JP3332736B2 - 超伝導加速空洞装置 - Google Patents
超伝導加速空洞装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超伝導加速空洞装置
に関し、特にビーム加速を妨げる高調波の取出しを行う
超伝導加速空洞装置に関する。
に関し、特にビーム加速を妨げる高調波の取出しを行う
超伝導加速空洞装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超伝導加速空洞装置としては、例
えば図４に示すものが知られている。図中の符号１は、
超伝導加速空洞である。この超伝導加速空洞１の一端側
にはインプットカプラ２が連結され、このインプットカ
プラ２には導波管３が連結されている。前記超伝導加速
空洞１の他端側の下部には、高調波取出しカプラ４が連
結されている。前記高調波取出しカプラ４を設けるの
は、ビーム加速を妨げる高調波を取り除くためである。
前記超伝導加速空洞１、インプットカプラ２、高調波取
出しカプラ４は超伝導体で製作され、溶接等で一体化し
て液体ヘリウム槽５に収められている。前記高調波取出
しカプラ４は超伝導加速空洞１内に誘起された高調波を
超伝導加速空洞１の外に取り出す働きを有するもので、
高調波取出しカプラ４には長い導波管（高調波モード
用）６が連結されている。前記液体ヘリウム槽５の外側
には、窒素シールド板７が設けられている。前記液体ヘ
リウム槽５は、真空槽８により囲まれている。なお、図
中の符号９は電子ビーム又は荷電粒子を、符号10は電磁
波（基本モード）を夫々示す。つまり、図４の装置は、
高調波取出しカプラ４によって取り出した高調波を真空
槽８の外部へ伝送した後、熱に変換して放熱する構造の
ものである。
えば図４に示すものが知られている。図中の符号１は、
超伝導加速空洞である。この超伝導加速空洞１の一端側
にはインプットカプラ２が連結され、このインプットカ
プラ２には導波管３が連結されている。前記超伝導加速
空洞１の他端側の下部には、高調波取出しカプラ４が連
結されている。前記高調波取出しカプラ４を設けるの
は、ビーム加速を妨げる高調波を取り除くためである。
前記超伝導加速空洞１、インプットカプラ２、高調波取
出しカプラ４は超伝導体で製作され、溶接等で一体化し
て液体ヘリウム槽５に収められている。前記高調波取出
しカプラ４は超伝導加速空洞１内に誘起された高調波を
超伝導加速空洞１の外に取り出す働きを有するもので、
高調波取出しカプラ４には長い導波管（高調波モード
用）６が連結されている。前記液体ヘリウム槽５の外側
には、窒素シールド板７が設けられている。前記液体ヘ
リウム槽５は、真空槽８により囲まれている。なお、図
中の符号９は電子ビーム又は荷電粒子を、符号10は電磁
波（基本モード）を夫々示す。つまり、図４の装置は、
高調波取出しカプラ４によって取り出した高調波を真空
槽８の外部へ伝送した後、熱に変換して放熱する構造の
ものである。
【０００３】こうした装置において、電子ビーム９が超
伝導加速空洞１を通過する際、加速モードでない高調波
モードが発生する。高調波モードは電子ビーム９の加速
を妨げ、電子ビーム９の電流値を制限する。図６は、電
子ビーム９が空洞１を通過する際の特性図である。この
加速原理は次の通りである。即ち、ある特定の周波数
（共振周波数ｆ）の高周波を空洞内に投入すると、図６
（Ａ）の様に電界が生じる。ここで、ビーム加速に寄与
する軸上の電界は図６（Ｂ）のようになり、共振周波数
の逆数の周期で「＋→０→−→０→＋」というようにそ
の向きが変わる。そして、光速近くで飛んでくる電子ビ
ームが常に正の方向に電界による力を受ける様セル長
（ｌ）を ｌ＝ｃ（光速）×（１／２）・（１／ｆ0 ） としてやれば、連続的にビームを加速できる。但し、上
記式で、（１／２）・（１／ｆ0 ）は電界の正負が反転
する時間を示す。
伝導加速空洞１を通過する際、加速モードでない高調波
モードが発生する。高調波モードは電子ビーム９の加速
を妨げ、電子ビーム９の電流値を制限する。図６は、電
子ビーム９が空洞１を通過する際の特性図である。この
