JP2856130B2 - 高周波加速空胴 - Google Patents
高周波加速空胴Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広い周波数帯域、
特に低周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧
を得ることのできる環状型加速器用の高周波加速空胴に
関する。
特に低周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧
を得ることのできる環状型加速器用の高周波加速空胴に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より加速空胴に装荷される磁性体と
しては、一般的にＮｉ−Ｚｎ系，Ｍｎ−Ｚｎ系等のフェ
ライトが用いられている。この従来技術に関係するもの
として日本物理学会講演概要集「第５０回年会第１分
冊」ｐ７１に、Ｎｉ−Ｚｎフェライトを用いた加速空胴
が記載されている。
しては、一般的にＮｉ−Ｚｎ系，Ｍｎ−Ｚｎ系等のフェ
ライトが用いられている。この従来技術に関係するもの
として日本物理学会講演概要集「第５０回年会第１分
冊」ｐ７１に、Ｎｉ−Ｚｎフェライトを用いた加速空胴
が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】磁性体の高周波損失が
ある磁性体装荷型加速空胴では、磁性体部での発熱があ
る。一般的に磁性体の比透磁率は磁性体温度の上昇とと
もに緩やかに上昇し、キュリー温度近くで急激に減少す
る。このため加速間隙に高電圧を安定に発生させるため
にはキュリー温度が十分高いことが必要である。また、
高電圧化にともない磁性体内の磁束密度が高くなること
から磁性体の飽和磁束密度も大きいことが必要である。
さらに一般的に磁性体の比透磁率はある周波数ｆa まで
はほぼ一定の値μ0 を示し、ｆa を境に周波数の増加に
伴って低下する。磁性体の磁性損失もこの周波数から増
加し始める。この周波数ｆa はμ0 が大きいほうが小さ
くなるので、磁性体損失を利用する空胴の場合μ0 が大
きいことが望まれる。
ある磁性体装荷型加速空胴では、磁性体部での発熱があ
る。一般的に磁性体の比透磁率は磁性体温度の上昇とと
もに緩やかに上昇し、キュリー温度近くで急激に減少す
る。このため加速間隙に高電圧を安定に発生させるため
にはキュリー温度が十分高いことが必要である。また、
高電圧化にともない磁性体内の磁束密度が高くなること
から磁性体の飽和磁束密度も大きいことが必要である。
さらに一般的に磁性体の比透磁率はある周波数ｆa まで
はほぼ一定の値μ0 を示し、ｆa を境に周波数の増加に
伴って低下する。磁性体の磁性損失もこの周波数から増
加し始める。この周波数ｆa はμ0 が大きいほうが小さ
くなるので、磁性体損失を利用する空胴の場合μ0 が大
きいことが望まれる。
【０００４】しかし、従来の加速空胴で使用されてきた
フェライトはキュリー温度，飽和磁束密度が小さいた
め、加速間隙電圧で高電圧を発生させるとき、磁性体の
冷却や磁束の飽和の問題があった。また比透磁率μ0 も
小さいため数百ｋＨｚ程度の低い周波数側で安定に高い
加速間隙電圧を得ることが困難であった。
フェライトはキュリー温度，飽和磁束密度が小さいた
め、加速間隙電圧で高電圧を発生させるとき、磁性体の
冷却や磁束の飽和の問題があった。また比透磁率μ0 も
小さいため数百ｋＨｚ程度の低い周波数側で安定に高い
加速間隙電圧を得ることが困難であった。
【０００５】本発明の目的は、広い周波数帯域、特に低
周波数側で効率よく高い加速間隙電圧を得ることのでき
る高周波加速空胴の提供にある。
周波数側で効率よく高い加速間隙電圧を得ることのでき
る高周波加速空胴の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は磁性体装荷型
の高周波加速空胴において、その磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-αＣｕXＳｉYＢZＭ′
α（原子％)（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであ
り、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏ
からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素であり、
ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ及びαはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１
≦Ｘ≦３，０＜Ｙ≦３０，０＜Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦
３０及び０.１≦α≦３０を満たす。）により表される
組成を有し、組織の少なくとも５０％が１μｍ以下の平
均粒径を有する微細な結晶粒からなり、残部が実質的に
非晶質であるＦｅ基軟磁性合金からなることにより達成
される。前記磁性体は一般的に優れた磁気特性を示し、
キュリー温度，飽和磁束密度、および比透磁率が高いこ
とに特徴がある。これにより磁性体の温度上昇，磁束の
飽和による高電圧化の制限を緩和するとともに低い周波
数での使用を可能とすることができる。
の高周波加速空胴において、その磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-αＣｕXＳｉYＢZＭ′
α（原子％)（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであ
