JP3011854B2 - Linear electron accelerator - Google Patents
Linear electron acceleratorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、線形電子加速器、特に
電子ビームのビーム集束性を向上した線形電子加速器に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear electron accelerator, and more particularly to a linear electron accelerator having improved electron beam focusing.
【0002】[0002]
【従来の技術】線形電子加速器は、米国特許第4,64
1,103号などにおいて公知であり、図5にはこのよ
うな従来の線形電子加速器の例が示される。2. Description of the Related Art A linear electron accelerator is disclosed in U.S. Pat.
FIG. 5 shows an example of such a conventional linear electron accelerator.
【0003】図5において、カソード支持筒15には熱
電子を放出するカソードが設けられている。この熱電子
は、RF電子銃空洞12においてRF源13から発生し
たマイクロ波により電子の加速管14の方向に引き出さ
れる。Referring to FIG. 5, a cathode supporting tube 15 is provided with a cathode for emitting thermoelectrons. The thermoelectrons are extracted in the direction of the electron accelerating tube 14 by microwaves generated from the RF source 13 in the RF electron gun cavity 12.
【0004】図6には、図5に示されたカソード支持筒
15の先端付近の拡大図が示される。図6において、カ
ソード支持筒15にはその先端部に熱電子を放出するカ
ソード10が設けられており、カソード10はカソード
ヒータ16によって加熱される。加熱されたカソード1
0の1つの面11からは熱電子が放出される。カソード
10の熱電子放出面11の前方は前述のRF電子銃空洞
12であり、このRF電子銃空洞12には同じく前述し
たRF源13から発生し、熱電子25を加速管14の方
向に導くマイクロ波の電界30が存在する。熱電子25
は、この電界30によりカソード10の熱電子放出面1
1の付近から引き出され、RF電子銃から加速管14に
入射して、高エネルギーに加速される。FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the tip of the cathode support tube 15 shown in FIG. In FIG. 6, a cathode supporting tube 15 is provided with a cathode 10 that emits thermoelectrons at its tip, and the cathode 10 is heated by a cathode heater 16. Heated cathode 1
The thermoelectrons are emitted from one surface 11 of 0. In front of the thermionic emission surface 11 of the cathode 10 is the above-mentioned RF electron gun cavity 12, which is also generated from the above-mentioned RF source 13 and guides the thermoelectrons 25 toward the accelerating tube 14. There is a microwave electric field 30. Thermoelectrons 25
Is caused by the electric field 30, thermionic emission surface 1 of the cathode 10
1 and is incident on the acceleration tube 14 from the RF electron gun and accelerated to high energy.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の線形電子加速器においては、図6に示されるよう
に、カソード10の付近の熱電子25を引き出す電界3
0の分布が不均一になり易い。すなわち、電界30の分
布が熱電子放出面11に平行にならない。このため、熱
電子25が加速管14(図5)に向って互いに平行に移
動せず電子ビームが発散してしまうので、電子のエミッ
タンスあるいは電子ビームの集束性などのビーム性能が
悪化するという問題があった。However, in such a conventional linear electron accelerator, as shown in FIG. 6, an electric field 3 for extracting thermoelectrons 25 near the cathode 10 is required.
The distribution of 0s tends to be non-uniform. That is, the distribution of the electric field 30 does not become parallel to the thermionic emission surface 11. For this reason, since the thermoelectrons 25 do not move parallel to each other toward the accelerating tube 14 (FIG. 5) and the electron beam diverges, the beam performance such as the emittance of the electrons or the convergence of the electron beam deteriorates. was there.
