JP3201585B2 - 短パルス電子ビームの加速及び圧縮の方法とその装置 - Google Patents
短パルス電子ビームの加速及び圧縮の方法とその装置Info
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- JP3201585B2 JP3201585B2 JP04652497A JP4652497A JP3201585B2 JP 3201585 B2 JP3201585 B2 JP 3201585B2 JP 04652497 A JP04652497 A JP 04652497A JP 4652497 A JP4652497 A JP 4652497A JP 3201585 B2 JP3201585 B2 JP 3201585B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、短パルス電子ビー
ムの加速及び圧縮の方法と装置に関し、極短パルス電子
ビームの発生に適した方法と装置に関する。
ムの加速及び圧縮の方法と装置に関し、極短パルス電子
ビームの発生に適した方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、短パルスの電子ビームを１０Ｍｅ
Ｖ以上に加速するために、ライナックが使用されてい
た。ライナックは、電子ビームの進行方向に沿って高周
波電界を発生し電子を加速する。
Ｖ以上に加速するために、ライナックが使用されてい
た。ライナックは、電子ビームの進行方向に沿って高周
波電界を発生し電子を加速する。
【０００３】電子ビームのパルス幅を圧縮する必要があ
る場合には、ライナックにより加速された電子ビームに
対して磁気的なパルス圧縮を行う。
る場合には、ライナックにより加速された電子ビームに
対して磁気的なパルス圧縮を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電子ビームを加速し、
かつパルス幅を圧縮するためには、ライナックと磁気圧
縮装置を配備する必要がある。
かつパルス幅を圧縮するためには、ライナックと磁気圧
縮装置を配備する必要がある。
【０００５】本発明の目的は、パルス状電子ビームの加
速とパルス幅の圧縮を行うことができるパルス状電子ビ
ームの加速圧縮技術を提供することである。
速とパルス幅の圧縮を行うことができるパルス状電子ビ
ームの加速圧縮技術を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、電子の周回軌道を画定し、該周回軌道の一部に電子
を加速するための高周波電界を発生する加速管が配置さ
れたマイクロトロンの該加速管にパルス状の電子ビーム
を入射する工程と、入射した電子ビームを前記電子軌道
に沿って周回させながら前記加速管で加速しつつ、該電
子ビームのパルス幅を圧縮する工程と、パルス幅の圧縮
された前記電子ビームを前記電子軌道の外に取り出す工
程とを有する電子ビームの加速圧縮方法が提供される。
と、電子の周回軌道を画定し、該周回軌道の一部に電子
を加速するための高周波電界を発生する加速管が配置さ
れたマイクロトロンの該加速管にパルス状の電子ビーム
を入射する工程と、入射した電子ビームを前記電子軌道
に沿って周回させながら前記加速管で加速しつつ、該電
子ビームのパルス幅を圧縮する工程と、パルス幅の圧縮
された前記電子ビームを前記電子軌道の外に取り出す工
程とを有する電子ビームの加速圧縮方法が提供される。
【０００７】本発明の他の観点によると、電子の周回軌
道を画定し、該周回軌道の一部に電子を加速するための
高周波電界を発生する加速管が配置されたマイクロトロ
ンと、前記加速管内に高周波電界を発生するためのマイ
クロ波を出力するマイクロ波発生源と、前記加速管にパ
ルス状の電子ビームを入射する電子ビーム源とを有し、
前記加速管に入射するパルス状の電子ビームと、前記マ
イクロ波とが、相互に同期している電子ビーム加速圧縮
装置が提供される。
道を画定し、該周回軌道の一部に電子を加速するための
高周波電界を発生する加速管が配置されたマイクロトロ
ンと、前記加速管内に高周波電界を発生するためのマイ
クロ波を出力するマイクロ波発生源と、前記加速管にパ
ルス状の電子ビームを入射する電子ビーム源とを有し、
前記加速管に入射するパルス状の電子ビームと、前記マ
イクロ波とが、相互に同期している電子ビーム加速圧縮
装置が提供される。
【０００８】マイクロトロンは、入射された電子ビーム
を加速する。この入射電子ビームがパルス状電子ビーム
