JP4888503B2 - Hモードドリフトチューブ線形加速器用の加速空胴 - Google Patents
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Description
加速空胴には、更に排気口と、この排気口に接続された真空排気用ダクトとが設けられる。真空排気用ダクトには真空排気ポンプが接続され、この真空排気ポンプにより真空排気ダクトと排気口とを介して空胴内を真空に保つことができるようになっている。
本実施の形態に係るHモードドリフトチューブ線形加速器の加速空胴を図1と図2に示す。図1は本実施の形態1に係る加速空胴の断面を示している。図1(a)は加速空胴の中心軸を含む上下方向の断面を示し、図1(b)は加速空胴中心軸に直交する方向の断面を示す。図1(a)の上部に記載されている「A−A’断面」とは、右側の図中A−A’と記載された一点鎖線での断面であることを示し、図1(b)の上部に記載されている「B−B’断面」とは、図1(a)中B−B’と記載された一点鎖線での断面であることを示している。
排気口6は真空排気ダクト7の破線で示す内径範囲内に、且つ容器2の周方向で、リッジ3の両側にそれぞれ分割して設けられている。また、リッジ3の両側に設けられた排気口6はそれぞれ、空胴1の中心軸方向に更に複数の排気口に分割されており、排気口6の上記中心軸方向に隣り合う上記分割された排気口6間には容器2の内周方向に沿って、容器2の内壁面が残されている。この残された内壁面は、容器2の内壁面を流れる電流11の電流通路14を形成する。さらにリッジ3の下部は長さ方向全長にわたり容器2の内壁面と電気的接触面10を有するように取り付けてある。このリッジ3と排気口6との間にも容器2の内壁が空胴1の軸方向に沿って残されており、図2では、この部分を電流経路15として示している。この分割された排気口6は、真空排気ダクト6の内径範囲内に配置する必要があることから、その位置により異なる形状にしてある。図2の例では四角形と三角形にしたが、この形状に限定する必要はない。電流通路14が確保できれば、分割された排気口6の形状は自由である。なお、電流通路14の形状は、リッジ3への最短の電流通路となるように、容器2の周方向に沿った形状とするのが望ましい。
排気口6の存在により、従来はリッジ3は排気口6の範囲内で容器2の内壁面と電気的に非接触の状態になっていた。しかし、上記の通りリッジ3の両側に排気口6を分割したことによりリッジ3はその全長にわたり空胴1の容器2内壁面との間で電気的接触面10確保することが出来るようになった。これにより、全長にわたる電気的接触が確保できていない場合に比べて、内壁面電流11が、非接触部に配置されているドリフトチューブ5に至るまでの電流通路の抵抗値が減少する。これによりドリフトチューブ間の電場の不均一性が改善される。
Q値は次の式(1)で定義される。
Q=ω0W/P (1)
式(1)においてω0は共振角周波数、Wは空胴内に蓄積される電磁場のエネルギー、Pは空胴への供給電力である。分子は、容器2の内壁面での消費エネルギーが小さいほど大きくなる。すなわち、Q値が大きいほど、加速空胴壁面での消費電力が小さく、加速器として質のよいものといえる。上記の通り、本発明においては、リッジ3は、加速空胴の容器2内壁面と全面に渡り接しており、更に排気口6を空胴1の中心軸方向に複数に分割することにより、排気口6の存在による経路の迂回を従来よりも小さく抑えた。そのため電流通路抵抗が低減し、加速空胴壁面での消費電力が小さくなる。従って、Q値も改善される。このように、Q値の低下を抑えながら排気口を加速空胴の下面に設置することが可能となる。
本実施の形態に係る発明を図3に示す。
図3は加速空胴1の中心軸に直交する断面図である。図中、14はRFシール、その他は
図1、2と同様である。RFシール14は真空ダクト内の空胴1の外壁に設置し、空胴1の容器2内壁面と電気的に接続させておく(図ではこの電気的接続については省略した。)。このようにRFシールを設置することにより排気口6による電磁場の漏れを低減することが出来るのでQ値の低下を防ぐ同様の効果があると共に、高周波の真空ダクト内への流入を阻止する事ができるという効果もある。
