JP3031711B2 - 同軸空洞を有する電子加速器 - Google Patents
同軸空洞を有する電子加速器Info
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 24
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/14—Vacuum chambers
- H05H7/18—Cavities; Resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H9/00—Linear accelerators
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、電子加速器の改良、特に同軸空洞を有する
電子加速器に関する。
電子加速器に関する。
背景技術 HF発生器と呼ばれる高周波発生源を備えた共振空洞
と、空洞へ電子を入射することができる電子供給源とを
有する電子加速器は公知である。位相及び周波数が必要
条件を満たせば、空洞を通過しながら電子は電界によっ
て加速される。
と、空洞へ電子を入射することができる電子供給源とを
有する電子加速器は公知である。位相及び周波数が必要
条件を満たせば、空洞を通過しながら電子は電界によっ
て加速される。
これらの公知加速器は、パルス方式で作用し、比較的
低いビーム強度を有する装置である。
低いビーム強度を有する装置である。
文献EP−Ａ−359774に対応するWO−Ａ−88/09597（原
子力委員会）には、新規構成の再循環式電子加速器が提
案されている。
子力委員会）には、新規構成の再循環式電子加速器が提
案されている。
この文献は、共振空洞が外側円筒導体、及びこれと同
軸の内側円筒導体によって画成される同軸空洞であるこ
とを特徴とする電子加速器を開示している。電子ビーム
は、軸線と直交する中間平面内で第１直径に沿ってこの
空洞へ入射される。電子デフレクタは、最初に空洞を通
過したビームを偏向させ、これを再び空洞へ入射して２
回以上の加速を作用させることを可能にする。
軸の内側円筒導体によって画成される同軸空洞であるこ
とを特徴とする電子加速器を開示している。電子ビーム
は、軸線と直交する中間平面内で第１直径に沿ってこの
空洞へ入射される。電子デフレクタは、最初に空洞を通
過したビームを偏向させ、これを再び空洞へ入射して２
回以上の加速を作用させることを可能にする。
この装置は、電子ビームが花びら模様を画く軌道に沿
って空洞を数回通過するから、ロードトロン（rhodotro
n）とも呼ばれる。
って空洞を数回通過するから、ロードトロン（rhodotro
n）とも呼ばれる。
この装置にはいくつかの長所がある。即ち、この装置
は、形状が極めて単純でありコンパクトである。さらに
は、この装置の作用原理は、パルス方式で作用する従来
の装置では得られなかった高強度の連続ビームを得るこ
とを可能にする。
は、形状が極めて単純でありコンパクトである。さらに
は、この装置の作用原理は、パルス方式で作用する従来
の装置では得られなかった高強度の連続ビームを得るこ
とを可能にする。
また、上記文献に記述された装置は、自動焦点整合方
式である。即ち、極めて幅広い二面角の形の入力位相を
有する磁気デフレクタが電子ビームを正しく焦点合わせ
する。従って、焦点合わせ素子を別設する必要はない。
式である。即ち、極めて幅広い二面角の形の入力位相を
有する磁気デフレクタが電子ビームを正しく焦点合わせ
する。従って、焦点合わせ素子を別設する必要はない。
最後に挙げられる長所として、装置の中間平面内で入
射される電子ビームは偏移しない。上記文献に記載され
ている構成では、中間平面は磁界がゼロであり、ビーム
が磁界の影響を受けないからである。
射される電子ビームは偏移しない。上記文献に記載され
ている構成では、中間平面は磁界がゼロであり、ビーム
が磁界の影響を受けないからである。
ただし、この電子加速器では高周波発生源を備えた空
洞を必要とする。具体的には、上記文献の装置では外部
の高周波発振器によって数百MHzの電界を発生させる。
洞を必要とする。具体的には、上記文献の装置では外部
の高周波発振器によって数百MHzの電界を発生させる。
数百MHzの電界を発生させることができる出力が約200
kWのこの高周波発振器は比較的高価な装置である。これ
らの装置は三極、四極または五極タイプの電子管を使用
し、最新の、従って、高コストの技術、例えば金属／セ
ラミックウェルディング、耐高温グリッドまたはトリウ
ム入りタングステンフィラメントを採用しなければなら
ない。
kWのこの高周波発振器は比較的高価な装置である。これ
らの装置は三極、四極または五極タイプの電子管を使用
し、最新の、従って、高コストの技術、例えば金属／セ
ラミックウェルディング、耐高温グリッドまたはトリウ
ム入りタングステンフィラメントを採用しなければなら
ない。
文献US−Ａ−4,763,079号は、粒子の減速によって発
生するエネルギーを蓄積し、これを別の加速器における
電子加速に利用する粒子ビーム減速方法を開示してい
る。
生するエネルギーを蓄積し、これを別の加速器における
電子加速に利用する粒子ビーム減速方法を開示してい
る。
発明の開示 本発明の目的は、文献WO−Ａ−88/09597に記載されて
いるような電子加速器の独創的な構成に固有の長所を生
かしながら、極めて高価な高周波発振器の使用を避ける
ことを可能にする装置を提供することにある。
いるような電子加速器の独創的な構成に固有の長所を生
かしながら、極めて高価な高周波発振器の使用を避ける