【0006】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、カソード付近の引き出し電界の
分布を一様にし、ビーム性能が向上した線形電子加速器
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a linear electron accelerator in which the distribution of an extracted electric field near the cathode is made uniform and the beam performance is improved.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の第1の発明は、熱電子放出面を有するカソー
ドを有し前記カソードから放出された熱電子がマイクロ
波により形成された電界により加速管方向に引き出され
るRF電子銃を備えた線形電子加速器であって、前記熱
電子放出面の周囲を前記熱電子放出面とほぼ同一平面で
包囲する金属面を備え、前記マイクロ波により形成され
た電界の分布を一様にする電界分布調整手段を含むこと
を特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a cathode having a thermoelectron emitting surface, wherein thermoelectrons emitted from the cathode are formed by microwaves. What is claimed is: 1. A linear electron accelerator comprising an RF electron gun which is drawn in the direction of an accelerating tube by an electric field, comprising: a metal surface surrounding the thermoelectron emission surface in substantially the same plane as the thermoelectron emission surface; It is characterized by including an electric field distribution adjusting means for making the distribution of the formed electric field uniform.
【0008】第2の発明は、前記カソードが前記カソー
ドの端部を挟んでこれに接触するカーボンヒータにより
直接加熱されることを特徴とする。A second invention is characterized in that the cathode is directly heated by a carbon heater in contact with the end of the cathode across the end.
【0009】第3の発明は、前記電界分布調整手段が筒
状の形状であることを特徴とする。第4の発明は、前記
電界分布調整手段が、一端に金属膜が形成された絶縁体
の筒であることを特徴とする。A third aspect of the present invention is characterized in that the electric field distribution adjusting means has a cylindrical shape. A fourth invention is characterized in that the electric field distribution adjusting means is an insulator cylinder having a metal film formed at one end.
【0010】第5の発明は、前記電界分布調整手段が前
記カソードの周囲のみ肉厚にされた金属の筒であること
を特徴とする。A fifth invention is characterized in that the electric field distribution adjusting means is a metal cylinder whose thickness is increased only around the cathode.
【0011】[0011]
【作用】従って、上記構成によれば、カソードの熱電子
放出面の周囲が金属面によって包囲されているので、熱
電子を引き出す電界の分布が一様になり、線形電子加速
器のビーム性能が向上する。Therefore, according to the above configuration, since the periphery of the thermoelectron emission surface of the cathode is surrounded by the metal surface, the distribution of the electric field for extracting thermoelectrons becomes uniform, and the beam performance of the linear electron accelerator is improved. I do.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0013】第1実施例 図1には、本発明の第1実施例が示され、前述した図
5、図6における従来例と同一部材には同一符号を付し
て説明を省略する。 First Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The same members as those in the prior art shown in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0014】図1(a)には本実施例に係る線形電子加
速器のカソード10周辺の断面図が示され、図1(b)
にはカソード10を前方、すなわちRF電子銃空洞12
の方向から見た図が示される。FIG. 1A is a sectional view showing the vicinity of the cathode 10 of the linear electron accelerator according to this embodiment, and FIG.
The cathode 10 forward, that is, the RF electron gun cavity 12
The figure seen from the direction is shown.
【0015】図1(a)において、カソード支持筒15
に支持されたカソード10が傍熱型のカソードヒータ1
6により加熱され、熱電子放出面11から熱電子25を
放出する。熱電子放出面11の前方のRF電子銃空洞1
2には、熱電子25を図5に示される加速管14の方向
に引き出す電界30が形成されており、これにより熱電
子放出面11から放出された熱電子25が加速管14へ
導かれる。また、カソード支持筒15の外周とRF電子
銃空洞12の内壁22との間には、電界30の分布を一
様に調整する電界分布調整手段としての電界分布調整筒
20が差し込まれており、電界分布調整筒20の先端に
形成された金属面17は熱電子放出面11とほぼ同一平
面となっている。本実施例の場合、電界分布調整筒20
は導体で形成されている。In FIG. 1A, the cathode support tube 15
The cathode 10 supported by the indirectly heated cathode heater 1
6 to emit thermoelectrons 25 from the thermoelectron emission surface 11. RF electron gun cavity 1 in front of thermionic emission surface 11
An electric field 30 for extracting thermoelectrons 25 in the direction of the accelerating tube 14 shown in FIG. 5 is formed in 2, whereby the thermoelectrons 25 emitted from the thermoelectron emitting surface 11 are guided to the accelerating tube 14. An electric field distribution adjusting cylinder 20 as electric field distribution adjusting means for uniformly adjusting the distribution of the electric field 30 is inserted between the outer periphery of the cathode support cylinder 15 and the inner wall 22 of the RF electron gun cavity 12. The metal surface 17 formed at the tip of the electric field distribution adjusting cylinder 20 is substantially flush with the thermionic emission surface 11. In the case of this embodiment, the electric field distribution adjusting cylinder 20
Is formed of a conductor.