加速原理は次の通りである。即ち、ある特定の周波数
（共振周波数ｆ）の高周波を空洞内に投入すると、図６
（Ａ）の様に電界が生じる。ここで、ビーム加速に寄与
する軸上の電界は図６（Ｂ）のようになり、共振周波数
の逆数の周期で「＋→０→−→０→＋」というようにそ
の向きが変わる。そして、光速近くで飛んでくる電子ビ
ームが常に正の方向に電界による力を受ける様セル長
（ｌ）を ｌ＝ｃ（光速）×（１／２）・（１／ｆ0 ） としてやれば、連続的にビームを加速できる。但し、上
記式で、（１／２）・（１／ｆ0 ）は電界の正負が反転
する時間を示す。
【０００４】また、従来、例えば図５に示す構成の超伝
導加速空洞装置が知られている。図中の符号11は、高調
波吸収体を示す。図５の装置では、超伝導加速空洞１の
他端側の上部に高調波取出しカプラ４が連結され、この
高調波取出しカプラ４に前記高調波吸収体11が連結され
ている。つまり、図５の装置は、高調波を超伝導加速空
洞１の外の液体ヘリウム槽５へ送り、液体ヘリウムの潜
熱を利用して放熱する構造のものである。
導加速空洞装置が知られている。図中の符号11は、高調
波吸収体を示す。図５の装置では、超伝導加速空洞１の
他端側の上部に高調波取出しカプラ４が連結され、この
高調波取出しカプラ４に前記高調波吸収体11が連結され
ている。つまり、図５の装置は、高調波を超伝導加速空
洞１の外の液体ヘリウム槽５へ送り、液体ヘリウムの潜
熱を利用して放熱する構造のものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超伝導加速空洞装置によれば、以下に述べる問題点を有
する。 (1) 図４の装置の場合、長い導波管６を用いて高調波を
空洞外の大気中へ放熱していたが、これでは構造が複雑
になるという欠点がある。また、有効加速長を大きくす
る目的で超伝導加速空洞１を多連化して長くすると、イ
ンプットカプラ２側にエネルギの集中しやすいモードの
取り出しが困難となる。
超伝導加速空洞装置によれば、以下に述べる問題点を有
する。 (1) 図４の装置の場合、長い導波管６を用いて高調波を
空洞外の大気中へ放熱していたが、これでは構造が複雑
になるという欠点がある。また、有効加速長を大きくす
る目的で超伝導加速空洞１を多連化して長くすると、イ
ンプットカプラ２側にエネルギの集中しやすいモードの
取り出しが困難となる。
【０００６】(2) 図５の装置の場合、超伝導加速空洞１
を冷却するための液体ヘリウムへのの侵入熱量が増加
し、液体ヘリウムの消費量が増大するという欠点があ
る。本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、
簡単な構造で、かつビーム加速を妨げる高調波を効率良
く取り除いてビーム電流を大きくでき、更に運転経費を
低減できる超伝導加速空洞装置を提供することを目的と
する。
を冷却するための液体ヘリウムへのの侵入熱量が増加
し、液体ヘリウムの消費量が増大するという欠点があ
る。本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、
簡単な構造で、かつビーム加速を妨げる高調波を効率良
く取り除いてビーム電流を大きくでき、更に運転経費を
低減できる超伝導加速空洞装置を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、超伝
導加速空洞と、前記超伝導加速空洞の一端側に連結され
たインプットカプラと、前記超伝導加速空洞の他端側に
連結された高調波取出しカプラと、前記超伝導加速空
洞、インプットカプラ及び高調波取出しカプラを収容す
る液体ヘリウム槽と、前記インプットカプラに連結され
た導波管と、前記液体ヘリウム槽の外側に配置された窒
素シールド板と、前記高調波取出しカプラの近くの前記
窒素シールド板に固定され、前記高調波取出しカプラか
ら取り出された高調波を吸収する高調波吸収体と、前記
超伝導加速空洞、インプットカプラ、高調波取出しカプ
ラ、液体ヘリウム槽、導波管、窒素シールド板及び高調
波吸収体を収容する真空槽とを具備することを特徴とす
