JP7324926B1

JP7324926B1 - 遮蔽容器

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Publication number: JP7324926B1
Application number: JP2022204458A
Authority: JP
Inventors: 恭胤高藤; 曉志良堂; 孝明田中
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Priority date: 2022-06-02
Filing date: 2022-12-21
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2042-06-02
Also published as: JP7371293B1; JP2023178188A; JP2023178213A

Abstract

【課題】プラズマ発生装置による周囲への悪影響を抑制することを課題とする。【解決手段】実施形態に係る遮蔽容器は、アーク放電によりプラズマを発生させる粒子加速ユニットを収容し、粒子加速ユニットから放出されるプラズマを遮蔽する遮蔽容器である。遮蔽容器の内壁には、それぞれの対向する面の一方の面にＮ極、他方の面にＳ極が現れるように着磁された磁石が配置されている。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、遮蔽容器に関する。

電極間に高電圧を印加して電極間にアーク放電を発生させることでプラズマを発生させる技術が開発されている。発生させたプラズマは、様々な用途で利用できる。例えば、発生させたプラズマは、医療関係に利用できる。また、発生させたプラズマを照射することで、物質を活性化することもできる。例えば、感冒薬のもととなる高麗ニンジンなどの素材にプラズマを照射することで、効能を高めることもできる。

特許第６７８８０７８号公報

物質にプラズマを照射する際には、プラズマ発生装置のプラズマ出力口を対象物に向けて、対象物にプラズマを照射する。対象物に照射されたプラズマは周囲に飛散する。また、プラズマ発生装置でプラズマを発生する際に電磁波が発生する。この飛散したプラズマおよび電磁波は、周囲に悪影響を及ぼす恐れがある。

本発明は、プラズマ発生装置による周囲への悪影響を抑制することを課題とする。

上記課題を解決するために、実施形態に係る遮蔽容器は、アーク放電によりプラズマを発生させる粒子加速ユニットを収容し、粒子加速ユニットから放出されるプラズマを遮蔽する遮蔽容器である。遮蔽容器の内壁には、それぞれの対向する面の一方の面にＮ極、他方の面にＳ極が現れるように着磁された磁石が配置されている。

実施形態に係る素粒子加速装置の斜視図である。実施形態に係る素粒子加速装置の断面図である。実施形態に係る粒子加速ユニットの斜視図である。図３のケースを省略して示す斜視図である。実施形態に係る粒子加速ユニットの断面図である。実施形態に係る粒子加速ユニットのキャップの底面図である。実施形態に係る粒子加速ユニットの第２磁石の底面図である。実施形態に係る粒子加速ユニットの電気配線について説明するための図である。実施形態に係る粒子加速ユニットの寸法の一例について説明するための図である。実施形態に係る遮蔽容器の遮蔽板について説明するための図である。実施形態に係る遮蔽容器に設けられたコイルについて説明するための図である。実施形態に係る遮蔽容器に設けられたコイルについて説明するための図である。実施形態に係る素粒子加速装置の動作について説明するための図である。実施形態に係る素粒子加速装置の動作について説明するための図である。

以下、本実施形態を、図面を用いて説明する。説明には、適宜、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を用いる。

図１は、実施形態に係る素粒子加速装置１の斜視図である。図２は、素粒子加速装置１の断面図である。素粒子加速装置１は、粒子加速ユニット２と粒子加速ユニット２を収容する遮蔽容器２００とを備えている。

図３は、実施形態に係る粒子加速ユニット２の斜視図である。粒子加速ユニット２は、プラズマ発生部１０と高圧電源３０を備えている。プラズマ発生部１０は、円筒形状のケース２０と、ケース２０に収容される第１電極１１を備えている。

図４は、プラズマ発生部１０を、ケース２０を省略して示す斜視図である。図５は、図３のＡＡ断面を示す断面図である。図４及び図５に示されるように、プラズマ発生部１０は、第１電極１１、第２電極１５、第１磁石１７、第２磁石１８、及びこれらが収容されるケース２０を有している。