り、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏ
からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素であり、
ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ及びαはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１
≦Ｘ≦３，０＜Ｙ≦３０，０＜Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦
３０及び０.１≦α≦３０を満たす。）により表される
組成を有し、組織の少なくとも５０％が１μｍ以下の平
均粒径を有する微細な結晶粒からなり、残部が実質的に
非晶質であるＦｅ基軟磁性合金からなることにより達成
される。前記磁性体は一般的に優れた磁気特性を示し、
キュリー温度，飽和磁束密度、および比透磁率が高いこ
とに特徴がある。これにより磁性体の温度上昇，磁束の
飽和による高電圧化の制限を緩和するとともに低い周波
数での使用を可能とすることができる。
【０００７】また、前記磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-βＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＭ″β(原子％)（ただし、ＭはＣｏ及び／又は
Ｎｉであり、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ
及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１種の元
素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，
Ｙ，希土類元素，Ａｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，
Ｚ，α及びβはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦
３，０＜Ｙ≦３０，０＜Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，
０.１≦α≦３０及び０＜β≦１０を満たす。)により表
される組成を有し、前述と同様の組織を有するＦｅ基軟
磁性合金を用いても同様の効果を得ることができる。
ZＭ′αＭ″β(原子％)（ただし、ＭはＣｏ及び／又は
Ｎｉであり、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ
及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１種の元
素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，
Ｙ，希土類元素，Ａｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，
Ｚ，α及びβはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦
３，０＜Ｙ≦３０，０＜Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，
０.１≦α≦３０及び０＜β≦１０を満たす。)により表
される組成を有し、前述と同様の組織を有するＦｅ基軟
磁性合金を用いても同様の効果を得ることができる。
【０００８】また、前記磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-γＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＭ″γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又
はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔ
ｉ及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１種の元
素、Ｍ″はＣ，Ｇｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，Ａ
ｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素であ
り、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及びγはそれぞれ０≦ａ≦０.
５，０.１≦Ｘ≦３，０＜Ｙ≦３０ ，０＜Ｚ≦２５，５
≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦３０及び０＜γ≦１０を
満たす。）により表される組成を有し、前述と同様の組
織を有するＦｅ基軟磁性合金を用いても同様の効果を得
ることができる。
ZＭ′αＭ″γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又
はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔ
ｉ及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１種の元
素、Ｍ″はＣ，Ｇｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，Ａ
ｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素であ
り、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及びγはそれぞれ０≦ａ≦０.