る超伝導加速空洞装置である。
導加速空洞と、前記超伝導加速空洞の一端側に連結され
たインプットカプラと、前記超伝導加速空洞の他端側に
連結された高調波取出しカプラと、前記超伝導加速空
洞、インプットカプラ及び高調波取出しカプラを収容す
る液体ヘリウム槽と、前記インプットカプラに連結され
た導波管と、前記液体ヘリウム槽の外側に配置された窒
素シールド板と、前記高調波取出しカプラの近くの前記
窒素シールド板に固定され、前記高調波取出しカプラか
ら取り出された高調波を吸収する高調波吸収体と、前記
超伝導加速空洞、インプットカプラ、高調波取出しカプ
ラ、液体ヘリウム槽、導波管、窒素シールド板及び高調
波吸収体を収容する真空槽とを具備することを特徴とす
る超伝導加速空洞装置である。
【０００８】本願第２の発明は、超伝導加速空洞と、前
記超伝導加速空洞の一端側に連結されたインプットカプ
ラと、前記超伝導加速空洞の他端側に連結された第１高
調波取出しカプラと、前記インプットカプラの下に該イ
ンプットカプラと一体化して取り付けられた第２高調波
取出しカプラと、前記超伝導加速空洞、インプットカプ
ラ及び第１・第２高調波取出しカプラを収容する液体ヘ
リウム槽と、前記インプットカプラ、第１・第２高調波
取出しカプラに夫々連結された導波管と、前記液体ヘリ
ウム槽の外側に配置された窒素シールド板と、前記超伝
導加速空洞、インプットカプラ、第１・第２高調波取出
しカプラ、液体ヘリウム槽、導波管及び窒素シールド板
を収容する真空槽とを具備することを特徴とする超伝導
加速空洞装置である。
記超伝導加速空洞の一端側に連結されたインプットカプ
ラと、前記超伝導加速空洞の他端側に連結された第１高
調波取出しカプラと、前記インプットカプラの下に該イ
ンプットカプラと一体化して取り付けられた第２高調波
取出しカプラと、前記超伝導加速空洞、インプットカプ
ラ及び第１・第２高調波取出しカプラを収容する液体ヘ
リウム槽と、前記インプットカプラ、第１・第２高調波
取出しカプラに夫々連結された導波管と、前記液体ヘリ
ウム槽の外側に配置された窒素シールド板と、前記超伝
導加速空洞、インプットカプラ、第１・第２高調波取出
しカプラ、液体ヘリウム槽、導波管及び窒素シールド板
を収容する真空槽とを具備することを特徴とする超伝導
加速空洞装置である。
【０００９】（作用）本願第１の発明においては、導波
管を通して窒素シールド板へ放熱するので、(1) 構造が
簡単になる、(2) 放熱する箇所をＬＨｅからＬＮ2 へ変
えるため運転経費が下がる等の効果を有する。
管を通して窒素シールド板へ放熱するので、(1) 構造が
簡単になる、(2) 放熱する箇所をＬＨｅからＬＮ2 へ変
えるため運転経費が下がる等の効果を有する。
【００１０】本願第２の発明においては、高調波取出し
カプラを超伝導加速空洞の両側に取り付けるため、荷電
粒子ビームによって誘起される高調波を効率良く取り出
すことができる。また、荷電粒子ビームの加速を妨げる
高調波が効率良く取り出せることにより、加速ビーム電
流の大きな加速器システムを実現できる。
カプラを超伝導加速空洞の両側に取り付けるため、荷電
粒子ビームによって誘起される高調波を効率良く取り出
すことができる。また、荷電粒子ビームの加速を妨げる
高調波が効率良く取り出せることにより、加速ビーム電
流の大きな加速器システムを実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図を参
照して説明する。 （実施例１）図１を参照する。図中の符号21は、超伝導
加速空洞である。この超伝導加速空洞21の一端側にはイ
ンプットカプラ22が連結され、このインプットカプラ22
には導波管23ａが連結されている。前記超伝導加速空洞
21の他端側の下部には、高調波取出しカプラ24が連結さ
れている。ここで、高調波取出しカプラ24は、導波管23
ｂを介して高調波を後記窒素シールド板の高調波吸収体
に送り、熱に変換した後、放熱する働きを有する。前記
超伝導加速空洞21、インプットカプラ22、高調波取出し
カプラ24はＮｂ材等の超伝導体で製作され、溶接等で一
