JP3131350B2 - 定在波型加速管 - Google Patents

定在波型加速管

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JP3131350B2 JP06239110A JP23911094A JP3131350B2 JP 3131350 B2 JP3131350 B2 JP 3131350B2 JP 06239110 A JP06239110 A JP 06239110A JP 23911094 A JP23911094 A JP 23911094A JP 3131350 B2 JP3131350 B2 JP 3131350B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は医療用放射線発生装置
等に使われるエネルギー切換え幅が広い定在波型加速管
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図12は例えばU.S Patant4
382208May3.1983と同システムの従来の
サイドカップル型定在波型加速管であり、1は加速され
る荷電粒子、2はマイクロ波電界を溜め粒子1を加速す
る電場を作る加速空洞、3は加速空洞に加わる加速電
界、4は加速空洞間にマイクロ波を伝播させる結合空
洞、5は結合空洞と加速空洞の間の孔(5’,5’’,
5’’’,5’’’’,5’’’’’も同様)、6は結
合空洞4の中でショート棒7を有する結合空洞、7は結
合空洞6をショートさせるショート棒、8は加速電界を
作るマイクロ波である。なおこの加速管の全形は中心に
荷電粒子の通過する穴のある円筒形で、加速空洞2は連
続するリング状の空洞で図上ではそのすべてを加速空洞
2として表している。
【0003】次に動作について説明する。図12におい
て、加速管へマイクロ波8が入ると、結合空洞4(及び
6)を介し加速空洞2へと伝播される。そのとき、加速
管の共振周波数マイクロ波8の共振周波数が一致する
と加速空洞2に加速電界3が誘起され荷電粒子1は加速
される。加速される荷電粒子1のエネルギーを変えるに
は、加速電界3を変化させる必要があり、そのためには
マイクロ波8のパワーを変化させる必要がある。荷電粒
子を安定に加速させるには荷電粒子入口部の加速電界3
を大きく変化させることができないために、マイクロ波
8のパワーを変化させるエネルギー変化方法には限界が
ある。よって、荷電粒子入射部の加速電界を変化させず
に、それ以降のみの加速電界を変化させることができれ
ば、エネルギー変化の範囲は大きくなる。
【0004】従来の定在波型加速管ではそのために図に
示す結合空洞6及び6’を使っている。6にショート棒
7を入れると、この結合空洞をショートさせることによ
り、マイクロ波は結合空洞6’(6’はショート棒7’
を抜いておく)を通過する。通常の結合空洞の結合孔5
及び5’は同一であるために、その前後での加速空洞2
の加速電界3は同じであるが、結合空洞6’の前後の結
合孔5’’’’及び5’’’’’の孔の大きさを変化さ
せると、この結合空洞前後の加速空洞での加速電界は図
13に示すように変化する。同様に6’にショート棒
7’を入れ、結合空洞をマイクロ波が通過するように
し、6前後の結合孔5’’及び5’’’の大きさを適当
に変化させると、図14の様な加速電界が作れる。以上
の様に、マイクロ波パワーのみならず、ショート棒の出
入れにより荷電粒子の加速エネルギーの可変範囲は大き
くできる。
【0005】なお結合孔の大きさと電界強度は大ざっぱ
な近似として (E1 /E2 )=k(b2 /b1 ) となる。 kは比例乗数 E1 は結合孔の大きさb1 の加速空洞の電界 E2 は結合孔の大きさb2 の加速空洞の電界
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の定在波型加速管
は以上のように構成されているので、加速電界を切り変
える加速空洞に結合空洞が2個つくことになる。2個の
うちどちらかをショートするが、完全に空洞を無くすわ
けではないために、ショートしても若干のマイクロ波は
伝播する。よって、正規の結合空洞からの伝播と混り合
うために加速電界の変化及び伝播の変化が生じ、効率良
い加速ができない。
【0007】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、加速電界の変化及び位相の変化
を起こさずに加速効率のよい定在波型加速管を得ること
を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による定在波型加
速管は、荷電粒子を通過させる加速管と、この加速管と
同軸のリング状空洞からなる複数の加速空洞と、加速空
洞間でマイクロ波を伝播させるサイドカップル型の第1
の結合空洞とを有し、加速電界強度が可変である加速空
洞に対し上記加速管と同軸の空洞からなる第2の結合空
洞を設けて構成される。 また、本発明による定在波型加
速管は、荷電粒子を通過させる加速管と、この加速管と
同軸のリング状空洞からなる複数の加速空洞と、加速電
界強度が可変である加速空洞に対し上記加速管と同軸の
結合空洞を設け、当該結合空洞が、加速空洞との間でマ
イクロ波を伝播させるための結合孔と、この結合孔をふ