ことを可能にする装置を提供することにある。
本発明は、 −加速すべき第１電子ビームを放出する第１供給源と、 −外側円筒導体及びこれと同軸で２つのフランジによっ
て連結されている内側円筒導体によって画成され、軸線
と直交する中間平面内で外側導体の第１直径に沿って第
１電子ビームを入射される同軸空洞とを含む電子加速器
において、 第２電子ビームを放出する第２供給源を含み、この第
２電子ビームを該ビームが同軸空洞を通過する時に減速
することにより、第１供給源からの第１電子ビームを加
速するのに必要な電磁界を発生させることを可能にする
ことを特徴とする電子加速器に関する。
て連結されている内側円筒導体によって画成され、軸線
と直交する中間平面内で外側導体の第１直径に沿って第
１電子ビームを入射される同軸空洞とを含む電子加速器
において、 第２電子ビームを放出する第２供給源を含み、この第
２電子ビームを該ビームが同軸空洞を通過する時に減速
することにより、第１供給源からの第１電子ビームを加
速するのに必要な電磁界を発生させることを可能にする
ことを特徴とする電子加速器に関する。
この第２電子ビームを前記中間平面とは異なる平面に
沿って同軸空洞へ入射することにより、電子を空洞の壁
に向かって偏向させ、空洞から除去することを可能にす
る。
沿って同軸空洞へ入射することにより、電子を空洞の壁
に向かって偏向させ、空洞から除去することを可能にす
る。
第２電子供給源に、放出される電子の強度変調を可能
にする手段、具体的には、制御グリッドまたはリアレン
ジャーを設ける。このような手段は、電子ビームを利用
する装置において公知である。電子ビーム強度を、第２
供給源からの電子が空洞内に現われた瞬間、減速性ラジ
アル電界と出会うように変調する。このように変調すれ
ば、電子は、その運動エネルギーを空洞内の電磁界に譲
り、電磁界を確立保持する。第２供給源から入射される
電子のエネルギーは、これらの電子が低いがゼロではな
い残留エネルギーを維持しながら空洞の壁に達するよう
に設定するのが好ましい。このように設定すれば、電子
ビームと空洞との間のエネルギー変換値は80乃至90％に
達することができる。
にする手段、具体的には、制御グリッドまたはリアレン
ジャーを設ける。このような手段は、電子ビームを利用
する装置において公知である。電子ビーム強度を、第２
供給源からの電子が空洞内に現われた瞬間、減速性ラジ
アル電界と出会うように変調する。このように変調すれ
ば、電子は、その運動エネルギーを空洞内の電磁界に譲
り、電磁界を確立保持する。第２供給源から入射される
電子のエネルギーは、これらの電子が低いがゼロではな
い残留エネルギーを維持しながら空洞の壁に達するよう
に設定するのが好ましい。このように設定すれば、電子
ビームと空洞との間のエネルギー変換値は80乃至90％に
達することができる。
図面の簡単な説明 図１は、本発明に係る同軸空洞を有する電子加速器の
中間平面に沿った断面図である。
中間平面に沿った断面図である。
図２は、本発明に係る電子加速器の同軸空洞の主軸に
沿った断面図である。
沿った断面図である。
発明を実施するための最良の形態 図１は、本発明に係る電子加速器における同軸空洞の
中間平面に沿った断面図を示す。
中間平面に沿った断面図を示す。
空洞５は、外側円筒導体10、これと同軸の内側円筒導
体20、及び両導体の軸線30と直交する２つのフランジ15
及び25によって画成される。
体20、及び両導体の軸線30と直交する２つのフランジ15
及び25によって画成される。
この構成では、電界Ｅは純粋にラジアルであり；中間
平面において最大であり、この平面の両側で弱まり、フ
ランジ15及び25において消滅する。同様に、磁界Ｍはフ
ランジ沿いに最大となり、中間平面において消滅し、符
号を変える。
平面において最大であり、この平面の両側で弱まり、フ
ランジ15及び25において消滅する。同様に、磁界Ｍはフ
ランジ沿いに最大となり、中間平面において消滅し、符
号を変える。
主電子ビーム１は、供給源100から中間平面に沿って
同軸空洞５に入射され、この中間平面では磁界Ｍがゼロ
に等しいからビーム１は偏移しない。
同軸空洞５に入射され、この中間平面では磁界Ｍがゼロ
に等しいからビーム１は偏移しない。
電子ビーム１は、外側導体10の第１直径に沿って孔11
から空洞に進入し、直径を挟んで対向する２つの孔21及
び22から内側導体20を通過し、孔12を通って空洞から出
る。
から空洞に進入し、直径を挟んで対向する２つの孔21及
び22から内側導体20を通過し、孔12を通って空洞から出
る。
位相及び周波数に関する必要条件が満たされれば、主
ビーム１は、同軸空洞５を通過する全工程にわたって加
速される。
ビーム１は、同軸空洞５を通過する全工程にわたって加
速される。
具体的には、ビームが内側導体20を通過すると電界Ｅ
が消え、その結果、空洞の第１部分（外側導体10と内側
導体20との間）を通過中に電界が加速を起こさせ、内側
導体の向こう側に延びる軌道の第２部分、即ち、内側導
体20と外側導体10との間を通過中に再び加速を起こさせ
る。
が消え、その結果、空洞の第１部分（外側導体10と内側
導体20との間）を通過中に電界が加速を起こさせ、内側
導体の向こう側に延びる軌道の第２部分、即ち、内側導
体20と外側導体10との間を通過中に再び加速を起こさせ
る。
同軸空洞５の外側に主電子ビーム１を偏向させてこれ
を外側導体10の第２直径に沿って再入射する少なくとも
１つのデフレクタ51を設ける。このビームは、孔13から
空洞へ再び導入され、再び加速されて孔14から再び空洞
の外へ出る。