体化して液体ヘリウム槽（ＬＨｅ槽）25に収められてい
る。前記高調波取出しカプラ24は、超伝導加速空洞21内
に誘起された高調波を超伝導加速空洞21の外に取り出す
働きを有するものである。
照して説明する。 （実施例１）図１を参照する。図中の符号21は、超伝導
加速空洞である。この超伝導加速空洞21の一端側にはイ
ンプットカプラ22が連結され、このインプットカプラ22
には導波管23ａが連結されている。前記超伝導加速空洞
21の他端側の下部には、高調波取出しカプラ24が連結さ
れている。ここで、高調波取出しカプラ24は、導波管23
ｂを介して高調波を後記窒素シールド板の高調波吸収体
に送り、熱に変換した後、放熱する働きを有する。前記
超伝導加速空洞21、インプットカプラ22、高調波取出し
カプラ24はＮｂ材等の超伝導体で製作され、溶接等で一
体化して液体ヘリウム槽（ＬＨｅ槽）25に収められてい
る。前記高調波取出しカプラ24は、超伝導加速空洞21内
に誘起された高調波を超伝導加速空洞21の外に取り出す
働きを有するものである。
【００１２】前記高調波取出しカプラ24の先端には、導
波管23ｂを介して高調波吸収体26が連結されている。こ
の高調波吸収体26は、前記ＬＨｅ槽25の外側に配置され
た窒素シールド板27に固定されている。この窒素シール
ド板27は、両端が閉じた円筒形状になっている。前記超
伝導加速空洞21、インプットカプラ22、導波管23ａ，23
ｂ、高調波取出しカプラ24、ＬＨｅ槽25、高調波吸収体
26及び窒素シールド板27は、真空槽28により囲まれてい
る。なお、図中の符号29は電子ビーム（又は荷電粒子）
を、符号30は電磁波（基本モード）を夫々示す。
波管23ｂを介して高調波吸収体26が連結されている。こ
の高調波吸収体26は、前記ＬＨｅ槽25の外側に配置され
た窒素シールド板27に固定されている。この窒素シール
ド板27は、両端が閉じた円筒形状になっている。前記超
伝導加速空洞21、インプットカプラ22、導波管23ａ，23
ｂ、高調波取出しカプラ24、ＬＨｅ槽25、高調波吸収体
26及び窒素シールド板27は、真空槽28により囲まれてい
る。なお、図中の符号29は電子ビーム（又は荷電粒子）
を、符号30は電磁波（基本モード）を夫々示す。
【００１３】上記実施例１に係る超伝導加速空洞装置に
よれば、高調波取出しカプラ24から取り出された高調波
を吸収する高調波吸収体26を、高調波取出しカプラ24の
近くの窒素シールド板27に固定した構成になっているた
め、高調波取出しカプラ24から導波管23ｂを介して高調
波を窒素シールド板27に固定された高調波吸収体26に送
り、熱に変換した後、放熱することができる。従って、
ＬＨｅ槽25への熱負荷を小さくでき、ＬＨｅの消費量が
減り、運転経費の軽減を計ることができる。
よれば、高調波取出しカプラ24から取り出された高調波
を吸収する高調波吸収体26を、高調波取出しカプラ24の
近くの窒素シールド板27に固定した構成になっているた
め、高調波取出しカプラ24から導波管23ｂを介して高調
波を窒素シールド板27に固定された高調波吸収体26に送
り、熱に変換した後、放熱することができる。従って、
ＬＨｅ槽25への熱負荷を小さくでき、ＬＨｅの消費量が
減り、運転経費の軽減を計ることができる。
【００１４】（実施例２）図２及び図３（Ａ），（Ｂ）
を参照する。ここで、図２は超伝導加速空洞装置の全体
図、図３（Ａ）は同装置のインプットカプラ一体型高調
波取出しカプラの正面図、図３（Ｂ）は同カプラの側面
図を示す。また、、図１と同部材は同符号を付して説明
を省略する。
を参照する。ここで、図２は超伝導加速空洞装置の全体
図、図３（Ａ）は同装置のインプットカプラ一体型高調
波取出しカプラの正面図、図３（Ｂ）は同カプラの側面
図を示す。また、、図１と同部材は同符号を付して説明
を省略する。
【００１５】図中の符号41ａは、実施例１と同様に超伝
導加速空洞21の他端側に連結された第１高調波取出しカ
プラである。また、符号41ｂは、インプットカプラ22の
下に該インプットカプラ22と一体化して取り付けられた
