JP3416924B2 - サイクロトロンのイオン引出部及びその調整方法 - Google Patents

サイクロトロンのイオン引出部及びその調整方法

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    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
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    • H05H13/00Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サイクロトロンに
おけるイオン引出部の構造に関し、特にイオン源コーン
の移動操作により、イオン引き出し電極の開口を移動さ
せて所望イオン毎の最適位置に開口を配置することがで
きるようにしたサイクロトロンのイオン引出部に係るも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来のサイクロトロンにおけるイオン引
出部を図4ないし図7に示す。一般に、従来のサイクロ
トロンにおけるイオン引出部には、イオンの吹き出し口
22aを有するイオン源コーン22と、イオン引出用の
開口21aを有するイオン引き出し電極21(以下「プ
ラー」と称する。)とを具備している。プラー21は、
その開口21aをイオン源コーン22のイオンの吹き出
し口22aに対向させてディー23に固定されている。
イオン源コーン22とプラー21との間には、同位相、
同周波数の高周波電圧が印加され、イオン源コーン22
のプラズマ室22b内に発生しているイオンが、電気力
で吹き出し口22aからプラー21側へ矢線Aのように
引き出される。この場合、イオン源コーン22のフラッ
ト面22cとプラー21の対向面21bとの間に形成さ
れる電気力線B(図7)が互いに平行で、対向面21b
に垂直であることが望ましい。サイクロトロンでは、各
種元素のイオンを加速するが、元素によってイオンの質
量、電荷が異なるのに伴い、適正加速電圧、イオンの適
正出発位置(吹き出し口22aの位置)、イオン源コー
ン22とプラー21との適正相対位置が異なる。従っ
て、加速イオンによって、その都度加速電圧を変えて適
正電圧に設定し、またイオン源コーン22のイオンの吹
き出し口22aの位置及びこれとプラー21との相対位
置を変えて適正位置に設定する必要がある。イオンの吹
き出し口22aの位置や、これとプラー21との相対位
置が不適正であると、加速イオンは、数ターンのうちに
加速軌道が歪んだり、加速位相がずれたりして加速の継
続が不能になり、又は磁極の軸方向に発散が生じて消滅
したりする。このため、従来から、イオン源コーン22
だけは、サイクロトロンの真空を破ることなく、外部か
ら移動できるような構造になっており、またイオン源コ
ーン22の移動に対応できるように、プラー21のイオ
ン引出し用開口21aが広く形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のサイクロト
ロンのイオン引出部においては、プラー21は、外部か
らの遠隔操作等により任意位置に移動させることができ
るような構造にはなっていない。プラー21の位置を変
えるためには、その都度主電磁石を分解してディー23
を露出させ、プラー21の取付け換えをするしか方法が
ない。この場合にはその都度装置の真空を破る必要があ
るが、これは装置の正常維持の上で極めて不都合であ
る。イオン源コーン22の移動に対応すべくプラー21
のイオン引出口21aを広くすると、図7に示すよう
に、電気力線Bの互いの平行性とプラーの端面21bに
対する垂直性が乱れ、イオンの第1回加速に極めて悪い
影響を及ぼすという問題点がある。従って、本発明は、
サイクロトロンのイオン引出部におけるプラーのイオン
引出開口の位置をイオン源コーンの移動に対応して、外
部から簡単に移動操作することができる簡易な構造と、
これによるイオン源コーンとプラーとの相対位置の簡易
な調整方法を提供することを課題としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決するため、従来と同様に、イオン吹き出し口
2aを有するイオン源コーン2を、サイクロトロンの外
部から移動操作可能に取付ける。プラー1の開口1a
は、移動自在に設けた開口部材5上に形成し、イオン源
コーン2には、操作突部2dを設け、その移動途上にお
いて、操作突部2dを開口部材5に当接させて、開口部
材5を移動できるようにする。そして、イオン源コーン
2の移動操作によって、プラー1の開口1aの位置を変
更し、各加速イオンに最適の位置に配置できるように構
成した。
【0005】サイクロトロンによるイオン加速に当た