を外側導体10の第２直径に沿って再入射する少なくとも
１つのデフレクタ51を設ける。このビームは、孔13から
空洞へ再び導入され、再び加速されて孔14から再び空洞
の外へ出る。
空洞を出たビームは、デフレクタ53によって再び偏向
させられ、第３直径に沿って再び空洞に入射され、この
ようにして３回目の、さらにはそれ以上の回数の加速作
用がビームに働く。
させられ、第３直径に沿って再び空洞に入射され、この
ようにして３回目の、さらにはそれ以上の回数の加速作
用がビームに働く。
磁気デフレクタ51,53……は、主電子ビーム１を集束
する極めて幅広い二面角の入力面を有することが好まし
い。
する極めて幅広い二面角の入力面を有することが好まし
い。
図２は、同軸空洞の主軸に沿った断面を示す。
本発明の重要な特徴として、同軸空洞を有する電子加
速器は、ビーム強度変調手段210を備えた第２供給源200
を含み、この第２供給源200から放出された電子ビーム
２は、空洞５に入射された瞬間、電界Ｅがこのビーム２
を減速させる。これによって、第１電子ビーム１を加速
させるのに必要な電磁角を発生させることができる。
速器は、ビーム強度変調手段210を備えた第２供給源200
を含み、この第２供給源200から放出された電子ビーム
２は、空洞５に入射された瞬間、電界Ｅがこのビーム２
を減速させる。これによって、第１電子ビーム１を加速
させるのに必要な電磁角を発生させることができる。
減速される電子の運動エネルギー損失が同軸空洞５内
に高周波電磁界を発生させることを可能にする。
に高周波電磁界を発生させることを可能にする。
この第２電子ビーム２は、中間平面40とは異なる平面
に沿って同軸空洞５へ入射するのが好ましい。このよう
にすれば、電子を空洞の壁に向かって偏向させることに
より、空洞から除去することができる。
に沿って同軸空洞５へ入射するのが好ましい。このよう
にすれば、電子を空洞の壁に向かって偏向させることに
より、空洞から除去することができる。
電子は空洞内にとどまるように減速させない方がよ
い、というのは、この場合、電子が電磁界によって反対
方向に再び加速作用を受けて再加速されるからである。
い、というのは、この場合、電子が電磁界によって反対
方向に再び加速作用を受けて再加速されるからである。
従って、第２ビームからの電子は、空洞５の壁にまで
達することができるように、ある程度の残留運動エネル
ギーを持っている必要がある。
達することができるように、ある程度の残留運動エネル
ギーを持っている必要がある。
それゆえ、電子の運動エネルギーから磁気エネルギー
への変換度は、80乃至90％の値に制限される。
への変換度は、80乃至90％の値に制限される。
この方式は極めて高価な装置である外部高周波発振器
を使用しなくてもよいという点で有利である。事実、外
部高周波発振器は、電子加速器の総コストの約30％に相
当する。
を使用しなくてもよいという点で有利である。事実、外
部高周波発振器は、電子加速器の総コストの約30％に相
当する。
さらにまた、本発明に係る加速器は、構造が簡単であ
り、このことは電子加速器の信頼性を著しく高めること
につながる。
り、このことは電子加速器の信頼性を著しく高めること
につながる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−6400（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−64983（ＪＰ，Ａ) 米国特許5107221（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 15/00 H05H 9/00 H05H 7/18
Claims (4)
- 【請求項１】加速すべき第１電子ビーム（１）を放出す
る第１供給源（100）と、 外側円筒導体（10）及びこれと同じ軸線（30）を有して
いて２つのフランジ（15,25）によって連結されている
内側円筒導体（20）によって画成され、軸線（30）と直
交する中間平面（40）内で外側導体（10）の第１直径に
沿って電子ビーム（１）を入射される同軸空洞（５）と
を含む電子加速器において、 第２電子ビーム（２）を放出する第２供給源（200）を
含み、この電子ビーム（２）を該ビームが同軸空洞
（５）を通過する時に減速することにより、第１供給源
（100）からの第１電子ビーム（１）を加速するのに必
要な電磁界の発生を可能にすることを特徴とする電子加
速器。 - 【請求項２】中間平面（40）とは異なる平面に沿って同
軸空洞（５）に第２電子ビーム（２）を入射することに
より、空洞（５）の壁に向かって第２電子ビームの電子
を偏向させることを可能にする請求項１に記載の電子加
速器。 - 【請求項３】第２供給源（200）に電子ビーム（２）の
強度を変調させる手段（210）を設けた請求項１または
２に記載の電子加速器。 - 【請求項４】第１直径に沿って空洞（５）を通過した第
１ビーム（１）を受けとめ、これを偏向させ、中間平面
（40）内で外側導体（10）の第２直径に沿って空洞
（５）へ再入射する少なくとも１つの電子デフレクタ
（51,53）を空洞の外側に配置した請求項１乃至３のい
ずれかに記載の電子加速器。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9100516A BE1004879A3 (fr) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | Accelerateur d'electrons perfectionne a cavite coaxiale. |