である場合には、出射電子ビームのパルス幅が入射電子
ビームのパルス幅に比べて圧縮される。
を加速する。この入射電子ビームがパルス状電子ビーム
である場合には、出射電子ビームのパルス幅が入射電子
ビームのパルス幅に比べて圧縮される。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例によるパ
ルス状電子ビームの加速圧縮装置の概略図を示す。この
パルス状電子ビーム加速圧縮装置は、主として一対の偏
向電磁石１０と加速管１１を含むマイクロトロン、電子
ビーム源１３、マイクロ波発生源１２、及び契機信号発
生源１４を含んで構成される。
ルス状電子ビームの加速圧縮装置の概略図を示す。この
パルス状電子ビーム加速圧縮装置は、主として一対の偏
向電磁石１０と加速管１１を含むマイクロトロン、電子
ビーム源１３、マイクロ波発生源１２、及び契機信号発
生源１４を含んで構成される。
【００１０】一対の偏向電磁石１０により、曲率半径の
異なる複数のレーストラック型電子軌道１が画定されて
いる。各電子軌道１は、直線部分１ａ、１ｂと２つの半
円周部分１ｃにより構成される。直線部分１ａは、すべ
ての電子軌道により共有される。他方の直線部分１ｂ
は、半円周部分１ｃの曲率半径により、その位置が定ま
る。半円周部分１ｃの曲率半径は、偏向電磁石１０の間
隙部に入射する電子の持つエネルギにより定まる。
異なる複数のレーストラック型電子軌道１が画定されて
いる。各電子軌道１は、直線部分１ａ、１ｂと２つの半
円周部分１ｃにより構成される。直線部分１ａは、すべ
ての電子軌道により共有される。他方の直線部分１ｂ
は、半円周部分１ｃの曲率半径により、その位置が定ま
る。半円周部分１ｃの曲率半径は、偏向電磁石１０の間
隙部に入射する電子の持つエネルギにより定まる。
【００１１】電子軌道１の直線部分１ａに沿って、電子
ビーム加速管１１が配置されている。マイクロ波発生源
１２から出力されるマイクロ波が、導波管を経由して加
速管１１に導入される。加速管１１は、マイクロ波が発
生する高周波電界により、入射した電子ビームのエネル
ギを増加させる。電子のエネルギが増加すると、電子軌
道１の半円周部分１ｃの曲率半径が大きくなる。従っ
て、電子が加速管１１を通過する毎に、その電子の描く
軌道の半円周部分１ｃの曲率半径が大きくなる。
ビーム加速管１１が配置されている。マイクロ波発生源
１２から出力されるマイクロ波が、導波管を経由して加
速管１１に導入される。加速管１１は、マイクロ波が発
生する高周波電界により、入射した電子ビームのエネル
ギを増加させる。電子のエネルギが増加すると、電子軌
道１の半円周部分１ｃの曲率半径が大きくなる。従っ
て、電子が加速管１１を通過する毎に、その電子の描く
軌道の半円周部分１ｃの曲率半径が大きくなる。
【００１２】電子ビーム源１３は、契機信号発生器１４
から与えられる契機信号に基づいて、パルス状の電子ビ
ームを放出する。契機信号発生器１４は、マイクロ波発
生源１２から出力されるマイクロ波の位相が電子ビーム
の位相と同期するように契機信号を発生する。契機信号
とマイクロ波との好ましい位相関係については、後述す
る。
から与えられる契機信号に基づいて、パルス状の電子ビ
ームを放出する。契機信号発生器１４は、マイクロ波発
生源１２から出力されるマイクロ波の位相が電子ビーム
の位相と同期するように契機信号を発生する。契機信号
とマイクロ波との好ましい位相関係については、後述す
る。
【００１３】電子ビーム源１３として、例えばフォトカ
ソード付きＲＦ電子銃を用いることができる。この場
合、契機信号に同期して、ＲＦ電子銃のフォトカソード
に短パルスレーザ光を照射する。
ソード付きＲＦ電子銃を用いることができる。この場
合、契機信号に同期して、ＲＦ電子銃のフォトカソード
に短パルスレーザ光を照射する。
【００１４】パルス状電子ビーム源１３から放出された
パルス状電子ビームは、加速管１１の出射端から電子軌
道１ａに沿って加速管１１内に入射する。加速管１１に
より加速された電子ビームは、入射端側の偏向電磁石１
０により折り返され、電子軌道１ａに沿って加速管１１
の入射端に戻る。加速管１１の入射端に戻った電子ビー
ムは、再び加速管１１により加速され、出射端から出射
する。出射端から出射した電子ビームは、レーストラッ
ク型の電子軌道１を描いて加速管１１の入射端に戻って
くる。この周回運動を繰り返すことにより、電子ビーム
は徐々に加速され、電子軌道１が徐々に大きくなる。