り、加速対象である元素のイオンに対応して、イオン源
コーン2の位置を、そのイオンに特有の適正位置に設定
するために、真空環境の外部から、所要の操作を行っ
て、イオン源コーン2を移動調整する。プラー1のイオ
ン引出用開口1aも、イオン源コーン2のイオン吹き出
し口2aに対向した適正位置に配置する。開口1aの移
動操作は、イオン源コーン2の操作突部2dをプラー1
の開口部材5に当接させた状態で、イオン源コーン2を
移動させ、操作突部2dを介して開口部材5を移動させ
ることにより行う。既知である適正なイオン吹き出し口
2aの位置に対応させて、イオン引き出し開口1aを適
正位置に配置してから、イオン源コーン2をその適正位
置に配置する。イオン源コーン2は、サイクロトロンの
真空を破ることなく、外部から移動操作することができ
るので、プラー1の開口部材5も、同様に真空を破るこ
となく、外部から移動操作することができる。従来から
広く用いられている周知のイオン源コーンの移動操作機
構を採用するだけで、別にプラー1の移動操作機構を設
けることなく、簡単にイオン源コーン2とプラー1との
相対位置の調整機構を構成することができる。プラー1
の開口部材5を移動操作できるので、開口1aを必要最
小限の縦幅にし、イオン源コーン2と開口部材5との間
の電気力線の互いの平行性とプラー1の対向面に対する
垂直性が乱れない範囲に、開口1aを配置することがで
き、イオンの第1回加速を良好に行うことができる。
【0006】
【実施形態】図面を参照して本発明の一実施形態を説明
する。図1はサイクロトロンにおけるイオン引出部の平
面図、図2はプラーの正面図、図3は図1におけるIII
−III断面図である。
【0007】図1ないし3において、1はプラーで、イ
オン源コーン2のイオン吹き出し口2aに開口1aを対
向させて、ディー3に取付けられている。開口1aの幅
は、イオン源コーン2とプラー1との間の電気力線の互
いの平行性とプラー1の対向面に対する垂直性が乱れな
い範囲に対応させて、比較的狭く設定されている。
【0008】プラー1は、矩形の枠体4と、この枠体4
に、あり差し式に摺動自在に板状の開口部材5がはめこ
まれている。開口1aは、この開口部材5の中央部に設
けられている。従って、プラー1における開口1aの位
置は、開口部材5と共に移動することができる。
【0009】イオン源コーン2は、少なくとも移動ライ
ンCに沿って、Dの範囲で移動自在であり、また軸周り
に回転自在である。イオン源コーン2は、サイクロトロ
ンの真空環境の外側から、真空を破ることなく移動、回
転の操作をすることができるようになっている。この点
は、従来のイオン源コーンと同様であるから、具体的取
付け構造については説明を省略する。イオン源コーン2
は、従来のものと同様、イオン吹き出し口2a、プラズ
マ室2b、フラット面2cを備えるほか、イオン吹き出
し口2aの反対側に突出する操作突部2dを備えてい
る。操作突部2dは、イオン源コーン2を運転位置から
反転させた図1の仮想線の位置で、プラー1の開口部材
5の端面に当接することができる。そして、イオン源コ
ーン2を移動ラインCに沿って移動させるときに、操作
突部2dで開口部材5を押して、これを所望の位置まで
移動させることができる。
【0010】本発明のイオン引出部を適用したサイクロ
トロンでイオン加速を行う場合には、加速対象である元
素のイオンに対応して、イオン源コーン2の位置及びそ
れとプラー1との相対位置を、そのイオンに特有の適正
位置に設定する。この位置設定は、真空環境の外部か
ら、所要の操作を行って、イオン源コーン2を移動させ
ることにより行う。イオン源コーン2は、図1にD,C
で示す範囲を包含する所定の領域を移動させ、また回転
させることによって位置調整を行う。プラー1の開口部
材5を移動調整する場合には、まず、イオン源コーン2
をプラー1の開口部材5の一端側に持ち来し、これを軸
周りに回転させて、操作突部2dを開口部材5側に向
け、これを開口部材5の縁に当接させる。次いで、この
状態で、イオン源コーン2を移動ラインC沿って移動さ
せながら、操作突部2dで開口部材5を押して所望位置
まで開口部材5を押し進める。イオン源コーン2の適正
位置は、加速対象である元素のイオンによって定まり、
既知であるから、その位置にあるイオン源コーン2のイ
オン吹き出し口2aに適合するように、プラー1のイオ
ン引き出し開口1aを配置する。イオン源コーン2は、
その後適正位置に配置する。イオン源コーン2は、サイ
クロトロンの真空を破ることなく、外部から移動操作す
ることができるので、プラー1の開口部材5も、同様に
真空を破ることなく、外部から移動操作することができ
る。プラー1の開口1aを移動操作できるので、その幅
を必要最小限に調整することができる。これにより、イ