| BE09100516 | 1991-05-29 | ||
| PCT/BE1992/000023 WO1992022190A1 (fr) | 1991-05-29 | 1992-05-27 | Accelerateur d'electrons a cavite coaxiale |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07500206A JPH07500206A (ja) | 1995-01-05 |
| JP3031711B2 true JP3031711B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=3885532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04509476A Expired - Lifetime JP3031711B2 (ja) | 1991-05-29 | 1992-05-27 | 同軸空洞を有する電子加速器 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5440211A (ja) |
| EP (1) | EP0694247B1 (ja) |
| JP (1) | JP3031711B2 (ja) |
| AU (1) | AU1757892A (ja) |
| BE (1) | BE1004879A3 (ja) |
| CA (1) | CA2110067C (ja) |
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| DK (1) | DK0694247T3 (ja) |
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| WO (1) | WO1992022190A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2008138998A1 (en) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Ion Beam Applications S.A. | Electron accelerator and device using same |
| US8610352B2 (en) | 2007-09-14 | 2013-12-17 | Schlumberger Technology Corporation | Particle acceleration devices and methods thereof |
| US9336916B2 (en) | 2010-05-14 | 2016-05-10 | Tcnet, Llc | Tc-99m produced by proton irradiation of a fluid target system |
| EP2509399B1 (en) | 2011-04-08 | 2014-06-11 | Ion Beam Applications | Electron accelerator having a coaxial cavity |
| US9269467B2 (en) | 2011-06-02 | 2016-02-23 | Nigel Raymond Stevenson | General radioisotope production method employing PET-style target systems |
| EP2804451B1 (en) * | 2013-05-17 | 2016-01-06 | Ion Beam Applications S.A. | Electron accelerator having a coaxial cavity |
| CN105578703B (zh) * | 2016-03-03 | 2018-06-22 | 北京鑫智能技术股份有限公司 | 一口出多档能量电子束的花瓣型加速器 |
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-
1992
- 1992-05-27 EP EP92909534A patent/EP0694247B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-27 CA CA002110067A patent/CA2110067C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1992-05-27 DK DK92909534T patent/DK0694247T3/da active
- 1992-05-27 US US08/142,448 patent/US5440211A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-27 DE DE69222958T patent/DE69222958T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-27 RU RU93058420A patent/RU2104621C1/ru active
- 1992-05-27 WO PCT/BE1992/000023 patent/WO1992022190A1/fr active IP Right Grant
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