【0016】本実施例において特徴的なことは、図1
(b)に示されるように、カソード10の熱電子放出面
11の周囲が金属面17によって包囲されていることで
ある。The feature of the present embodiment is that FIG.
As shown in (b), the periphery of the thermionic emission surface 11 of the cathode 10 is surrounded by the metal surface 17.
【0017】以上の構成により、本実施例においては、
RF電子銃空洞12に形成された、熱電子25を引き出
すための電界30の分布が、カソード10の熱電子放出
面11上で一様になる。すなわち、図1(a)に示され
るように、電界30の分布が熱電子放出面11に平行と
なる。このため、熱電子放出面11から放出された熱電
子25の流線は発散することがなく、電子のビームが図
5に示された加速管14に向って平行な流線となる。With the above configuration, in this embodiment,
The distribution of the electric field 30 for extracting the thermoelectrons 25 formed in the RF electron gun cavity 12 becomes uniform on the thermoelectron emission surface 11 of the cathode 10. That is, as shown in FIG. 1A, the distribution of the electric field 30 is parallel to the thermionic emission surface 11. Therefore, the streamline of the thermoelectrons 25 emitted from the thermoelectron emission surface 11 does not diverge, and the electron beam becomes a streamline parallel to the acceleration tube 14 shown in FIG.
【0018】以上により、ビーム性能が向上された線形
電子加速器を得ることができる。As described above, a linear electron accelerator having improved beam performance can be obtained.
【0019】第2実施例 図2には、本発明の第2実施例が示されている。 Second Embodiment FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
【0020】上述の第1実施例においては、カソード1
0は傍熱型のカソードヒータ16によって間接的に加熱
されていたが、本実施例においては、カソード10はカ
ーボンヒータ18によって直接加熱される。In the first embodiment, the cathode 1
Although 0 is indirectly heated by the indirectly heated cathode heater 16, in this embodiment, the cathode 10 is directly heated by the carbon heater 18.
【0021】図2(a)に示されるように、カソード1
0の熱電子放出面11の反対側の端部は矩形に加工され
ている。そして、その矩形部がカーボンヒータ18によ
って上下から挟まれており、カーボンヒータ18がカソ
ード支持棒19により挟まれて固定されている。これを
熱電子放出面11の側から見た様子が図2(b)に示さ
れている。図2(b)においては、カーボンヒータ18
とカソード支持棒19とは、カソード10の裏側に隠れ
るので破線で示されている。As shown in FIG. 2A, the cathode 1
The other end of the 0 thermionic emission surface 11 is rectangular. The rectangular portion is sandwiched from above and below by a carbon heater 18, and the carbon heater 18 is sandwiched and fixed by a cathode support bar 19. FIG. 2B shows this as viewed from the thermoelectron emission surface 11 side. In FIG. 2B, the carbon heater 18
And the cathode support rod 19 are shown by broken lines because they are hidden behind the cathode 10.
【0022】本実施例においてはフィラメントを使用し
ていないので、フィラメントの切れ等のトラブルがなく
信頼性を高めることができる。また、傍熱型ヒータの場
合に比べて、部品数を減らせるという効果もある。In this embodiment, since no filament is used, the reliability can be improved without troubles such as filament breakage. Also, there is an effect that the number of parts can be reduced as compared with the case of the indirectly heated heater.