図５に示されるように、ケース２０は、ケース本体２１とキャップ２２を有している。ケース本体２１は、上端部が閉塞され、下端部が開放された、ケーシングである。ケース本体２１の上面（－Ｘ側の面）の中央には、Ｘ軸方向に貫通する開口２１ｂが形成されている。ケース本体２１は、例えば、樹脂からなり、厚さが約４ｍｍ、Ｘ軸方向の寸法が約６０ｍｍ、内径が約４０ｍｍである。また、開口２１ｂの内径は、約５ｍｍである。

キャップ２２は、円形板状の部材である。キャップ２２は、外径がケース本体２１の外形と同等となるように形成され、ケース本体２１の＋Ｘ側の端部に固定される。キャップ２２は、例えば、樹脂からなる。図６は、キャップ２２の底面図である。図６に示されるように、キャップ２２は、中央部に開口２２ｂが形成され、開口２２ｂの周囲に複数の開口２２ｃが形成されている。例えば、開口２２ｂの内径は約５ｍｍであり、開口２２ｃの内径は３ｍｍである。

図５に戻り、第１電極１１は、長手方向をＸ軸方向とし、第１放電部１１ａ及び導電部１１ｂの２部分を有する部材である。導電部１１ｂは、下端部に雄ネジ部が形成されたＭ５サイズのボルトからなる。第１放電部１１ａは、直径が１ｍｍで、長さが１０ｍｍ程度の下端部が針のように鋭利な部材である。第１放電部１１ａは、その上端部が導電部１１ｂの下端に溶接されることで、導電部１１ｂと一体化されている。第１電極１１を構成する第１放電部１１ａ及び導電部１１ｂは、鉄、ステンレス鋼、タングステン、チタンなどを素材とする。

第１磁石１７は、円形板状の部材である。第１磁石１７の中央には、Ｘ軸方向に貫通する貫通孔１７ａが形成されている。第１磁石１７は、例えば、ネオジウム磁石などの磁力の強い磁石である。第１磁石１７は、厚さが約５ｍｍで外径が約３０ｍｍである。また、貫通孔１７ａの内径は、約５ｍｍである。第１磁石１７は、上面側（－Ｘ側の面）がＳ極となり、下面側(＋Ｘ側の面)がＮ極となるように着磁されている。

図５に示されるように、上述の第１電極１１は、ケース本体２１の上方から、ワッシャ４１を介して、開口２１ｂに挿入される。ケース本体２１の内部に突出する第１電極１１を第１磁石１７の貫通孔１７ａに挿入した状態で、導電部１１ｂにワッシャ４２及びナット４３を嵌合することで、ケース本体２１、第１電極１１、及び第１磁石１７が一体化される。

第２電極１５は、長手方向をＸ軸方向とし、第２放電部１５ａ及び導電部１５ｂの２部分を有する部材である。導電部１５ｂは、上端部に雄ネジ部が形成されたＭ５サイズのボルトからなる。第２放電部１５ａは、直径が１ｍｍで、長さが１０ｍｍ程度の上端部が針のように鋭利な部材である。第２放電部１５ａは、その下端部が導電部１５ｂの上端に溶接されることで、導電部１５ｂと一体化されている。第２電極１５を構成する第２放電部１５ａ及び導電部１５ｂは、鉄、ステンレス鋼、タングステン、チタンなどを素材とする。

第２磁石１８は、円形板状の部材である。第２磁石１８は、例えば、ネオジウム磁石などの磁力の強い磁石である。第２磁石１８は、上面側（－Ｘ側の面）がＳ極となり、下面側(＋Ｘ側の面)がＮ極となるように着磁されている。第２磁石１８は、厚さが約５ｍｍで外径が約４０ｍｍである。図７に示されるように、第２磁石１８は、中央部にＸ軸方向に貫通する貫通孔１８ｂが形成され、貫通孔１８ｂの周囲に複数の開口１８ｃが形成されている。例えば、貫通孔１８ｂの内径は約５ｍｍであり、開口１８ｃの内径は３ｍｍである。第２磁石１８の貫通孔１８ｂ及び複数の開口１８ｃは、キャップ２２における開口２２ｂ及び開口２２ｃと同じ位置に形成されている。