パルス状電子ビームは、加速管１１の出射端から電子軌
道１ａに沿って加速管１１内に入射する。加速管１１に
より加速された電子ビームは、入射端側の偏向電磁石１
０により折り返され、電子軌道１ａに沿って加速管１１
の入射端に戻る。加速管１１の入射端に戻った電子ビー
ムは、再び加速管１１により加速され、出射端から出射
する。出射端から出射した電子ビームは、レーストラッ
ク型の電子軌道１を描いて加速管１１の入射端に戻って
くる。この周回運動を繰り返すことにより、電子ビーム
は徐々に加速され、電子軌道１が徐々に大きくなる。
【００１５】なお、電子ビーム源１３から放出された電
子ビームを、加速管１１の入射端から入射すると、初回
のレーストラック型電子軌道の半円周部分の曲率半径が
小さくなりすぎて戻ってきた電子ビームが加速管１１の
外壁部分に衝突してしまう。これを回避するために、最
初の電子ビームを加速管１１の出射端から入射させ、加
速された電子ビームを同一直線軌道上に折り返し、加速
管１１の入射端から入射させている。入射端から入射す
る電子ビームは、既に加速管１１で１回加速されている
ため、偏向電磁石１０によりある程度大きな曲率半径を
確保できる。このため、レーストラック型電子軌道１に
沿って周回させても加速管１１の外壁部に衝突すること
はない。
子ビームを、加速管１１の入射端から入射すると、初回
のレーストラック型電子軌道の半円周部分の曲率半径が
小さくなりすぎて戻ってきた電子ビームが加速管１１の
外壁部分に衝突してしまう。これを回避するために、最
初の電子ビームを加速管１１の出射端から入射させ、加
速された電子ビームを同一直線軌道上に折り返し、加速
管１１の入射端から入射させている。入射端から入射す
る電子ビームは、既に加速管１１で１回加速されている
ため、偏向電磁石１０によりある程度大きな曲率半径を
確保できる。このため、レーストラック型電子軌道１に
沿って周回させても加速管１１の外壁部に衝突すること
はない。
【００１６】所定回数周回した電子ビームは、周回軌道
１の最外周軌道に対応する直線部分１ｂ上に配置されて
いる電磁石１５によってその進行方向を変えられ、周回
軌道１から離脱する。周回軌道１から離脱した電子ビー
ムは、取出管１６内をその軸方向に進行し、外部に取り
出される。
１の最外周軌道に対応する直線部分１ｂ上に配置されて
いる電磁石１５によってその進行方向を変えられ、周回
軌道１から離脱する。周回軌道１から離脱した電子ビー
ムは、取出管１６内をその軸方向に進行し、外部に取り
出される。
【００１７】加速管１１と一対の偏向電磁石１０を含ん
で構成されるレーストラック型マイクロトロン自体は、
既に知られている。しかし、従来のレーストラック型マ
イクロトロンには、連続的若しくは脈流的な電子ビーム
が入射されていた。連続的な電子ビームを入射すると、
加速管１１内に発生する高周波電界の位相との関係で一
定の位相条件を満たす時に入射したビームのみが加速さ
れて取り出され、それ以外のビームは軌道を周回するう
ちに消滅する。この位相条件は、カピッツァとメレキン
によって明らかにされている。
で構成されるレーストラック型マイクロトロン自体は、
既に知られている。しかし、従来のレーストラック型マ
イクロトロンには、連続的若しくは脈流的な電子ビーム
が入射されていた。連続的な電子ビームを入射すると、
加速管１１内に発生する高周波電界の位相との関係で一
定の位相条件を満たす時に入射したビームのみが加速さ
れて取り出され、それ以外のビームは軌道を周回するう
ちに消滅する。この位相条件は、カピッツァとメレキン
によって明らかにされている。
【００１８】本願発明者らは、このマイクロトロンにパ
ルス状の電子ビームを入射すると、電子ビームが加速さ
れるのみならず、そのパルス幅も圧縮されることを新た
に発見した。以下、パルス状電子ビームの入射位相条件
とパルス幅の圧縮との関係について説明する。
ルス状の電子ビームを入射すると、電子ビームが加速さ
れるのみならず、そのパルス幅も圧縮されることを新た
に発見した。以下、パルス状電子ビームの入射位相条件
とパルス幅の圧縮との関係について説明する。
【００１９】図２は、加速管１１の一部破断正面図を示
す。電子軌道１ａに沿って７つの半波長空洞５０が配列
し、その両端に１つずつ１／４波長空洞５１が配置され
ている。１／４波長空洞の開口部は、電子軌道１ａに対
応する部分に貫通孔を有する金属板５４で閉じられてい
る。相互に隣接する空洞５０及び５１は、連通空洞５３
を介して相互に連通している。
