, A) James E. Leiss, "INDUCTION LINEAR AC CELATORS AND THE IR APPLICATIONS" IE EE Trans. Nucl. , Sc i. , NS-26, No. 3, June. 3870-3876 K.C. Saito et al. , "F INEMET-core Iodized untuned RF cavity", Nucl. Instr. and Meth. A 402 (1998) 1-13 (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H05H 13/04 H05H 7/00-7/22

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内部に空間を有する加速空胴外導体と、前
記加速空胴外導体の1つの側壁を貫通するとともに内部
をイオンビームが通過する加速空胴内導体と、前記加速
空胴外導体内に前記加速空胴内導体を取り囲むように配
置された複数の磁性体とを備えたイオンビーム加速装置
において、1つの高周波電力発生手段と、該高周波電力発生手段で
発生した高周波電力を複数に分岐する分岐器と、 前記磁性体ごとに設けられ、かつ前記分岐器で分岐され
た複数の高周波電力を各高周波電力毎に増幅して前記各
磁性体に伝送する複数の伝送手段とを備えた ことを特徴
とするイオンビーム加速装置。
An accelerating external conductor having a space therein; an accelerating internal conductor penetrating one side wall of the accelerating external conductor and passing an ion beam through the interior; An ion beam accelerator comprising: a plurality of magnetic bodies disposed in a conductor so as to surround the accelerating cavity conductor;
A branching device for branching the generated high-frequency power into a plurality , and provided for each magnetic body, and branched by the branching device.
Amplifying a plurality of high-frequency powers for each high-frequency power
An ion beam accelerator, comprising: a plurality of transmission means for transmitting to a magnetic material .
【請求項2】内部に空間を有する加速空胴外導体と、前
記加速空胴外導体の1つの側壁を貫通するとともに内部
をイオンビームが通過する加速空胴内導体と、前記加速
空胴外導体内に前記加速空胴内導体を取り囲むように配
置された複数の磁性体とを備えたイオンビーム加速装置
において、1つの高周波電力発生手段と、該高周波電力発生手段で
発生した高周波電力を複数に分岐する分岐器と、 前記磁性体を複数含む磁性体のグループごとに設けら
れ、かつ前記分岐器で分岐された複数の高周波電力を各
高周波電力毎に増幅して前記各グループに伝送する複数
の伝送手段とを備えた ことを特徴とするイオンビーム加
速装置。
2. An accelerating outer conductor having a space therein, an accelerating inner conductor penetrating one side wall of the accelerating outer conductor and passing an ion beam through the interior, and an accelerating outer conductor. An ion beam accelerator comprising: a plurality of magnetic bodies disposed in a conductor so as to surround the accelerating cavity conductor;
A branching device for branching the generated high-frequency power into a plurality of parts;
And a plurality of high-frequency powers branched by the branching device.
A plurality of amplifying each high frequency power and transmitting to each group
Ion beam accelerating device being characterized in that a transmission means.
【請求項3】請求項1または請求項2のイオンビーム加
速装置において、前記伝送手段で増幅された前記高周波
電力により、全ての前記磁性体に同一方向の磁界を発生
させることを特徴とするイオンビーム加速装置。
3. The ion beam accelerator according to claim 1, wherein said high-frequency wave amplified by said transmission means is provided.
An ion beam accelerator, wherein magnetic fields in the same direction are generated in all the magnetic bodies by electric power .
【請求項4】請求項1乃至請求項3の何れかのイオンビ
ーム加速装置において、 前記加速空胴内導体は前記加速空胴外導体の異なる側壁
それぞれ貫通する2つの加速空胴内導体からなり、 これら2つの加速空胴内導体は、その端部間にギャップ
を形成するように対向して配置されていることを特徴と
するイオンビーム加速装置。
4. A either ion beam accelerating device of claim 1 to claim 3, wherein the accelerating cavity inner conductors is of two accelerating cavity inner conductor penetrating respectively different side walls of the accelerating cavity outer conductor An ion beam accelerator, wherein the two accelerating cavity conductors are arranged to face each other so as to form a gap between the ends.
【請求項5】請求項1乃至請求項の何れかのイオンビ
ーム加速装置において、 前記磁性体は環状で、前記加速空胴内導体は、前記環状
の磁性体を貫いていることを特徴とするイオンビーム加
速装置。
In any of the ion beam accelerating device 5. A method according to claim 1 to claim 4, wherein the magnetic member is an annular, the accelerating cavity inner conductor has a feature in that through the magnetic body of the annular Ion beam accelerator.
【請求項6】内部をイオンビームが通過する真空ダクト
と、前段加速器で加速されたイオンビームを前記真空ダ
クトに入射する入射器と、前記真空ダクトに沿って設け
られる偏向磁石および4極磁石と、前記イオンビームを
加速するイオンビーム加速装置と、前記イオンビームを
実験室又は放射線治療室に出射する出射器とを備える円
形加速器において、 前記イオンビーム加速装置は、請求項1乃至請求項5の
何れかのイオンビーム加速装置であることを特徴とする
円形加速器。
6. A vacuum duct through which an ion beam passes.
And the ion beam accelerated by the pre-accelerator
And an injector that is incident along the vacuum duct.
A deflection magnet and a quadrupole magnet, and the ion beam
An ion beam accelerator for accelerating the ion beam,
A circle comprising an emitter for emitting to a laboratory or radiotherapy room
In the shape accelerator, the ion beam accelerator is provided in accordance with any one of claims 1 to 5.
Characterized in that it is any ion beam accelerator
Circular accelerator.
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
James E. Leiss,"INDUCTION LINEAR ACCELERATORS AND THEIR APPLICATIONS"IEEE Trans.Nucl.,Sci.,NS−26,No.3,Jun.1979,pp.3870−3876
K.Saito et al.,"FINEMET−core Ioaded untuned RF cavity",Nucl.Instr.and Meth.A 402(1998)1−13

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