図５に示されるように、上述の第２電極１５は、キャップ２２の下方から、ワッシャ４５を介して、開口２２ｂに挿入される。キャップ２２の内部に突出する第２電極１５を第２磁石１８の貫通孔１８ｂに挿入した状態で、導電部１５ｂにワッシャ４６及びナット４７を嵌合することで、キャップ２２、第２電極１５、及び第２磁石１８が一体化される。第２磁石１８とキャップ２２は、第２磁石１８の開口１８ｃとキャップ２２の開口２２ｃとが重なるように配置される。

第１電極１１が固定されたケース本体２１と第２電極１５が固定されたキャップ２２を組み付けることで、第１電極１１の第１放電部１１ａと第２電極１５の第２放電部１５ａは、図５に示されるように、Ｘ軸に平行な直線Ｓ上に配置される。また、第１放電部１１ａの先端と第２放電部１５ａの先端とが、所定の距離離間して対向することで、放電ギャップが形成される。第１磁石１７及び第２磁石１８は、第１電極１１と第２電極１５とを挟んで相互に離間して配置され、相互に対向する第１電極１１の先端から第２電極１５の先端に向かう方向の磁界を形成する。

図３に示されるように、高圧電源３０は、ケース本体２１に固定されている。高圧電源３０は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータを備える直流電源である。高圧電源３０は、例えば、３Ｖ乃至５Ｖ程度の直流電圧を入力し、５万Ｖから１００万Ｖの直流電圧を出力する。

図８は、粒子加速ユニット２の電気配線を示す図である。電源１００は、商用電源からの交流電力を直流電力へ変換する電源である。電源１００としては、出力電圧が３Ｖ乃至５Ｖ程度のものを使用することが考えられる。図８に示されるように、高圧電源３０の出力の負極が第１電極１１に接続され、正極が第２電極１５に接続されている。高圧電源３０は、５万Ｖから１００万Ｖの直流電圧を第１電極１１及び第２電極１５に印加する。高圧電源３０の出力電圧は、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａの間の放電ギャップにアーク放電が発生するように調整される。高圧電源３０の出力電圧は、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａとの距離、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａの先端の形状、気圧、湿度等の条件に応じて調整される。ここでは、高圧電源３０の出力電圧は、約４０万Ｖに調整されている。

図９は、粒子加速ユニット２の寸法の一例をまとめて記載した図である。ケース本体２１のＸ軸方向の長さＬ１は、約６０ｍｍである。ケース本体２１の内径Ｌ２は、約４０ｍｍである。第１電極１１の導電部１１ｂの長さＬ１１は、約２０ｍｍである。第１放電部１１ａの長さＬ１２は、約１０ｍｍである。第２電極１５の導電部１５ｂの長さＬ１４は、約２０ｍｍである。第２放電部１５ａの長さＬ１３は、約１０ｍｍである。第１放電部１１ａの先端から第２放電部１５ａの先端までの距離Ｌｇは、約１ｍｍである。第１磁石１７の外径Ｌ２２は、例えば、３０ｍｍ～４０ｍｍである。ただし、これらの数値は一例でありこれに限定されるものではない。