す。電子軌道１ａに沿って７つの半波長空洞５０が配列
し、その両端に１つずつ１／４波長空洞５１が配置され
ている。１／４波長空洞の開口部は、電子軌道１ａに対
応する部分に貫通孔を有する金属板５４で閉じられてい
る。相互に隣接する空洞５０及び５１は、連通空洞５３
を介して相互に連通している。
【００２０】中央の半波長空洞５０に導波管５５が開口
しており、導波管５５を経由してマイクロ波が導入され
る。導入されたマイクロ波は、両端の１／４波長空洞５
１に向かって半波長空洞５０内を順番に伝搬する。この
とき、各半波長空洞５０及び１／４波長空洞５１内に電
子軌道１ａに沿った高周波電界が発生する。相互に隣り
合う空洞５０及び５１内の高周波電界の向きは逆向きに
なる。即ち、一方が加速電界のとき、他方は減速電界に
なる。
しており、導波管５５を経由してマイクロ波が導入され
る。導入されたマイクロ波は、両端の１／４波長空洞５
１に向かって半波長空洞５０内を順番に伝搬する。この
とき、各半波長空洞５０及び１／４波長空洞５１内に電
子軌道１ａに沿った高周波電界が発生する。相互に隣り
合う空洞５０及び５１内の高周波電界の向きは逆向きに
なる。即ち、一方が加速電界のとき、他方は減速電界に
なる。
【００２１】加速管１１の入射端側の１／４波長空洞５
１内の高周波電界は、余弦関数に従って変化する。位相
−９０〜９０°の期間に入射端側の１／４波長空洞５１
内に発生する電界の向きが、電子に対する加速電界に相
当するように電界の向きを定義する。図１において、電
子ビーム源１３から出射して加速管１１に入射し、偏向
電磁石１０によって１回折り返されて戻ってきた電子ビ
ームが、１／４波長空洞５１内に入射する時点の高周波
電界の位相を入射電子ビームの初期位相と呼ぶこととす
る。
１内の高周波電界は、余弦関数に従って変化する。位相
−９０〜９０°の期間に入射端側の１／４波長空洞５１
内に発生する電界の向きが、電子に対する加速電界に相
当するように電界の向きを定義する。図１において、電
子ビーム源１３から出射して加速管１１に入射し、偏向
電磁石１０によって１回折り返されて戻ってきた電子ビ
ームが、１／４波長空洞５１内に入射する時点の高周波
電界の位相を入射電子ビームの初期位相と呼ぶこととす
る。
【００２２】図３は、加速管１１に入射する電子のう
ち、外部に取り出される電子の個数のシミュレーション
結果を示す。図３（Ａ）は、初期位相に関する入射電子
数の分布を表し、図３（Ｂ）は、加速管１１の出射端か
ら入射した電子ビームが折り返して再度加速管１１の入
射端に到達してから加速管１１を２５回通過した後の出
射電子数の位相分布を表す。
ち、外部に取り出される電子の個数のシミュレーション
結果を示す。図３（Ａ）は、初期位相に関する入射電子
数の分布を表し、図３（Ｂ）は、加速管１１の出射端か
ら入射した電子ビームが折り返して再度加速管１１の入
射端に到達してから加速管１１を２５回通過した後の出
射電子数の位相分布を表す。
【００２３】図３（Ａ）の横軸は、入射電子の初期位相
を表し、縦軸は、入射する電子数を表す。すなわち、位
相０°に対応する電子数は、１／４波長空洞５１内の電
界が最大の加速電界になった時に入射した電子数に相当
する。シミュレーションに用いた加速管１１の加速エネ
ルギは６ＭｅＶ、高周波電界の周波数は２８５６ＭＨｚ
である。加速管１１を２５回通過すると、電子ビームの
エネルギは、１５０ＭｅＶだけ増加する。なお、入射す
る電子の総個数は１０００個とし、その位相分布及びそ
の電子の有するエミッタンスは乱数により設定した。
を表し、縦軸は、入射する電子数を表す。すなわち、位
相０°に対応する電子数は、１／４波長空洞５１内の電
界が最大の加速電界になった時に入射した電子数に相当
する。シミュレーションに用いた加速管１１の加速エネ
ルギは６ＭｅＶ、高周波電界の周波数は２８５６ＭＨｚ
である。加速管１１を２５回通過すると、電子ビームの
エネルギは、１５０ＭｅＶだけ増加する。なお、入射す
る電子の総個数は１０００個とし、その位相分布及びそ
の電子の有するエミッタンスは乱数により設定した。
【００２４】図３（Ｂ）の横軸は、加速管１１内の高周
波電界の位相に対応し、縦軸は電子の個数を表す。入射
した１０００個の電子のうち４４７個の電子が出射され
た。入射したすべての電子が出射されないのは、エミッ
タンスの悪い電子が加速途中に電子軌道から外れてしま
ったためである。
波電界の位相に対応し、縦軸は電子の個数を表す。入射
した１０００個の電子のうち４４７個の電子が出射され