さぐための仕切板とを備えて構成される。 また、本発明
による定在波型加速管は、上記結合空洞が、同一の加速
空洞との間でマイクロ波を伝播させるための2以上の結
合孔と、当該結合孔をふさぐための仕切板とを備えて構
成される。 さらに、本発明による定在波型加速管は、上
記2以上の結合孔が大きさの異なる結合孔として構成さ
れ、上記結合空洞内面における上記仕切板のエッジによ
る段差をなくすように構成され、あるいは、上記仕切板
には結合孔の大きさに応じた調整スペースを設けて使用
される結合孔の大きさに応じて共振周波数を調整するよ
うに構成される。
【0009】
【作用】この発明における定在波型加速管は加速空洞に
備えた同軸の結合空洞によりマイクロ波の加速電界強度
を変化させる。
【0010】
【実施例】実施例1. 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図1
において、9は結合空洞、10は結合孔、図4におい
て、11は結合孔をふさぐ仕切板、図5において、12
は仕切板移動による真空封じのベローズである。その他
の番号は図12の相当するものと同じである。図2は結
合空洞9の断面図、図3は加速空洞2’より結合空洞9
を見た図、図4は結合空洞2’’より9を見た図であ
る。
【0011】次に動作について説明する。エネルギー変
化を起こさせるために、結合空洞9前後での加速空洞2
の加速電界3を変化させるには、結合空洞9の結合孔を
図3、図4とすることで1つの結合空洞にて複数の加速
電界変化を起こさせることができる。(図4では2つの
結合孔であるが、3つ以上も可能である。)図3は図1
での加速空洞2’より結合空洞を見た図であり、第4は
加速空洞2’’より見た図である。図5は図4の仕切板
の移動方法を示している。仕切板11を入れ、11’を
抜いた場合、結合孔としては10と10’’を使いマイ
クロ波が伝播されるために、10’’を適当な大きさに
選ぶことにより図13の従来と同様の電界分布を得るこ
とができ、仕切板11’を入れ、11を抜いた場合、結
合孔としては10と10’を使いマイクロ波が伝播され
るために、10’を適当な大きさに選ぶことにより、図
14の従来と同様の電界分布を得ることができる。以上
のように、この方式では1つの結合空洞により電界分布
を変えることができ、また未使用の結合孔はふさぐため
に、マイクロ波の伝播は常に1通りしかないために、加
速効率の低下は生じない。また、一般的に加速空洞と同
軸の結合空洞を持った定在波型加速管では結合空洞分、
加速空洞が短くなるために、加速効率が低下するが、
1,2カ所のみに使っても加速効率の低下はほとんど無
い。
【0012】実施例2. 図6は図5において、仕切板の出し入れに際し、結合空
洞内面に仕切板のエッジによる段差を無くし、マイクロ
波伝播時の結合空洞内に電界が誘起されたときに、突起
部での放電が生じないようにした構造である。
【0013】実施例3. 図7の12は共振周波数を調整するためのスペースであ
り、図4に示す結合孔の大きさが異なる穴が2個ある場
合、ふさぐ穴により結合空洞の共振周波数が変化するの
を防ぐための調整スペースを設けた。大、小の2つの結
合孔がある場合、小さな結合孔の穴をふさぐ仕切板には
小さなスペースを設け、大きな穴をふさぐ仕切板には大
きなスペースを設け周波数の低下を等しくしている。
【0014】実施例4. 図8は図4の2個の結合孔を同列に並べた場合であり、
13及び13’は結合孔、14は仕切板、15は仕切板
に設けた窓である。13’の結合孔を使う場合は仕切板
を中まで入れ、15と13’を合わすことで、13’の
孔は結合空洞と加速空洞が継がり、13の孔は仕切板で
ふたをされる。また、13の孔を使う場合は仕切板を上
げることで、13が継がり、13’はふたをされる。
【0015】実施例5. 図9は結合空洞内の内面に突起を少なくするために、段
差を無くした構造である。また、この構造では13の孔
をふさぐための位置精度が仕切板と結合空洞の壁との接
触で決まるので、精度が高くなる。
【0016】実施例6. 図10は使用する結合孔の大きさによる共振周波数のず
れを補正するためのスペース16を設けた構造であり、
13’の孔が13の孔より大きいとすると、13’使用
時は周波数が低下し、13使用時には増加する。そこで
13使用時のみにスペース16を設けることで周波数を
低下させる。その結果、13,13’どちらを使っても
周波数は同じとなる。
【0017】実施例7. 以上はマイクロ波入口側に1個の結合孔を設け出口側に
2個の結合孔を設けた場合であるが、図11の様に出口
側に4個設ければ電界パターンは4通りとなり、また、
マイクロ波入口側に2個、出口側に2個設ければ同じく
電界パターンは4通りとなる。さらに入口側2個、出口
側4個では8通り、入口側4個出口側4個では16通り
となり、1つの結合空洞で無数の電界パターンを作るこ
とができる。
【0018】本発明によれば、結合空洞が加速空洞の中
心軸上にないサイドカップル型定在波型加速管におい
て、任意の上記加速空洞位置のみに同軸の結合空洞を備
えることにより、未使用結合空洞は完全に空洞を無くす
ことができるため加速性能を向上させることができる。
また、本発明によれば、加速空洞と同軸の結合空洞の片
側の結合孔を複数とした上記の同軸の結合空洞を備える
ことにより、また、上記の定在波型加速管において複数