図２に戻り、遮蔽容器２００について説明する。遮蔽容器２００の形状は、直方体である。遮蔽容器２００は、例えば、Ｘ軸方向の長さが８０ｃｍ、Ｙ軸方向の長さが６０ｃｍ、Ｚ軸方向の長さが７０ｃｍである。遮蔽容器２００は、遮蔽容器本体２１０と蓋２２０を有する。遮蔽容器本体２１０と蓋２２０は、遮蔽板２３０をコンクリート２４０で覆うようにして形成されている。遮蔽板２３０は、図１０に示すように、マグネシウムで形成された遮蔽板２３１、鉛で形成された遮蔽板２３２、コバルトで形成された遮蔽板２３３を有している。マグネシウムで形成された遮蔽板２３１、鉛で形成された遮蔽板２３２、コバルトで形成された遮蔽板２３３のいずれを中央に配置するかは、また、いずれを遮蔽容器２００の内側に配置するかは任意である。

図２に戻り、遮蔽容器２００の内壁には、それぞれの対向する面の一方の面にＮ極、他方の面にＳ極が現れるように着磁された磁石が配置されている。図２に示す例では、蓋２２０の－Ｚ側の面に、磁石２５１が配置されている。磁石２５１は、＋Ｚ側の面がＳ極となり－Ｚ側の面がＮ極となるように着磁されている。蓋２２０の－Ｚ側の面と対向する遮蔽容器本体２１０の＋Ｚ側の面（底面）に、磁石２５２が配置されている。磁石２５２は、＋Ｚ側の面がＳ極となり－Ｚ側の面がＮ極となるように着磁されている。また、遮蔽容器本体２１０の－Ｘ側の内面に、磁石２５３が配置されている。磁石２５３は、＋Ｘ側の面がＮ極となり－Ｚ側の面がＳ極となるように着磁されている。遮蔽容器本体２１０の－Ｘ側の内面と対向する遮蔽容器本体２１０の＋Ｘ側の内面に、磁石２５４が配置されている。磁石２５４は、＋Ｘ側の面がＮ極となり－Ｘ側の面がＳ極となるように着磁されている。図示されていないが、遮蔽容器本体２１０の－Ｙ側の内面に、＋Ｙ側の面がＮ極となり－Ｙ側の面がＳ極となるように着磁された磁石が配置されている。遮蔽容器本体２１０の－Ｙ側の内面と対向する遮蔽容器本体２１０の＋Ｙ側の内面に、＋Ｙ側の面がＮ極となり－Ｙ側の面がＳ極となるように着磁された磁石が配置されている。

また、遮蔽容器２００の内壁に配置された磁石２５１乃至２５４等と遮蔽容器２００の内壁との間に、フェライト等の磁性体で形成された吸収板２６０が設けられている。吸収板２６０は、大地にアースされる。また、図２では示されていないが、遮蔽容器２００の内壁に配置された磁石２５１乃至２５４等と遮蔽容器２００の内壁との間に、コイル２７０が配置されている。コイル２７０は、吸収板２６０の上に実装されている。コイル２７０は、図１１に示すように渦状に配置されていてもよいし、図１２に示すように蛇行して配置されていてもよい。コイル２７０の一端は大地にアースされ、コイル２７０の他端は解放状態になっている。

粒子加速ユニット２は、例えば図２に示すように、第１磁石１７のＮ極から第２磁石１８のＳ極に向かう磁力線が示す磁界の向きと、遮蔽容器２００の内壁の対向する面に配置された磁石２５３のＮ極から磁石２５４のＳ極に向かう磁力線が示す磁界の向きとが、一致するように遮蔽容器２００内に配置される。

次に、素粒子加速装置１の動作について説明する。最初に、図１３を参照しながら、粒子加速ユニット２の動作について説明する。粒子加速ユニット２内に形成される磁界について説明する。図１３の矢印に示されるように、ケース本体２１の内部には、第１磁石１７のＮ極から第２磁石１８のＳ極に向かう磁力線で示される磁界が形成される。第１磁石１７が第１放電部１１ａよりも－Ｘ側に位置し、第２磁石１８が第２放電部１５ａよりも＋Ｘ側に位置している。第１磁石１７と第２磁石１８は、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａとを挟んで相互に離間して配置されているので、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａの近傍には、開口２２ｃへ向かう方向（＋Ｘ方向）の磁界が形成される。