オン源コーン2とプラー1との間の電気力線の互いの平
行性とプラー1に対する垂直性が確保されるので、イオ
ンの第1回加速に最適な位置に開口1aを配置し、イオ
ンの第1回加速を良好に行うことができる。
【0011】なお、本発明は図示の実施形態に限定され
るものではなく、例えば、操作突部2dの位置は、イオ
ン吹き出し口2aの反対側に限らないし、開口部材5に
当接できるものであれば、その形状も問わない。開口部
材5は板状のものに限らず、またその取付け構造も図示
のものに限定されず、種々の公知の構造を採用すること
ができる。
【0012】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、イオ
ン吹き出し口2aを有するイオン源コーン2を、サイク
ロトロンの外部から移動操作可能に取付け、プラー1に
は、開口1aを有する開口部材5を移動自在に設け、イ
オン源コーン2には、操作突部2dを設け、イオン源コ
ーン2の移動途上において、操作突部2dを開口部材5
に当接させて、開口部材5を移動できるように構成した
ため、イオン源コーン2の移動操作によって、プラー1
の開口1aの位置を変更し、各種加速イオンによって定
まるイオン源コーン2の位置に対応した最適位置に開口
1aを配置することができる。そして、これによってサ
イクロトロンのイオンの良好な第1回加速を実現するこ
とができる。プラー1は、外部からの特別の遠隔操作機
構を必要としないから、構造の複雑化、大型化、重量
化、コストアップをもたらすことがない等の効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るサイクロトロンにおけるイオン引
出部の平面図である。
【図2】本発明に係るプラーの正面図である。
【図3】図2におけるIII−III断面図である。
【図4】従来のサイクロトロンにおけるイオン引出部の
斜視図である。
【図5】従来のサイクロトロンにおけるイオン引出部の
平面図である。
【図6】従来のサイクロトロンにおけるイオン引出部の
平面図である。
【図7】従来のサイクロトロンにおけるイオン引出部の
平面図である。
【符号の説明】
1 プラー(イオン引き出し電極) 1a イオン引出用の開口 2 イオン源コーン 2a イオン吹き出し口 3 ディー 2d 操作突部 5 開口部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−31298(JP,A) 特開 平4−169041(JP,A) 特開 平6−68806(JP,A) 特開 昭52−14199(JP,A) 特開 平7−14534(JP,A) 特公 昭51−38038(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 13/00 H01J 27/18 H05H 7/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サイクロトロンに、外部から移動操作可
    能に取付けられ、イオン吹き出し口を有するイオン源コ
    ーンと、 このイオン源コーンのイオン吹き出し口に開口を対向さ
    せてディーに取付けられ、イオン吹き出し口からイオン
    を引き出すためにイオン源コーンとの間に電圧を印加さ
    れるイオン引き出し電極とを具備し、 このイオン引き出し電極の開口は、開口部材上に形成さ
    れ、この開口部材は、開口の位置を調整するために移動
    自在に設けられ、 前記イオン源コーンは、その移動途上において、前記開
    口部材に当接してこれを移動できる位置に、操作突部を
    有し、 前記イオン源コーンの移動操作によって、前記イオン引
    き出し電極の開口の位置が変更可能に構成されているこ
    とを特徴とするサイクロトロンのイオン引出部。
  2. 【請求項2】 前記イオン引き出し電極は、前記開口を
    囲む矩形の枠体を有し、前記開口部材は、矩形板状で、
    前記枠体に対して前記イオン源コーンの移動方向に沿っ
    て摺動自在に嵌合していることを特徴とする請求項1に
    記載のサイクロトロンのイオン引出部。
  3. 【請求項3】 サイクロトロンの真空を破ることなく、
    外部からの操作でイオン源コーンを移動させ、その移動
    途上において、移動自在に設けられたイオン引き出し電
    極の開口部材に、イオン源コーンの一部を当接させるこ
    とで、開口部材を所望位置に移動させ、適正位置に配置
    されたイオン源コーンのイオン吹き出し口に対向させて
    開口を配置することを特徴とするサイクロトロンのイオ
    ン引出部の調整方法。
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