【0023】第3実施例 図3には本発明の第3実施例が示されている。本実施例
でも第2実施例の場合と同様に、カソード10がカーボ
ンヒータ18により上下から挟まれた構造となってい
る。 Third Embodiment FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment also has a structure in which the cathode 10 is sandwiched from above and below by the carbon heater 18 as in the case of the second embodiment.
【0024】本実施例においては、電界分布調整筒20
は絶縁体で形成されており、熱電子放出面11の周囲を
包囲する金属面17は、電界分布調整筒20の先端表面
に蒸着された金属膜で形成されている。In this embodiment, the electric field distribution adjusting cylinder 20
Is formed of an insulator, and a metal surface 17 surrounding the periphery of the thermionic emission surface 11 is formed of a metal film deposited on the front end surface of the electric field distribution adjusting cylinder 20.
【0025】このように絶縁体で構成された電界分布調
整筒20を使用することにより、カソード支持棒19お
よびRF電子銃空洞12の内壁22との間に絶縁加工を
施す必要がなくなり、製造が容易になるという効果があ
る。By using the electric field distribution adjusting cylinder 20 made of an insulator as described above, it is not necessary to perform an insulating process between the cathode support rod 19 and the inner wall 22 of the RF electron gun cavity 12, so that the manufacturing can be simplified. This has the effect of being easier.
【0026】なお金属膜の形成方法としては蒸着に限る
ものではなく、スパッタリングなどにより形成した膜で
も良い。The method of forming the metal film is not limited to vapor deposition, but may be a film formed by sputtering or the like.
【0027】第4実施例 図4には本発明の第4実施例が示されている。本実施例
でも第2実施例の場合と同様に、カソード10がカーボ
ンヒータ18により上下から挟まれた構造となってい
る。 Fourth Embodiment FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. This embodiment also has a structure in which the cathode 10 is sandwiched from above and below by the carbon heater 18 as in the case of the second embodiment.
【0028】本実施例においては、電界分布調整筒20
は導体で形成されているが、図4(a)に示されるよう
に、熱電子放出面11の周囲のみ肉厚となっており、そ
の他の部分においては、RF電子銃空洞12の内壁22
との間で中空の領域ができるような構造となっている。
これにより、RF電子銃空洞12の内壁22と電界分布
調整筒20との間に絶縁加工を施す必要がなくなり、製
造が容易になるという効果がある。In this embodiment, the electric field distribution adjusting cylinder 20
Is formed of a conductor, as shown in FIG. 4A, the thickness is increased only around the thermionic emission surface 11, and in other portions, the inner wall 22 of the RF electron gun cavity 12 is formed.
The structure is such that a hollow region is formed between the two.
Thus, there is no need to perform insulation between the inner wall 22 of the RF electron gun cavity 12 and the electric field distribution adjusting cylinder 20, and there is an effect that the manufacturing becomes easy.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カソードの熱電子放出面の周囲を金属面によって包囲し
たので、熱電子放出面の前方のRF電子銃空洞では、熱
電子を引き出す電界の分布が熱電子放出面に平行とな
り、熱電子の流線が発散することなく加速管まで導かれ
る。この結果ビーム性能が向上した線形電子加速器が得
られる。As described above, according to the present invention,
Since the periphery of the thermionic emission surface of the cathode was surrounded by a metal surface, in the RF electron gun cavity in front of the thermionic emission surface, the distribution of the electric field for extracting thermoelectrons was parallel to the thermionic emission surface, and the streamlines of thermionic electrons Is guided to the acceleration tube without diverging. As a result, a linear electron accelerator with improved beam performance is obtained.
【図1】 (a)は本発明の第1実施例の線形電子加速
器の断面図であり、(b)はカソードの正面図である。FIG. 1A is a sectional view of a linear electron accelerator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a front view of a cathode.