第２高調波取出しカプラである。前記第１・第２高調波
取出しカプラ41ａ，41ｂには、夫々長い導波管42ａ，42
ｂが連結されている。前記超伝導加速空洞21、インプッ
トカプラ22、導波管23ａ，42ａ，42ｂ、高調波取出しカ
プラ41ａ，41ｂ、ＬＨｅ槽25及び窒素シールド板27は、
真空槽28により囲まれている。なお、図中の43は、電磁
波（高調波モード）を示す。
導加速空洞21の他端側に連結された第１高調波取出しカ
プラである。また、符号41ｂは、インプットカプラ22の
下に該インプットカプラ22と一体化して取り付けられた
第２高調波取出しカプラである。前記第１・第２高調波
取出しカプラ41ａ，41ｂには、夫々長い導波管42ａ，42
ｂが連結されている。前記超伝導加速空洞21、インプッ
トカプラ22、導波管23ａ，42ａ，42ｂ、高調波取出しカ
プラ41ａ，41ｂ、ＬＨｅ槽25及び窒素シールド板27は、
真空槽28により囲まれている。なお、図中の43は、電磁
波（高調波モード）を示す。
【００１６】実施例２によれば、超伝導加速空洞21の他
端側に第１高調波取出しカプラ41ａを連結するととも
に、超伝導加速空洞21の一端側のインプットカプラ22の
下にも第２高調波取出しカプラ41ｂを取り付けた構成に
なっているため、ビーム加速を妨げる高調波が効率良く
取り除け、ビーム電流を大きくできる。
端側に第１高調波取出しカプラ41ａを連結するととも
に、超伝導加速空洞21の一端側のインプットカプラ22の
下にも第２高調波取出しカプラ41ｂを取り付けた構成に
なっているため、ビーム加速を妨げる高調波が効率良く
取り除け、ビーム電流を大きくできる。
【００１７】また、インプットカプラ22側の第２高調波
取出カプラ41ｂはマイクロ波のカットオフの特性を生か
してインプットカプラ22と一体構造としているため、別
々に取り付ける場合に比較してシステム全体を小さくす
ることができる。従って、全長に占めるビーム加速寄与
分の割合を大きくすることが可能となる。
取出カプラ41ｂはマイクロ波のカットオフの特性を生か
してインプットカプラ22と一体構造としているため、別
々に取り付ける場合に比較してシステム全体を小さくす
ることができる。従って、全長に占めるビーム加速寄与
分の割合を大きくすることが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
簡単な構造で、かつビーム加速を妨げる高調波を効率良
く取り除いてビーム電流を大きくでき、もって加速ビー
ム電流の大きな加速器システムを実現でき、更に運転経
費を低減できる超伝導加速空洞装置を提供できる。
簡単な構造で、かつビーム加速を妨げる高調波を効率良
く取り除いてビーム電流を大きくでき、もって加速ビー
ム電流の大きな加速器システムを実現でき、更に運転経
費を低減できる超伝導加速空洞装置を提供できる。
【図１】本発明の実施例１に係る超伝導加速空洞装置の
説明図。
説明図。
【図２】本発明の実施例２に係る超伝導加速空洞装置の
説明図。
説明図。
【図３】図２の超伝導加速空洞装置のインプットカプラ
一体型高調波取出しカプラの説明図であり、図３（Ａ）
は該カプラの正面図、図３（Ｂ）は側面図。
一体型高調波取出しカプラの説明図であり、図３（Ａ）
は該カプラの正面図、図３（Ｂ）は側面図。
【図４】従来の超伝導加速空洞装置の説明図。
【図５】従来のその他の超伝導加速空洞装置の説明図。
【図６】電子ビームが超伝導加速空洞を通過する際の特
性図であり、図６（Ａ）は電界の動きを示す説明図、図
６（Ｂ）は電界の分布図。
性図であり、図６（Ａ）は電界の動きを示す説明図、図
６（Ｂ）は電界の分布図。