５，０.１≦Ｘ≦３，０＜Ｙ≦３０ ，０＜Ｚ≦２５，５
≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦３０及び０＜γ≦１０を
満たす。）により表される組成を有し、前述と同様の組
織を有するＦｅ基軟磁性合金を用いても同様の効果を得
ることができる。
【０００９】また、前記磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-β-γＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＭ″βＬγ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び
／又はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ，白金属元素，
Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＬはＣ，Ｇ
ｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，Ａｓからなる群から
選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，
Ｚ，α，β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ
≦３，０＜Ｙ≦３０ ，０＜Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３
０，０.１≦α≦３０，０＜β≦１０及び０＜γ≦１０
を満たす。）により表される組成を有し、前述と同様の
組織を有するＦｅ基軟磁性合金を用いても同様の効果を
得ることができる。
ZＭ′αＭ″βＬγ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び
／又はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ，白金属元素，
Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＬはＣ，Ｇ
ｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，Ａｓからなる群から
選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，
Ｚ，α，β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ
≦３，０＜Ｙ≦３０ ，０＜Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３
０，０.１≦α≦３０，０＜β≦１０及び０＜γ≦１０
を満たす。）により表される組成を有し、前述と同様の
組織を有するＦｅ基軟磁性合金を用いても同様の効果を
得ることができる。
【００１０】さらに好ましくは、上記の磁性体を用い、
高周波電力を空胴に給電する方法として、空胴内に装荷
した磁性体毎に高周波電力を給電することにより、高周
波電源と空胴のインピーダンスマッチングをとることが
でき、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の広い周波数帯
域、特に低い１００〜１０００ｋＨｚ程度の周波数にお
いても効率よくかつ安定に高周波電力が給電でき、加速
間隙電圧の高電圧化が可能となる。
高周波電力を空胴に給電する方法として、空胴内に装荷
した磁性体毎に高周波電力を給電することにより、高周
波電源と空胴のインピーダンスマッチングをとることが
でき、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の広い周波数帯
域、特に低い１００〜１０００ｋＨｚ程度の周波数にお
いても効率よくかつ安定に高周波電力が給電でき、加速
間隙電圧の高電圧化が可能となる。
【００１１】また、空胴内に装荷した磁性体を少なくと
も２つのグループに分け、グループ毎に高周波電力を給
電することによっても同様の効果を得ることができる。
も２つのグループに分け、グループ毎に高周波電力を給
電することによっても同様の効果を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００１３】図１は本発明の第１実施例である高周波加
速空胴の構成図である。
速空胴の構成図である。
【００１４】高周波空胴は少なくとも１つの加速間隙３
を有する内導体１と外導体２を有し、この空胴内に磁性
体４を備える。前記磁性体４は、Fe71.5Cu1Nb5Si13.5B9
（原子％）により表される組成を有し、片ロールの急冷
による薄板テープを得た後熱処理を行い、１０００Å以
下の平均粒径を有する微細な結晶粒からなる板状のＦｅ
基軟磁性合金を環状に巻いた構造をもつ。片ロールによ
る製造のままのものは非晶質であり、このまま使用可能
である。この磁性体４はキュリー温度，飽和磁束密度、
および透磁率がいずれも高く、これにより磁性体４の温
度上昇，磁束の飽和による高電圧化の制限を緩和すると
ともに低い周波数での使用を可能とすることができる。
さらに空胴内に装荷した複数の磁性体４毎に高周波電力
を給電線６を通して給電することにより、高周波電源５
と高周波空胴のインピーダンス整合をとり、高周波電力
の給電効率を高めることができる。以上より従来と比較
して広い周波数帯域、特に低い周波数においても効率よ
くかつ安定に加速間隙３に高電圧を発生させることがで
きる。また、これにより磁性体の冷却装置，空胴本体な