電源１００から直流電圧が出力されると、高圧電源３０は、約４０万Ｖの直流電圧を出力する。これによって、約４０万Ｖの直流電圧が第１電極１１と第２電極１５の間に印加される。そして、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａとの間でアーク放電が発生する。アーク放電が発生すると、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａの周囲の大気を構成する分子の一部がプラスイオン（荷電粒子である原子核）と電子とに分離され、プラズマが生成される。

上述したように、ケース本体２１の内部には、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａから開口２２ｃに向かう方向の磁界が形成されている。プラズマは、磁力線が示す向きの磁界に沿って移動する性質がある。したがって、プラズマは、粒子加速ユニット２内で＋Ｘ方向に加速され、開口２２ｃからケース２０の外に射出さる。

遮蔽容器２００の内部には、図１４の矢印に示されるように、例えば、遮蔽容器２００の遮蔽容器本体２１０の＋Ｘ側の内面に配置された磁石２５３のＮ極から遮蔽容器本体２１０の－Ｘ側の内面に配置された磁石２５４のＳ極に向かう磁界が形成される。また、遮蔽容器２００の蓋２２０の－Ｚ側の面に配置された磁石２５１のＮ極から遮蔽容器本体２１０の＋Ｚ側の内面（底面）に配置された磁石２５２のＳ極に向かう磁界が形成される。図１４では記載されていないが、遮蔽容器２００の遮蔽容器本体２１０の－Ｙ側に内面に配置された磁石のＮ極から遮蔽容器本体２１０の＋Ｙ側の内面に配置された磁石のＳ極に向かう磁界が形成される。

粒子加速ユニット２の開口２２ｃからケース２０の外に射出されたプラズマは、例えば、遮蔽容器２００の遮蔽容器本体２１０の－Ｘ側の内面に配置された磁石２５３のＮ極から遮蔽容器本体２１０の＋Ｘ側の内面に配置された磁石２５４のＳ極に向かう磁界により＋Ｘ方向に移動し、遮蔽容器本体２１０の＋Ｘ側の内面に配置された磁石２５４に衝突し、ランダムな方向に跳ね返る。跳ね返ったプラズマは、例えば、遮蔽容器２００の蓋２２０の－Ｚ側の内面に配置された磁石２５１のＮ極から遮蔽容器本体２１０の＋Ｚ側の内面（底面）に配置された磁石２５２のＳ極に向かう磁界により－Ｚ方向に移動し、遮蔽容器本体２１０の＋Ｚ側の内面（底面）に配置された磁石２５２に衝突し、ランダムな方向に跳ね返る。跳ね返ったプラズマは、例えば、遮蔽容器本体２１０の－Ｙ側の内面に配置された磁石（図示されていない）のＮ極から遮蔽容器本体２１０の＋Ｙ側の内面に配置された磁石（図示されていない）のＳ極に向かう磁界により＋Ｙ方向に移動し、遮蔽容器本体２１０の＋Ｙ側の内面に配置された磁石（図示されていない）に衝突し、ランダムな方向に跳ね返る。このように、粒子加速ユニット２から射出されたプラズマは、遮蔽容器２００内で加速と衝突を繰り返す。

プラズマは、プラスイオン（荷電粒子である原子核）と電子とが分離された状態にあるので不安定である。プラズマは、遮蔽容器２００内で加速と衝突を繰り返す際、プラスイオンと電子とが衝突して結合することもある。遮蔽容器２００内でプラズマが衝突を繰り返すと、プラスイオンと電子とが衝突する際に、ガンマ線が放出されることもありうる。

