JP4513756B2 - 電磁波発生装置 - Google Patents
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Description
ベータトロン加速装置を利用した従来の電磁波発生装置では、共通リターンヨークに収束用磁極と加速用磁極を設けた構成や、加速用磁極と収束用磁極を別々に製作し組み合わせて構成した例がある(例えば、非特許文献1、図13・2、549頁)。この場合、収束用磁極を励磁する収束用コイルと加速用磁極を励磁する加速用コイルを共通としても良いが、入出射を正確に制御する必要が有る場合は、別々のコイルとしそれぞれ独立した収束用電源及び加速用電源を使用している。
図1及び図2は、この発明の実施の形態1の電磁波発生装置を図示するものであって、図1は水平断面図であり、図2は垂直断面図である。
図1に示すように、電子銃10の電子放出部11が真空チャンバー20内に設けられており、電子放出部11から真空チャンバー20内に電子ビーム30を放出する。放出された電子ビーム30は、収束用コイル40によって発生した収束用磁場により、図1に示す円形軌道を周回し、ターゲット50に衝突して電磁波を発生させる。
加速用磁極61は、その発生する磁場が主に電子ビーム30の加速に寄与する部分であり、加速用コイル70と収束用コイル40とにより励磁される。収束用磁極62は、電子ビーム30の回転軌道を維持し、かつ電子ビーム30を収束させる働きがあり、収束用コイル40によってのみ励磁される。リターンヨーク63は加速用磁極61及び収束用磁極62の磁力線を元に戻す経路となっている。
なお、図示していないが、電子銃10には電子銃用電源等が、真空チャンバー20には真空ポンプ等が、収束用コイル40にはこれを励磁する収束用電源等が付属している。
したがって、各磁極の対の間隔に比例した励磁電流が必要であり、各磁極の対の間隔が拡大するとそのまま供給電源の容量の増大をもたらす。
また、各磁極の対の間隔が大きくなると、次式で与えられるようにコイルの発熱増となる。
例えば、真空チャンバー20の外径が100mm、高さ20mmの小型器の場合、図5の構成では、加速用磁極61対の間隔及び収束用磁極62の対の間隔は、真空チャンバー20の高さに給電線80の幅を付加したものとなる。給電線80の直径は、被覆なども考慮すると2mm程度は必要となるので、図5のように左右両方向に1本ずつ取り出しても、各磁極の対の間隔は22mm必要となる。
これに対して、本発明の構成では、図2に示すように真空チャンバー20の高さぎりぎりまで磁極を近づけることができるので、各磁極の対の間隔は20mmとすることができる。前述の励磁電流の式(1)及びコイルの断面積(2)の式から、本発明によらない図5の場合に比較して、励磁電流が10%低減され、電磁石60の大きさを10%縮小することが可能である。
なお、加速用コイルへの給電線80を撚り線とすることで、外部磁場による加速用電源100の電圧変動に強くなるという効果が得られる。
図11に示したような円形断面の線材を使用した場合、所定の断面積を得る場合にコイルの設置面積が大きくなり、その結果、電磁石形状を拡大する必要が生じる。これに対して矩形の断面の線材を使用すれば、所定の断面積を得る場合にコイルの設置面積を最小にすることができ、電磁石60を最小に設計することができ、電磁波発生装置の省スペース化、電源の低コスト化、ランニングコストの低減の効果がある。
20 真空チャンバー
30 電子ビーム
40 収束用コイル
60 電磁石
61 加速用磁極
62 収束用磁極
63 リターンヨーク
70 加速用コイル
80 給電線
90 貫通孔
100 加速用電源
Claims (5)
- 内部を密閉して真空に保つ矩形断面の環状の真空チャンバー、
この真空チャンバーに電子ビームを放出する電子銃、
内側から順に円筒形の加速用磁極、矩形断面の環状の収束用磁極、矩形断面の環状のリターンヨークの3つを同心円状に配置して円盤状に構成して、前記真空チャンバーと中心軸を共有する位置で、前記真空チャンバの両側に対称に配置される1対の電磁石、
前記加速用磁極の周囲に巻かれて、前記加速用磁極を励磁する加速用コイル、
前記収束用磁極の周囲に巻かれて、前記収束用磁極を励磁する収束用コイル、
前記加速用磁極の中心軸に設けられた貫通孔、
及び、前記加速用コイルと、前記加速用コイルに電力を供給する加速用電源とを接続する給電線であって、前記貫通孔を通して取り出される給電線を備えたことを特徴とする電磁波発生装置。 - 貫通孔は加速用磁極のいずれか一方のみに設けられ、給電線の往路と復路とが共に同一の貫通孔を通して取り出されることを特徴とする請求項1に記載の電磁波発生装置。
- 加速用コイルの一方は内側から外側に巻かれ、他方は外側から内側にまかれて、双方の前記加速用コイルの線材の外側の端同士を結合し、それぞれの前記加速用コイルの内側の端に給電線と接続したことを特徴とする請求項1に記載の電磁波発生装置。
- 加速用コイルの線材の断面を矩形としたことを特徴とする請求項1に記載の電磁波発生装置。
- 給電線は撚り線であることを特徴とする請求項1に記載の電磁波発生装置。
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