らびに高周波電源５の低コスト化，小型化も可能とな
る。
を有する内導体１と外導体２を有し、この空胴内に磁性
体４を備える。前記磁性体４は、Fe71.5Cu1Nb5Si13.5B9
（原子％）により表される組成を有し、片ロールの急冷
による薄板テープを得た後熱処理を行い、１０００Å以
下の平均粒径を有する微細な結晶粒からなる板状のＦｅ
基軟磁性合金を環状に巻いた構造をもつ。片ロールによ
る製造のままのものは非晶質であり、このまま使用可能
である。この磁性体４はキュリー温度，飽和磁束密度、
および透磁率がいずれも高く、これにより磁性体４の温
度上昇，磁束の飽和による高電圧化の制限を緩和すると
ともに低い周波数での使用を可能とすることができる。
さらに空胴内に装荷した複数の磁性体４毎に高周波電力
を給電線６を通して給電することにより、高周波電源５
と高周波空胴のインピーダンス整合をとり、高周波電力
の給電効率を高めることができる。以上より従来と比較
して広い周波数帯域、特に低い周波数においても効率よ
くかつ安定に加速間隙３に高電圧を発生させることがで
きる。また、これにより磁性体の冷却装置，空胴本体な
らびに高周波電源５の低コスト化，小型化も可能とな
る。
【００１５】ここでは、給電方法として空胴内に装荷し
た磁性体４毎に高周波電力を給電するとしたが、これら
の磁性体４を少なくとも２つのグループに分け、グルー
プ毎に高周波電力を給電することでも同様の効果を得る
ことができる。
た磁性体４毎に高周波電力を給電するとしたが、これら
の磁性体４を少なくとも２つのグループに分け、グルー
プ毎に高周波電力を給電することでも同様の効果を得る
ことができる。
【００１６】図２は本発明の第１実施例である高周波加
速空胴の高周波特性(電圧定在波比)を示す図である。電
圧定在波比は高周波電力の反射の大きさを表し、定在波
比が１に近いほど反射が小さく、電力を効率よく空胴に
給電できることを意味する。実線は図１に示した本発明
の第１実施例の実測結果であり、破線は参考のため図５
に示す従来例による測定結果を示したものである。この
図から分かるように本発明の高周波加速空胴では、従来
例のものと比較して低い周波数から効率よく高周波電力
が給電できていることが分かる。
速空胴の高周波特性(電圧定在波比)を示す図である。電
圧定在波比は高周波電力の反射の大きさを表し、定在波
比が１に近いほど反射が小さく、電力を効率よく空胴に
給電できることを意味する。実線は図１に示した本発明
の第１実施例の実測結果であり、破線は参考のため図５
に示す従来例による測定結果を示したものである。この
図から分かるように本発明の高周波加速空胴では、従来
例のものと比較して低い周波数から効率よく高周波電力
が給電できていることが分かる。
【００１７】図３は本発明の第１実施例である高周波加
速空胴に装荷した磁性体４の透磁率を変化させるため
に、バイアス装置７を設置したものである。前記磁性体
４は、Ｆｅ71.5Ｃｕ1Ｎｂ5Ｓｉ13.5Ｂ9(原子％）により
表される組成を有し、８０体積％が１０００Å以下の平
均粒径を有する微細な結晶粒と残部の非晶質である板状
のＦｅ基軟磁性合金を環状に巻いた構造をもつ。高周波
電力は空胴内に装荷したこれらの磁性体４を４つのグル
ープに分け、グループ毎に給電している。この空胴では
前記バイアス装置７により磁性体４の透磁率を変化さ
せ、空胴の共振周波数を調整することが可能である。ま
た、このバイアス装置７によって周回ビーム電流の直流
成分による磁場を打ち消すことも可能である。
速空胴に装荷した磁性体４の透磁率を変化させるため
に、バイアス装置７を設置したものである。前記磁性体
４は、Ｆｅ71.5Ｃｕ1Ｎｂ5Ｓｉ13.5Ｂ9(原子％）により
表される組成を有し、８０体積％が１０００Å以下の平
均粒径を有する微細な結晶粒と残部の非晶質である板状
のＦｅ基軟磁性合金を環状に巻いた構造をもつ。高周波
電力は空胴内に装荷したこれらの磁性体４を４つのグル
ープに分け、グループ毎に給電している。この空胴では
前記バイアス装置７により磁性体４の透磁率を変化さ
せ、空胴の共振周波数を調整することが可能である。ま
た、このバイアス装置７によって周回ビーム電流の直流
成分による磁場を打ち消すことも可能である。
【００１８】図４は高周波加速空胴の従来例を示す構成
図である。これは従来技術で空胴内に装荷した複数の磁
性体４を２つのグループに分け、それぞれのグループに
高周波電力を給電した例で、一般的にpush-pull 給電法
と呼ばれるものである。前記磁性体４としては環状のＮ
ｉ−Ｚｎフェライト等が用いられる。これらのフェライ
トはキュリー温度が低く、磁性体冷却が大きな問題とな
る。さらに飽和磁束密度が低いことから磁束の飽和を防
ぐには磁性体の大型化が必須となり、加速間隙電圧の高
電圧化と空胴小型化の両面で不利である。この従来例の
場合、図５に示すように本発明の空胴と比較してその電
圧定在波比は高く、広い周波数帯域で効率よく電力が給
電できないことがわかる。特に低い周波数において急激
に電圧定在波比が上昇しているため、この周波数帯域で
の使用は困難であることが分かる。
図である。これは従来技術で空胴内に装荷した複数の磁
性体４を２つのグループに分け、それぞれのグループに
高周波電力を給電した例で、一般的にpush-pull 給電法
と呼ばれるものである。前記磁性体４としては環状のＮ
ｉ−Ｚｎフェライト等が用いられる。これらのフェライ
トはキュリー温度が低く、磁性体冷却が大きな問題とな
る。さらに飽和磁束密度が低いことから磁束の飽和を防
ぐには磁性体の大型化が必須となり、加速間隙電圧の高
電圧化と空胴小型化の両面で不利である。この従来例の