第１放電部１１ａと第２放電部１５ａとの間でのアーク放電、もしくは、プラスイオン（大気中の窒素^１４Ｎの原子核）と電子との衝突により、窒素^１４Ｎの中性子が１個外に弾き飛ばされる可能性がある。光核反応と呼ばれるこのプロセスの結果、中性子が１個減った窒素の放射性同位体である窒素同位体^１３Ｎが生成される。また、弾き飛ばされた中性子と窒素^１４Ｎが結合して、中性子が１個増えた窒素同位体^１５Ｎが生成される。窒素同位体^１５Ｎが生成される際に、ガンマ線が放出される。このように、大気中の窒素^１４Ｎから窒素同位体^１３Ｎ及び窒素同位体^１５Ｎが生成されることは、原子核変換が生じたともいえる。

プラズマが遮蔽容器２００内で衝突を繰り返す際、一部のプラズマは、磁石２５１乃至２５４等を通り抜けて遮蔽容器２００側に進行する。遮蔽容器２００側に進行したプラズマは、遮蔽容器２００の内壁に配置された磁石２５１乃至２５４等と遮蔽容器２００の内壁との間に配置されたコイル２７０に向かう。コイル２７０の一端はアースされているので、コイル２７０は、荷電粒子であるプラズマを吸い寄せるアンテナとして機能する。コイル２７０で補足されたプラズマは、アースされる。また、コイル２７０は、プラズマの衝突等により発生した電磁波を遮蔽する機能を有する。

吸収板２６０はフェライト等の酸化系磁性体で形成されている。吸収板２６０はアースされている。酸化系磁性体は、電磁波を吸収する性質を有するため、プラズマの衝突等により発生した電磁波は、吸収板２６０により遮蔽される。また、吸収板２６０はアースされているので、コイル２７０で補足できなかったプラズマを補足してアースする機能を有する。

遮蔽容器２００の遮蔽容器本体２１０と蓋２２０は、遮蔽板２３０をコンクリート２４０で覆うようにして形成されている。遮蔽板２３０及びコンクリート２４０は、コイル２７０及び吸収板２６０を通り抜けて遮蔽容器２００側に進行したプラズマを遮蔽する。

（使用例１）
次に、本実施形態に係る素粒子加速装置１の使用例について図１４を参照して説明する。使用例１では、銅で形成されたコイルを対象物Ｔとした場合について説明する。素粒子加速装置１の遮蔽容器２００の中に対象物Ｔとしてコイルを入れ、粒子加速ユニット２を動作させた状態で、所定時間放置する。素粒子加速装置１の中に入れる前のコイルの直流抵抗の値と、素粒子加速装置１の中に２４時間放置した後のコイルの直流抵抗の値とを比較する。素粒子加速装置１の中に入れる前のコイルの直流抵抗の値は約２．１Ωであったが、素粒子加速装置１の中に２４時間放置した後のコイルの直流抵抗の値は約０．９Ωに低減した。

コイルの直流抵抗が低減した理由は、素粒子加速装置１内でプラズマ（荷電粒子）が銅で形成されたコイルに衝突することで、銅を構成する原子が活性化されたためと思われる。素粒子加速装置１内でガンマ線が発生し、ガンマ線により銅を構成する原子が活性化されたためとも推定される。プラズマが銅で形成されたコイルに衝突することで、運動エネルギーが高くなった銅の原子を構成する電子は自由電子となりやすくなる。その結果、コイルの直流抵抗の値が低減したものと推定される。

この実験結果を応用すると、電子機器の消費電力を低減ことができる。素粒子加速装置１の中に対象物Ｔとして電子機器を入れ、所定の時間放置することにより、電子機器を構成する導体及び半導体の直流抵抗の値を低減することができる。これにより、電子機器の消費電力を低減ことができる。

（使用例２）
使用例２では、漢方薬を対象物Ｔとした場合について説明する。素粒子加速装置１の中に対象物Ｔとして漢方薬を入れる。粒子加速ユニット２を動作させた状態で、素粒子加速装置１の中に漢方薬を入れて２４時間放置する。素粒子加速装置１の中に２４時間放置した後の漢方薬と素粒子加速装置１の中に入れない漢方薬とを比較すると、前者のほうが漢方薬の効能が高くなるという実験結果を得た。また、前者のほうが漢方薬の副作用が減った。

