JP6059847B2 - 同軸キャビティを有する電子加速器 - Google Patents
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Description
・端部において終端し、中間横断面にそって円周方向に形成され電子を通過させる複数の孔が形成されている2つの同軸円筒導体を有する共振キャビティ、
・電子ビームを発生し、キャビティの中間横断面の半径方向にそってキャビティ内に電子ビームを放出するように構成した電子源、
・共振キャビティに結合され、共振横断電界をキャビティ内に発生させるように構成され、中間横断面においてキャビティの角度的にシフトした直径に沿う順次軌道に沿って複数回加速するRF源、
・電子ビームがキャビティから外側に出射した際、電子ビームを曲げ戻すと共にキャビティの中心に向けて中間横断面にそって再入射させる偏向磁石、
・電子ビームの出力ポート。
電子ビームを発生して共振キャビティに垂直に入射させるように構成した電子源と、
共振キャビティに結合され、RFパワーを用いて公称RF周波数で共振キャビティを付勢すると共に共振キャビティ内に電界を発生させるように構成され、前記電子ビームの電子を複数回順次異なる軌道にそってキャビティ内で加速するRF源と、
電子ビームがキャビティの外側に出射した際、電子ビームを曲げ戻すと共にキャビティに向けて再入射させるように構成した少なくとも1つの偏向磁石とを備える電子加速器において、
前記RF源(50)は、RF発振器の出力部とRF増幅段の入力部との間にRF変調器を有し、オン状態とオフ状態との間で変化する前記RF変調器により、前記RF源(50)は、第1のパルス周波数(fRFP)、100%以下の第1のデューティサイクル(DC1)、及び第1のパルス期間(TP RFP)を有するパルス状のRFパワーにより前記共振キャビティを付勢することを特徴とする電子加速器を提供する。
・PRFはRFパワー(キャビティを付勢する)とする。
・URFは共振キャビティの内側円筒導体と外側円筒導体との間の加速電圧とする(電圧エンベロープ)。
・IBは電子源によりキャビティに放出されるビーム電流とする(ビーム電流が図4に示す微細構造を有する場合、電流エンベロープである)。
・PBは加速器の出力部における電子ビームのパワーとする。
・PRFtotはPRFとPBとの和であり、加速器により消費される全パワーを良好に示す。
・TPRFPは第1のパルス期間とする。
・fRFP第1のパルス周波数とする。
・TPBPは第2のパルス期間とする。
・fBPは第2の周波数とする。
ここで、Q=共振キャビティの線質係数
П=pi=3,1416....,
fRF=公称RF周波数。
PRFH=140KW
PBH=40KW
よって、PRFtot=180KW
実際的な例として、本発明による電子加速器を実現するために以下の値を選択することができる。
Claims (15)
- 外側導体(11)及び内側導体(12)を有する共振キャビティ(10)と、
電子ビーム(40)を発生して共振キャビティ(10)に入射させるように構成した電子源(20)と、
共振キャビティに結合され、RFパワーを用いてRF周波数(fRF)で共振キャビティを付勢すると共に共振キャビティ内に電界(E)を発生させるように構成され、前記電子ビーム(40)の電子を複数回順次異なる軌道にそってキャビティ内で加速するRF源(50)と、
電子ビーム(40)がキャビティ(10)の外側に出射した際、電子ビームを曲げ戻すと共にキャビティに向けて再入射させるように構成した少なくとも1つの偏向磁石とを備える電子加速器において
前記RF源(50)は、RF発振器の出力部とRF増幅段の入力部との間にRF変調器を有し、オン状態とオフ状態との間で変化する前記RF変調器により、前記RF源(50)は、第1のパルス周波数(fRFP)、100%以下の第1のデューティサイクル(DC1)、及び第1のパルス期間(TP RFP)を有するパルス状のRFパワーにより前記共振キャビティを付勢する
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項1に記載の電子加速器において、
前記外側導体(11)及び内側導体(12)は軸線Aを中心とする同軸円筒導体とし、両方の円筒導体は上側閉止部(13)及び下側閉止部(14)によりそれぞれ終端し、
前記電子源(20)は、電子ビーム(40)を共振キャビティ(10)の中間横断面(MP)内で半径方向にそって共振キャビティ(10)に放出するように構成され、
前記RF源(50)は、前記共振キャビティに共振横断電界(E)を発生し、電子ビーム(40)の電子を、前記中間横断面(MP)において外側円筒導体(11)の角度的にシフトした直径に基づく連続的な軌道に沿って複数回加速するように構成され、
前記少なくとも1つの偏向磁石は、電子ビーム(40)がキャビティ(10)の外側に出射した際この電子ビームを曲げ戻して、前記中間横断面(MP)にそって前記軸線Aに向けて再入射させるように構成されている
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項1又は2に記載の電子加速器において、
前記第1のデューティサイクル(DC1)は1%以上とした
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項3に記載の電子加速器において、
前記第1のデューティサイクル(DC1)は40%以下とした
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子加速器において、
前記第1のパルス周波数(fRFP)は10KHz以下とした
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項5に記載の電子加速器において、
前記第1のパルス周波数(fRFP)は、5Hz以上で3KHz以下とした
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電子加速器において、
前記電子源(20)はパルス状の電子ビーム(40)を共振キャビティ(10)に放出するように構成され、
前記パルス状の電子ビームは、第2のパルス周波数(fBP)、100%以下の第2のデューティサイクル(DC2)、及び第2のパルス期間(TPBP)を有し、
前記第2のパルス周波数(fBP)は公称RF周波数(fRF)以下とされている
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項7に記載の電子加速器において、
さらに、前記キャビティへの電子放出パルスを前記RFパワーのパルスに同期させる同期手段(60)を備える
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項7又は8に記載の電子加速器において、
前記第2のパルス期間(TPBP)は前記第1のパルス期間(TPRFP)内に時間的に位置する
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の電子加速器において、
前記公称RF周波数(fRF)は、50MHz以上であって500MHz以下とした
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の電子加速器において、
さらに、前記第1のパルス周波数(fRFP)を変化させる手段を備える
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項7乃至11のいずれか1項に記載の電子加速器において、
さらに、前記第2のパルス周波数(fBP)、を変化させる手段を備える
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の電子加速器において、
さらに、前記第1のデューティサイクル(DC1)を変化させる手段を備える
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項7乃至13のいずれか1項に記載の電子加速器において、
さらに、前記第2のデューティサイクル(DC2)を変化させる手段を備える
ことを特徴とする電子加速器。 - 請求項1乃至14のいずれか1項に記載の電子加速器を備える材料検出システム。
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