た。入射したすべての電子が出射されないのは、エミッ
タンスの悪い電子が加速途中に電子軌道から外れてしま
ったためである。
【００２５】図３（Ａ）に示すように、入射電子数が位
相０°から３０°までほぼランダムに分布しているのに
対し、出射電子数は、ほぼ１６４°の位相を中心として
正規分布に近い分布を有することがわかる。この分布を
正規分布と仮定したとき、２σは約６°であり、出射電
子総数のうち６８％の電子が、位相幅６°以内に納まっ
ていることになる。位相幅３０°は時間約３０ｐｓに相
当し、位相幅６°は時間約６ｐｓに相当する。すなわ
ち、パルス幅３０ｐｓの電子ビームが、パルス幅６ｐｓ
まで圧縮されたことになる。
相０°から３０°までほぼランダムに分布しているのに
対し、出射電子数は、ほぼ１６４°の位相を中心として
正規分布に近い分布を有することがわかる。この分布を
正規分布と仮定したとき、２σは約６°であり、出射電
子総数のうち６８％の電子が、位相幅６°以内に納まっ
ていることになる。位相幅３０°は時間約３０ｐｓに相
当し、位相幅６°は時間約６ｐｓに相当する。すなわ
ち、パルス幅３０ｐｓの電子ビームが、パルス幅６ｐｓ
まで圧縮されたことになる。
【００２６】図４は、入射電子の有する初期位相φini
の幅を５°としたときの、各初期位相毎の出射電子数の
位相分布を示す。図４（Ａ）〜４（Ｆ）は、それぞれ初
期位相が０〜５°、５〜１０°、１０〜１５°、１５〜
２０°、２０〜２５°、及び２５〜３０°の場合に対応
する。初期位相φini が１０〜１５°、及び１５〜２０
°のときに、特に高い圧縮効果を得られることが分か
る。また、図４（Ａ）〜４（Ｆ）からわかるように、安
定した圧縮効果を得るためには、マイクロ波と契機信号
との位相関係を、５ｐｓ程度の精度で制御することが好
ましく、１ｐｓ程度の精度で制御することがより好まし
い。
の幅を５°としたときの、各初期位相毎の出射電子数の
位相分布を示す。図４（Ａ）〜４（Ｆ）は、それぞれ初
期位相が０〜５°、５〜１０°、１０〜１５°、１５〜
２０°、２０〜２５°、及び２５〜３０°の場合に対応
する。初期位相φini が１０〜１５°、及び１５〜２０
°のときに、特に高い圧縮効果を得られることが分か
る。また、図４（Ａ）〜４（Ｆ）からわかるように、安
定した圧縮効果を得るためには、マイクロ波と契機信号
との位相関係を、５ｐｓ程度の精度で制御することが好
ましく、１ｐｓ程度の精度で制御することがより好まし
い。
【００２７】図５は、入射電子の有する初期位相φini
が１０〜２０°の範囲にある場合の出射電子数の位相分
布を示す。位相分布の２σは約１．４°であり、パルス
幅約１０ｐｓのパルス状電子ビームを加速することによ
り、パルス幅約１．４ｐｓの電子ビームを得られること
がわかる。
が１０〜２０°の範囲にある場合の出射電子数の位相分
布を示す。位相分布の２σは約１．４°であり、パルス
幅約１０ｐｓのパルス状電子ビームを加速することによ
り、パルス幅約１．４ｐｓの電子ビームを得られること
がわかる。
【００２８】図６は、入射電子の有する初期位相φini
が１２〜１７°の範囲にある場合の出射電子数の位相分
布を示す。位相分布の２σは１°以下であり、パルス幅
約５ｐｓのパルス状電子ビームを加速することにより、
パルス幅１ｐｓ以下の電子ビームを得られることがわか
る。
が１２〜１７°の範囲にある場合の出射電子数の位相分
布を示す。位相分布の２σは１°以下であり、パルス幅
約５ｐｓのパルス状電子ビームを加速することにより、
パルス幅１ｐｓ以下の電子ビームを得られることがわか
る。
【００２９】このように、本実施例のパルス状電子ビー
ムの加速圧縮装置を用いることにより、パルス状電子ビ
ームのエネルギを増加させつつ、同時にパルス幅を圧縮
することが可能になる。また、入射電子ビームのパルス
幅が数ｐｓ程度まで短くなっても、パルス幅圧縮効果を
得ることができる。なお、実施例によるパルス状電子ビ
ームの加速圧縮装置により得られた極短パルス電子ビー
ムを、さらに磁気圧縮装置により磁気的に圧縮してもよ
い。
ムの加速圧縮装置を用いることにより、パルス状電子ビ
ームのエネルギを増加させつつ、同時にパルス幅を圧縮
することが可能になる。また、入射電子ビームのパルス
幅が数ｐｓ程度まで短くなっても、パルス幅圧縮効果を
得ることができる。なお、実施例によるパルス状電子ビ
ームの加速圧縮装置により得られた極短パルス電子ビー
ムを、さらに磁気圧縮装置により磁気的に圧縮してもよ
い。
【００３０】上記実施例では、レーストラック型のマイ