場合、図５に示すように本発明の空胴と比較してその電
圧定在波比は高く、広い周波数帯域で効率よく電力が給
電できないことがわかる。特に低い周波数において急激
に電圧定在波比が上昇しているため、この周波数帯域で
の使用は困難であることが分かる。
【００１９】図５は図４に示した高周波加速空胴の高周
波特性（電圧定在波比）を示す図である。
波特性（電圧定在波比）を示す図である。
【００２０】この図から分かるように本発明の高周波加
速空胴の特性と比較して全般的に電圧定在波比が高く、
広い周波数帯域、特に低周波数側での使用が難しいこと
が分かる。
速空胴の特性と比較して全般的に電圧定在波比が高く、
広い周波数帯域、特に低周波数側での使用が難しいこと
が分かる。
【００２１】図６は本発明の高周波加速空胴を環状加速
器に適用したときの構成図である。環状加速器は荷電粒
子ビームを入射するための入射器１１と、入射された荷
電粒子ビームの軌道を偏向させる偏向磁石１２と、ビー
ムの発散を抑さえる収束用４極磁石１３と、加速後のビ
ームを取り出す出射器１４および図１又は図３に示した
高周波用加速空胴１０から構成される。さらに、この高
周波加速空胴１０には、高周波電源５が高周波電力給電
線６を通して接続され、入射されたビームは高周波加速
空胴１０によって希望のエネルギーにまで加速された
後、出射器１４によって取り出される。本発明による高
周波加速空胴１０を用いた場合、広い周波数帯域、特に
低い周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧を
得ることができる。また、これにより磁性体の冷却装
置、空胴本体ならびに高周波電源の低コスト化や小型化
も可能となる。さらには使用周波数帯域が陽子などと比
較して低い重イオンでも小型の環状加速器で加速可能と
なる。
器に適用したときの構成図である。環状加速器は荷電粒
子ビームを入射するための入射器１１と、入射された荷
電粒子ビームの軌道を偏向させる偏向磁石１２と、ビー
ムの発散を抑さえる収束用４極磁石１３と、加速後のビ
ームを取り出す出射器１４および図１又は図３に示した
高周波用加速空胴１０から構成される。さらに、この高
周波加速空胴１０には、高周波電源５が高周波電力給電
線６を通して接続され、入射されたビームは高周波加速
空胴１０によって希望のエネルギーにまで加速された
後、出射器１４によって取り出される。本発明による高
周波加速空胴１０を用いた場合、広い周波数帯域、特に
低い周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧を
得ることができる。また、これにより磁性体の冷却装
置、空胴本体ならびに高周波電源の低コスト化や小型化
も可能となる。さらには使用周波数帯域が陽子などと比
較して低い重イオンでも小型の環状加速器で加速可能と
なる。
【００２２】図６では偏向機能を持たせる偏向磁石１２
とビーム収束機能を持たせた４極磁石１３を分離させた
場合を示したが、これらの両機能を兼ね備えた機能結合
型磁石を用いた環状加速器であってもよい。
とビーム収束機能を持たせた４極磁石１３を分離させた
場合を示したが、これらの両機能を兼ね備えた機能結合
型磁石を用いた環状加速器であってもよい。
【００２３】さらに、ここでは入射ビームを加速する場
合について記載したが、ビーム蓄積リングやビーム整形
リングなどのように実質的に加速を行わないような場合
であってもよい。
合について記載したが、ビーム蓄積リングやビーム整形
リングなどのように実質的に加速を行わないような場合
であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、高周波加速空胴を構成
する磁性体の温度上昇や磁束の飽和による高電圧化の制
限を緩和できるとともに低い周波数での使用を可能とす
ることができる。さらに、空胴内に装荷した複数の磁性
体毎又はそのグループ毎に高周波電力を給電することで
高周波電源と空胴とのインピーダンス整合をとることが
できるので、高周波電力の給電効率を向上できる。以上
の結果、広い周波数帯域、特に低い周波数側で効率よく
かつ安定に高い加速間隙電圧を得ることができる。
する磁性体の温度上昇や磁束の飽和による高電圧化の制
限を緩和できるとともに低い周波数での使用を可能とす
ることができる。さらに、空胴内に装荷した複数の磁性
体毎又はそのグループ毎に高周波電力を給電することで
高周波電源と空胴とのインピーダンス整合をとることが
できるので、高周波電力の給電効率を向上できる。以上
の結果、広い周波数帯域、特に低い周波数側で効率よく
かつ安定に高い加速間隙電圧を得ることができる。
【００２５】また、医療用陽子シクロトロンに必要な
１.５ 〜８ＭＨｚの周波数帯域で必要な２.５ｋＶ／ｍ
以上の電圧が達成できる。
１.５ 〜８ＭＨｚの周波数帯域で必要な２.５ｋＶ／ｍ
以上の電圧が達成できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る高周波加速空胴の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の第１実施例である高周波加速空胴の高
周波特性（電圧定在波比）を示す図である。
周波特性（電圧定在波比）を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る高周波加速空胴の構
成図である。
成図である。
【図４】従来例である高周波加速空胴の構成図である。
【図５】従来例である高周波加速空胴の高周波特性（電
圧定在波比）を示す図である。
圧定在波比）を示す図である。