【図2】 (a)は本発明の第2実施例の線形電子加速
器の断面図であり、(b)はカソードの正面図である。FIG. 2A is a sectional view of a linear electron accelerator according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a front view of a cathode.
【図3】 (a)は本発明の第3実施例の線形電子加速
器の断面図であり、(b)はカソードの正面図である。FIG. 3A is a sectional view of a linear electron accelerator according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a front view of a cathode.
【図4】 (a)は本発明の第4実施例の線形電子加速
器の断面図であり、(b)はカソードの正面図である。FIG. 4A is a sectional view of a linear electron accelerator according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a front view of a cathode.
【図5】 従来の線形電子加速器の構成を示す説明図で
ある。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional linear electron accelerator.
【図6】 図5に示された線形電子加速器のカソード支
持筒の先端付近の拡大図である。6 is an enlarged view of the vicinity of the tip of a cathode support cylinder of the linear electron accelerator shown in FIG. 5;
10 カソード、11 熱電子放出面、12 RF電子
銃空洞、16 カソードヒータ、17 金属面、18
カーボンヒータ、19 カソード支持棒、20 電界分
布調整筒、22 RF電子銃空洞の内壁、25 熱電
子、30 電界。Reference Signs List 10 cathode, 11 thermionic emission surface, 12 RF electron gun cavity, 16 cathode heater, 17 metal surface, 18
Carbon heater, 19 Cathode support rod, 20 Electric field distribution adjusting cylinder, 22 Inner wall of RF electron gun cavity, 25 Thermoelectrons, 30 Electric field.
Claims (5)
記カソードから放出された熱電子がマイクロ波により形
成された電界により加速管方向に引き出されるRF電子
銃を備えた線形電子加速器であって、 前記熱電子放出面の周囲を前記熱電子放出面とほぼ同一
平面で包囲する金属面を備え、前記マイクロ波により形
成された電界の分布を一様にする電界分布調整手段を設
けたことを特徴とする線形電子加速器。1. A linear electron accelerator having an RF electron gun having a cathode having a thermionic emission surface and having a thermoelectron emitted from the cathode drawn toward an accelerating tube by an electric field formed by a microwave. A metal surface surrounding the thermoelectron emission surface in substantially the same plane as the thermoelectron emission surface, and an electric field distribution adjusting means for making the distribution of an electric field formed by the microwave uniform. Features a linear electron accelerator.
て、 前記カソードが前記カソードの端部を挟んでこれに接触
するカーボンヒータにより直接加熱されることを特徴と
する線形電子加速器。2. The linear electron accelerator according to claim 1, wherein said cathode is directly heated by a carbon heater sandwiching an end of said cathode and in contact with said cathode.
加速器であって、 前記電界分布調整手段が筒状の形状であることを特徴と
する線形電子加速器。3. The linear electron accelerator according to claim 1, wherein said electric field distribution adjusting means has a cylindrical shape.
加速器であって、 前記電界分布調整手段が、一端に金属膜が形成された絶
縁体の筒であることを特徴とする線形電子加速器。4. The linear electron accelerator according to claim 1, wherein said electric field distribution adjusting means is an insulator cylinder having a metal film formed at one end. .
加速器であって、 前記電界分布調整手段が前記カソードの周囲のみ肉厚に
された金属の筒であることを特徴とする線形電子加速
器。5. A linear electron accelerator according to claim 1, wherein said electric field distribution adjusting means is a metal cylinder having a thickness only around said cathode. .
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JP6127643A JP3011854B2 (en) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Linear electron accelerator |
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JP6127643A JP3011854B2 (en) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Linear electron accelerator |
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JP6127643A Expired - Fee Related JP3011854B2 (en) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Linear electron accelerator |
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JP3411196B2 (en) * | 1997-08-27 | 2003-05-26 | 三菱電機株式会社 | Linear electron accelerator |
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1994
- 1994-06-09 JP JP6127643A patent/JP3011854B2/en not_active Expired - Fee Related
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