クロトロンを用いた場合について説明したが、周回軌道
を描いて電子ビームを加速するものであれば、その他の
マイクロトロンを用いてもよい。
クロトロンを用いた場合について説明したが、周回軌道
を描いて電子ビームを加速するものであれば、その他の
マイクロトロンを用いてもよい。
【００３１】なお、電子ビームの加速を行うシクロトロ
ンにも、パルス状の電子ビームが入射する。しかし、シ
ンクロトロンでは、入射した電子は何百万回となく同一
の軌道を周回し加速される。このため、電子自身が前に
通過した時に誘起した場（ウィークフィールド）や磁石
等による磁場のゆらぎの影響を常に受けつづける。この
影響により、電子はシンクロトロン内を周回することに
より、入射時の記憶（ミッタンス）を失ってしまう。こ
れに対しマイクロトロンでは、周回数が高々数十回であ
り、しかも周回毎に軌道が変わるため、入射電子の記憶
を保持したまま加速される。このように、マイクロトロ
ンとシンクロトロンとは、その入射時の記憶の保持状態
に関して全く異なる性質を有する。
ンにも、パルス状の電子ビームが入射する。しかし、シ
ンクロトロンでは、入射した電子は何百万回となく同一
の軌道を周回し加速される。このため、電子自身が前に
通過した時に誘起した場（ウィークフィールド）や磁石
等による磁場のゆらぎの影響を常に受けつづける。この
影響により、電子はシンクロトロン内を周回することに
より、入射時の記憶（ミッタンス）を失ってしまう。こ
れに対しマイクロトロンでは、周回数が高々数十回であ
り、しかも周回毎に軌道が変わるため、入射電子の記憶
を保持したまま加速される。このように、マイクロトロ
ンとシンクロトロンとは、その入射時の記憶の保持状態
に関して全く異なる性質を有する。
【００３２】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マイクロトロンを用いて、パルス状電子ビームを加速
し、同時にそのパルス幅を圧縮することができる。ま
た、パルス状電子ビームが加速管に入射する時点におけ
る加速管内に発生する高周波電界の位相を制御すること
により、圧縮効果を高めることが可能になる。
マイクロトロンを用いて、パルス状電子ビームを加速
し、同時にそのパルス幅を圧縮することができる。ま
た、パルス状電子ビームが加速管に入射する時点におけ
る加速管内に発生する高周波電界の位相を制御すること
により、圧縮効果を高めることが可能になる。
【図１】本発明の実施例によるパルス状電子ビームの加
速圧縮装置の概略図である。
速圧縮装置の概略図である。
【図２】加速管の一部破断正面図である。
【図３】加速管に入射する電子数の初期位相に対する分
布を示すグラフ、及び出射電子数の位相分布を示すグラ
フである。
布を示すグラフ、及び出射電子数の位相分布を示すグラ
フである。
【図４】加速管に入射する電子の初期位相を変化させた
ときの、出射電子数の位相分布を示すグラフである。
ときの、出射電子数の位相分布を示すグラフである。
【図５】加速管に入射する電子ビームの初期位相を１０
〜２０°の範囲に限定したときの、出射電子数の位相分
布を示すグラフである。
〜２０°の範囲に限定したときの、出射電子数の位相分
布を示すグラフである。
【図６】加速管に入射する電子ビームの初期位相を１２
〜１７°の範囲に限定したときの、出射電子数の位相分
布を示すグラフである。
〜１７°の範囲に限定したときの、出射電子数の位相分
布を示すグラフである。
１ 電子軌道 １０ 偏向電磁石 １１ 加速管 １２ マイクロ波発生源 １３ 電子ビーム源 １４ 契機信号発生器 １５ 電磁石 １６ 取出管 ５０ 半波長空洞 ５１ １／４波長空洞 ５３ 連通空洞 ５４ 金属板 ５５ 導波管
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−77999（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−279100（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−239800（ＪＰ，Ａ) 特公 昭36−12375（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭36−9829（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭36−9826（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭38−20549（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 7/18