個の結合孔の内1つのみを有効とする仕切板を備えるこ
とにより、結合孔が複数付き、電界パターンが複数個に
なっても、1つの結合空洞で作ることができるため、安
価であり構造がシンプルにできる。 また、本発明によれ
ば、上記の定在波型加速管において結合空洞内で仕切板
を移動させたときの空洞内面に上記仕切板のエッジによ
る段差を無くすことにより、結合空洞内の突起部での放
電が生じない。 また、本発明によれば、上記の定在波型
加速管において仕切板の移動による結合孔の大きさの違
いでの共振周波数の変化を無くすために調整スペースを
備えることにより、結合空洞の共振周波数が変化するの
を防ぐことができる。 また、本発明によれば、上記の定
在波型加速管において複数個の結合孔を同一仕切板内に
ならべたことにより、電界パターンを複数得られる。
た、本発明によれば、上記の定在波型加速管において仕
切板の移動による結合空洞内面に段差を無くしたことに
より、結合空洞の共振周波数が変化するのを 防ぐことが
できる。 また、本発明によれば、上記の定在波型加速管
において仕切板の移動による結合孔の大きさの違いでの
共振周波数の変化を無くすための調整スペースを備えた
ことにより、電界パターンを複数得られる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、サイドカップル型定在
波型加速管において加速電界強度が可変である加速空洞
に対し加速管と同軸の結合空洞を設けることにより、加
速効率のよい定在波型加速管を実現することができる。
また、リング状の結合空洞が加速空洞への結合孔及びこ
れをふさぐ仕切板を備えることにより、1つの結合空洞
により電界分布を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例による定在波型加速管全
体図である。
【図2】 この発明の一実施例による結合空洞部断面1
である。
【図3】 この発明の一実施例による結合空洞部断面2
である。
【図4】 この発明の一実施例による結合空洞部断面3
である。
【図5】 この発明の他の実施例による結合空洞部断面
である。
【図6】 この発明の他の実施例による結合空洞部断面
である。
【図7】 この発明の他の実施例による結合空洞部断面
である。
【図8】 この発明の他の実施例による結合空洞部断面
である。
【図9】 この発明の他の実施例による結合空洞部断面
である。
【図10】 この発明の他の実施例による結合空洞部断
面である。
【図11】 この発明の他の実施例による結合空洞部断
面である。
【図12】 従来の定在波型加速管の全体図である。
【図13】 電界パターン図である。
【図14】 電界パターン図である。
【符号の説明】
1 荷電粒子、2 加速空洞、3 加速電界、4 結合
空洞、5 結合孔、6ショート棒付結合空洞、7 ショ
ート棒、8 マイクロ波、9 結合空洞、10 結合
孔、11 仕切板、12 ベローズ、13 結合孔、1
4 仕切板、15 スリット、16 スペース。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電粒子を通過させる加速管と、この加
    速管と同軸のリング状空洞からなる複数の加速空洞と、
    加速空洞間でマイクロ波を伝播させるサイドカップル型
    の第1の結合空洞とを有する定在波型加速管において、
    加速電界強度が可変である加速空洞に対し上記加速管と
    同軸の空洞からなる第2の結合空洞を設けた定在波型加
    速管。
  2. 【請求項2】 第2の結合空洞が、加速空洞との間でマ
    イクロ波を伝播させるための結合孔と、当該結合孔をふ
    さぐ仕切板とを備えた請求項1に記載の定在波型加速
    管。
  3. 【請求項3】 第2の結合空洞が、同一の加速空洞との
    間でマイクロ波を伝播させるための2以上の結合孔と、
    当該結合孔をふさぐための仕切板とを備えた請求項1に
    記載の定在波型加速管。
  4. 【請求項4】 荷電粒子を通過させる加速管と、この加
    速管と同軸のリング状空洞からなる複数の加速空洞と、
    加速電界強度が可変である加速空洞に対し上記加速管と
    同軸の結合空洞を設け、当該結合空洞が、加速空洞との
    間でマイクロ波を伝播させるための結合孔と、この結合
    孔をふさぐための仕切板とを備えた定在波型加速管。
  5. 【請求項5】 上記結合空洞が、同一の加速空洞との間
    でマイクロ波を伝播させるための2以上の結合孔と、当
    該結合孔をふさぐための仕切板とを備えた請求項4に記
    載の定在波型加速管。
  6. 【請求項6】 上記2以上の結合孔が、大きさの異なる
    結合孔である請求項5に記載の定在波型加速管。
  7. 【請求項7】 上記結合空洞内面における上記仕切板の
    エッジによる段差をなくした請求項5又は6に記載の定
    在波型加速管。
  8. 【請求項8】 上記仕切板には結合孔の大きさに応じた
    調整スペースが設けられ、使用される結合孔の大きさに
    応じて共振周波数を調整する請求項6又は7に記載の定
    在波型加速管。
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