なお、上記のようにRFシールを採用する場合は、このシール部が電流通路となるため、排気口6を空胴1の中心軸方向に分割する必要はない。
本実施の形態に係る発明を図4に示す。
図4は加速空胴1の中心軸に直交する断面図である。図中、14はRFシール、その他は
図1、2と同様である。実施の形態2と異なる点は、RFシール14を2分割し、容器2の周方向で、リッジ3の両側にそれぞれ配置した排気口6に対応して容器2内壁面上にそれぞれRFシールを設置したことである。このような配置により、排気口6による電磁場の漏れを低減することが出来るのでQ値の低下を防ぐ同様の効果があると共に、高周波の真空ダクト内への流入を阻止する事ができるという効果もある。
なお、上記のようにRFシールを採用する場合は、このシール部が電流通路となるため、排気口6を空胴1の中心軸方向に分割する必要はない。
本実施の形態に係る発明を図5に示す。
図5は、加速空胴1の中心軸に直交する断面図である。図中、71は真空排気ダクト7に接続した拡大ポートであり、その他は図1,2と同様である。拡大ポート71は、真空排気ポンプ8の排気効率を上げるために容器2と真空排気ダクト7との間に挿入したもので、真空排気ダクト7の径よりも大きい径を持つ。
Claims (6)
- 円筒状の導体であるドリフトチューブを、当該円筒中心軸を相互に一致させ、且つ隣り合うドリフトチューブ間を所定距離離して直線状に配置したドリフトチューブ群と、前記ドリフトチューブごとに取り付け、当該ドリフトチューブを支えるとともにドリフトチューブに電気的に接続された棒状導体であるステムと、前記中心軸方向に所定の長さを有する導体で、前記複数個のステムに対して、前記ドリフトチューブ取り付け端部とは異なる端部を固定すると共に前記ステムと電気的に接続された少なくとも1個のリッジと、円筒形状の内壁面を有し、その円筒形状の中心軸が前記ドリフトチューブ群の円筒中心軸と平行となるように、前記ドリフトチューブ群、前記リッジおよび上記ステムを収納するとともに、前記内壁面に真空排気用の排気口を有する容器とを備えたHモードドリフトチューブ線形加速器用の加速空胴であって、
前記少なくとも1個のリッジは、前記容器の内壁面下部に、当該リッジの長さ方向全長に渡り前記内壁面と電気的に接続するように設置され、
前記排気口は、前記容器下部内壁面に設置されたリッジに対して、前記容器の内壁面周方向に分割されたものであるHモードドリフトチューブ線形加速器用の加速空胴。 - 前記分割された排気口はそれぞれ前記ドリフトチューブの円筒中心軸方向に、更に複数に分割して配置されたものであることを特徴とする請求項1に記載のHモードドリフトチューブ線形加速器用の加速空胴。
- 前記ドリフトチューブの円筒中心軸方向に複数に分割された排気口の、隣り合う排気口の間に残存する前記容器内壁面形状は、当該円筒形状内壁面の円周方向に沿った形状を有するものであることを特徴とする請求項2に記載のHモードドリフトチューブ線形加速器用の加速空胴。
- 前記排気口と前記リッジとの間には、前記リッジの長さ方向に沿って前記容器内壁面を残したものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のHモードドリフトチューブ線形加速器用の加速空胴。
- 前記排気口位置で、前記加速空胴容器外壁面に、RFシールを設置するとともに、前記容器内壁面と前記RFシールとを電気的に接続したことを特徴とする上記1乃至4のいずれか1項に記載のHモードドリフトチューブ線形加速器用の加速空胴。
- 前記排気口の位置で、前記加速器空胴容器内壁面に、RFシールを設置するとともに、当該容器内壁面と前記RFシールとを電気的に接続したことを特徴とする上記1乃至4のいずれか1項に記載のHモードドリフトチューブ線形加速器用の加速空胴。
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