素粒子加速装置１の中に放置したことで漢方薬の効能が高くなった理由は、素粒子加速装置１内でプラズマ（荷電粒子）が漢方薬を構成する分子に衝突することで、漢方薬を構成する分子が活性化された状態になり、体内での吸収率が高くなったためと推定される。つまり、運動エネルギーが高くなった漢方薬を構成する分子（原子）を構成する電子は自由電子となりやすくなる。その結果、漢方薬が体内の消化酵素等の分子と反応しやすくなり、体内での吸収率が高くなったと推定される。

素粒子加速装置１内におけるガンマ線の発生の有無については、市販のガンマ線計測装置で確認することができる。図１４の対象物Ｔの位置に市販のガンマ線計測装置を置き、素粒子加速装置１内のガンマ線放射線量を計測する。例えば、粒子加速ユニット２を５分間動作させ、素粒子加速装置１内のガンマ線放射線量を計測したところ、ガンマ線放射線量は１１μＳｖ／ｈであった。自然界におけるガンマ線放射線量の値は約０．０４５μＳｖ／ｈであるので、素粒子加速装置１内でガンマ線が発生していることを確認できたといえる。

以上説明したように、実施形態に係る素粒子加速装置１の粒子加速ユニット２は、相互に離間して配置され、相互に対向する第１電極１１の先端から第２電極１５の先端に向かう方向の磁界を形成する第１磁石１７と第２磁石１８を有する。第１電極１１と第２電極１５との間に発生したアークにより生成されたプラズマは、第１磁石１７と第２磁石１８により形成される磁界によって加速され、粒子加速ユニット２から射出される。実施形態に係る素粒子加速装置１は、この構成により、プラズマ（荷電粒子）を加速することができる。

また、実施形態に係る素粒子加速装置１の遮蔽容器２００の内壁には、それぞれの対向する面の一方の面にＮ極、他方の面にＳ極が現れるように着磁された磁石が配置されている。粒子加速ユニット２から射出されたプラズマ（荷電粒子）は、磁石が形成する磁界に沿って移動する。プラズマは、遮蔽容器２００の内壁に配置された磁石に衝突して反射し、さらに遮蔽容器２００の内壁に配置された磁石が形成する磁界に沿って移動する。このように、プラズマは、遮蔽容器２００内で衝突を繰り返すことで、プラズマは、周囲に飛散することなく、対象物に照射される。

実施形態に係る素粒子加速装置１の遮蔽容器２００は、マグネシウム、鉛、コバルトの少なくともいずれか一つを含有する遮蔽板２３０とコンクリート２４０で形成されている。実施形態に係る素粒子加速装置１は、この構成により、プラズマが装置外に飛散することを抑制できる。

また、実施形態に係る素粒子加速装置１は、遮蔽容器２００の内壁に配置された磁石と遮蔽容器２００の内壁との間に、フェライトで形成された吸収板２６０を有する。実施形態に係る素粒子加速装置１は、この構成により、電磁波が装置外に放出されることを抑制するとともに、プラズマが装置外に飛散することを抑制できる。

また、実施形態に係る素粒子加速装置１は、遮蔽容器２００の内壁に配置された磁石と遮蔽容器２００の内壁との間に、一端がアースされ、他端が解放状態になっているコイル２７０を有する。実施形態に係る素粒子加速装置１は、この構成により、電磁波が装置外に放出されることを抑制するとともに、プラズマが装置外に飛散することを抑制できる。

なお、図２を用いた説明では、遮蔽容器本体２１０と蓋２２０は、遮蔽板２３０をコンクリート２４０で覆うように形成されている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、遮蔽板２３０をコンクリート２４０の表面（容器２００の外側の面）もしくはコンクリート２４０の裏面（容器２００の内側の面）に設けてもよい。