Claims (5)
- 【請求項１】 電子の周回軌道を画定し、該周回軌道の
一部に電子を加速するための高周波電界を発生する加速
管が配置されたマイクロトロンの該加速管にパルス状の
電子ビームを入射する工程と、 入射した電子ビームを前記電子軌道に沿って周回させな
がら前記加速管で加速しつつ、該電子ビームのパルス幅
を圧縮する工程と、 パルス幅の圧縮された前記電子ビームを前記電子軌道の
外に取り出す工程とを有する電子ビームの加速圧縮方
法。 - 【請求項２】 前記電子ビームを入射する工程におい
て、 前記加速管に余弦関数に従って変化する高周波電界を発
生させ、前記高周波電界の位相が１０〜２０度のときに
前記電子ビームを前記加速管に入射する請求項１に記載
の電子ビームの加速圧縮方法。 - 【請求項３】 電子の周回軌道を画定し、該周回軌道の
一部に電子を加速するための高周波電界を発生する加速
管が配置されたマイクロトロンと、 前記加速管内に高周波電界を発生するためのマイクロ波
を出力するマイクロ波発生源と、 前記加速管にパルス状の電子ビームを入射する電子ビー
ム源とを有し、 前記加速管に入射するパルス状の電子ビームと、前記マ
イクロ波とが、相互に同期している電子ビーム加速圧縮
装置。 - 【請求項４】 前記電子ビーム源が、外部から与えられ
る契機信号に同期してパルス状の電子ビームを放出し、 さらに、前記マイクロ波発生源から出力されるマイクロ
波の位相に同期して前記契機信号を出力する契機信号発
生源を有する請求項３に記載の電子ビーム加速圧縮装
置。 - 【請求項５】 前記加速管内に発生する高周波電界が余
弦関数に従って変化し、 前記契機信号発生源が、高周波電界の位相１０°〜２０
°のときに、前記パルス状の電子ビームが前記加速管に
入射するように前記契機信号を発生する請求項４に記載
の電子ビーム加速圧縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04652497A JP3201585B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 短パルス電子ビームの加速及び圧縮の方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04652497A JP3201585B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 短パルス電子ビームの加速及び圧縮の方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10241900A JPH10241900A (ja) | 1998-09-11 |
| JP3201585B2 true JP3201585B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=12749678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04652497A Expired - Fee Related JP3201585B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 短パルス電子ビームの加速及び圧縮の方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3201585B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111212512A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-05-29 | 陕西利友百辉科技发展有限公司 | 加速装置、辐照系统和高能电子制造设备及其使用方法 |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP04652497A patent/JP3201585B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10241900A (ja) | 1998-09-11 |
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