【図６】本発明の高周波加速空胴を環状加速器に適用し
た場合の構成図である。
た場合の構成図である。
１…内導体、２…外導体、３…加速間隙、４…磁性体、
５…高周波電源、６…給電線、７…バイアス装置、１０
…高周波加速空胴、１１…入射器、１２…偏向磁石、１
３…４極磁石、１４…出射器。
５…高周波電源、６…給電線、７…バイアス装置、１０
…高周波加速空胴、１１…入射器、１２…偏向磁石、１
３…４極磁石、１４…出射器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲廣▼田 淳一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特公 平４−4393（ＪＰ，Ｂ２) Ｋ．Ｓａｔｏ ｅｔ ａｌ．，”ＲＦ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ”ＴＡＲＮ Ｉ Ｉ””， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｎｕ ｌ．Ｓｃｉ．，ＮＳ−32，Ｎｏ．５，Ｏ ｃｔ．1985，ｐｐ．2828−2830 Ｋ．Ｓａｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，”Ｆ ＩＮＥＭＥＴ−ｃｏｒｅ ｌｏａｄｅｄ 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 7/18 H05H 13/04 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】磁性体装荷型の高周波加速空胴において、
前記磁性体が 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-αＣｕXＳｉYＢZＭ′
α（原子％)（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであ
り、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏ
からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素であり、
ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ及びαはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１
≦Ｘ≦３，０＜Ｙ≦３０，０＜Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦
３０及び０.１≦α≦３０を満たす。）により表される
組成を有し、 組織の少なくとも５０％が１μｍ以下の平均粒径を有す
る微細な結晶粒からなり、残部が実質的に非晶質である
Ｆｅ基軟磁性合金からなることを特徴とする高周波加速
空胴。 - 【請求項２】磁性体装荷型の高周波加速空胴において、
前記磁性体が 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-βＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＭ″β（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又
はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔ
ｉ及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１種の元
素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，
Ｙ，希土類元素，Ａｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，
Ｚ，α及びβはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦
３，０＜Ｙ≦３０，０＜Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，
０.１≦α≦３０及び０＜β≦１０を満たす。)により表
される組成を有し、 組織の少なくとも５０％が１μｍ以下の平均粒径を有す
る微細な結晶粒からなり、残部が実質的に非晶質である
Ｆｅ基軟磁性合金からなることを特徴とする高周波加速
空胴。 - 【請求項３】磁性体装荷型の高周波加速空胴において、
前記磁性体が 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-γＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＭ″γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又
はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔ
ｉ及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１種の元
素、Ｍ″はＣ，Ｇｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，Ａ
ｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素であ
り、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及びγはそれぞれ０≦ａ≦０.