21…超伝導加速空洞、 22…インプットカプラ、 23ａ，23ｂ，41ａ，41ｂ…導波管、 24，42ａ，42ｂ…高調波取出しカプラ、 25…液体ヘリウム槽、 26…高周波吸収体、 27…窒素シールド板、 28…真空槽、 29…電子ビーム（又は荷電粒子）、 30，43…電磁波。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−266996（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−47497（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−326500（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−330799（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−250298（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−69900（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−55700（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−29697（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−199297（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−245200（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−245199（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−245198（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 7/20
Claims (2)
- 【請求項１】 超伝導加速空洞と、前記超伝導加速空洞
の一端側に連結されたインプットカプラと、前記超伝導
加速空洞の他端側に連結された高調波取出しカプラと、
前記超伝導加速空洞、インプットカプラ及び高調波取出
しカプラを収容する液体ヘリウム槽と、前記インプット
カプラに連結された導波管と、前記液体ヘリウム槽の外
側に配置された窒素シールド板と、前記高調波取出しカ
プラの近くの前記窒素シールド板に固定され、前記高調
波取出しカプラから取り出された高周波を吸収する高調
波吸収体と、前記超伝導加速空洞、インプットカプラ、
高調波取出しカプラ、液体ヘリウム槽、導波管、窒素シ
ールド板及び高調波吸収体を収容する真空槽とを具備す
ることを特徴とする超伝導加速空洞装置。 - 【請求項２】 超伝導加速空洞と、前記超伝導加速空洞
の一端側に連結されたインプットカプラと、前記超伝導
加速空洞の他端側に連結された第１高調波取出しカプラ
と、前記インプットカプラの下に該インプットカプラと
一体化して取り付けられた第２高調波取出しカプラと、
前記超伝導加速空洞、インプットカプラ及び第１・第２
高調波取出しカプラを収容する液体ヘリウム槽と、前記
インプットカプラ、第１・第２高調波取出しカプラに夫
々連結された導波管と、前記液体ヘリウム槽の外側に配
置された窒素シールド板と、前記超伝導加速空洞、イン
プットカプラ、第１・第２高調波取出しカプラ、液体ヘ
リウム槽、導波管及び窒素シールド板を収容する真空槽
とを具備することを特徴とする超伝導加速空洞装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20034396A JP3332736B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 超伝導加速空洞装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20034396A JP3332736B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 超伝導加速空洞装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050499A JPH1050499A (ja) | 1998-02-20 |
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