５，０.１≦Ｘ≦３，０＜Ｙ≦３０，０＜Ｚ≦２５，５
≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦３０ 及び０＜γ≦１０を
満たす。）により表される組成を有し、 組織の少なくとも５０％が１μｍ以下の平均粒径を有す
る微細な結晶粒からなり、残部が実質的に非晶質である
Ｆｅ基軟磁性合金からなることを特徴とする高周波加速
空胴。 - 【請求項４】磁性体装荷型の高周波加速空胴において、
前記磁性体が 一般式：（Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-β-γＣｕXＳｉY
ＢZＭ′αＭ″βＬγ(原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び
／又はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ，白金属元素，
Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＬはＣ，Ｇ
ｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，Ａｓからなる群から
選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，
Ｚ，α，β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ
≦３，０＜Ｙ≦３０ ，０＜Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３
０，０.１≦α≦３０，０＜β≦１０及び０＜γ≦１０
を満たす。）により表される組成を有し、 組織の少なくとも５０％が１μｍ以下の平均粒径を有す
る微細な結晶粒からなり、残部が実質的に非晶質である
Ｆｅ基軟磁性合金からなることを特徴とする高周波加速
空胴。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
磁性体を複数備え、各磁性体毎に高周波電力を給電する
ことを特徴とする高周波加速空胴。 - 【請求項６】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
磁性体を複数備え、該複数の磁性体を少なくとも２つの
グループに分け、グループ毎に高周波電力を給電するこ
とを特徴とする高周波加速空胴。 - 【請求項７】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
結晶粒は、１０００Å以下の平均粒径を有することを特
徴とする高周波加速空胴。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP32856795A JP2856130B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 高周波加速空胴 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32856795A JP2856130B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 高周波加速空胴 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09167699A JPH09167699A (ja) | 1997-06-24 |
| JP2856130B2 true JP2856130B2 (ja) | 1999-02-10 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32856795A Expired - Fee Related JP2856130B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 高周波加速空胴 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2856130B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP3620784B2 (ja) * | 1998-08-25 | 2005-02-16 | 日立金属株式会社 | 高周波加速空胴用磁心およびこれを用いた高周波加速空胴 |
| US7432516B2 (en) * | 2006-01-24 | 2008-10-07 | Brookhaven Science Associates, Llc | Rapid cycling medical synchrotron and beam delivery system |
| JP6481996B2 (ja) * | 2014-02-17 | 2019-03-13 | 日立金属株式会社 | 高周波加速空胴用磁心、及びその製造方法 |
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| KR20240007687A (ko) * | 2019-10-11 | 2024-01-16 | 가부시끼가이샤 도시바 | 고주파 가속 공동용 코어 및 그것을 사용한 고주파 가속 공동 |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP32856795A patent/JP2856130B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Title |
|---|
| Ｋ．Ｓａｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，"ＦＩＮＥＭＥＴ−ｃｏｒｅ ｌｏａｄｅｄ ｕｎｔｕｎｅｄ ＲＦ ｃａｖｉｔｙ"，Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒ．ａｎｄ Ｍｅｔｈ．Ａ ４０２（１９９８）１−１３ |
| Ｋ．Ｓａｔｏ ｅｔ ａｌ．，"ＲＦ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ"ＴＡＲＮ ＩＩ""， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｎｕｌ．Ｓｃｉ．，ＮＳ−３２，Ｎｏ．５，Ｏｃｔ．１９８５，ｐｐ．２８２８−２８３０ |
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