また、上記の説明では、遮蔽板２３０が、マグネシウムで形成された遮蔽板２３１、鉛で形成された遮蔽板２３２、コバルトで形成された遮蔽板２３３を有している場合について説明した。しかし、遮蔽板２３０の構成はこれに限定されない。例えば、遮蔽板２３０は、マグネシウムで形成された遮蔽板２３１、鉛で形成された遮蔽板２３２、コバルトで形成された遮蔽板２３３の少なくともいずれか一つを有していればよい。また、遮蔽板２３０は、マグネシウム、鉛、コバルトの少なくともいずれか一つを含有して形成された合金であってもよい。

また、上記の説明では、フェライトで形成された吸収板２６０を遮蔽容器２００の内壁に配置された磁石と遮蔽容器２００の内壁との間に設ける場合について説明したがこれに限定されない。例えば、吸収板２６０をコンクリート２４０で覆うように設けてもよい。同様に、コイル２７０をコンクリート２４０で覆うように設けてもよい。この場合、吸収板２６０とコイル２７０は、遮蔽板２３０よりも遮蔽容器２００の内側に設けることが望ましい。

素粒子加速装置１内で発生したプラズマや放射線が装置外に漏洩することを抑制する方法として、放射線遮蔽ゴムシートを利用することもできる。例えば、素粒子加速装置１の内壁に放射線遮蔽ゴムシートを張り付ける、もしくは、素粒子加速装置１の外壁に放射線遮蔽ゴムシートを張り付けることにより、素粒子加速装置１内で発生したプラズマや放射線が装置外に漏洩することを抑制することができる。

また、上記の説明では、高圧電源３０には、商用電源からの電力を直流電力へ変換する電源１００から電力が供給されることとした。これに限らず、高圧電源３０には、乾電池やバッテリーなどから、電力が供給されることとしてもよい。また、高圧電源３０への入力電圧は、３Ｖ乃至５Ｖに限定されるものではない。例えば、高圧電源３０への入力電圧は、ＤＣ９ＶでもＤＣ１２Ｖ等であってもよい。高圧電源３０は、入力電圧にかかわらずアーク放電に必要な電圧（例えば、約４０万Ｖ）を出力するように構成されていればよい。高圧電源３０の駆動にアルカリ乾電池を用いると、商用電源と電源１００を接続するケーブルを必要としないので、粒子加速ユニット２の操作性が向上する。また、高圧電源３０は、商用電力を入力としアーク放電に必要な電圧を出力するＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

また、上記の説明では、図６に示されるように、開口２２ｂの周囲に複数の開口２２ｃが形成されている場合について説明した。しかし、開口２２ｃはこれに限定されることはない。例えば、開口２２ｃの内径を大きくしてもよいし、開口２２ｃを開口２２ｂの周りにランダムに配置してもよい。同様に、図７に示す開口１８ｃの配置と大きさは任意でよい。開口１８ｃと開口２２ｃが重なり、開口が形成されていればよい。

上記の説明では、遮蔽容器２００の内壁のそれぞれの対向する面の一方の面から他方の面に向かう磁力線が示す向きの磁界に沿ってプラズマ（荷電粒子）が移動する場合について説明した。しかし、遮蔽容器２００内では、例えば、蓋２２０の－Ｚ側の面に配置された磁石２５１（Ｎ極）から遮蔽容器本体２１０の＋Ｘ側の内面に配置された磁石２５４（Ｓ極）に向かう磁界や、遮蔽容器本体２１０の－Ｘ側の内面に配置された磁石２５４（Ｎ極）から遮蔽容器本体２１０の＋Ｚ側の面（底面）に配置された磁石２５２（Ｓ極）等に向かう磁界も形成されている。粒子加速ユニット２から射出されたプラズマは、これらの磁界に沿っても移動する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…素粒子加速装置
２…粒子加速ユニット
１０…プラズマ発生部
１１…第１電極
１１ａ…第１放電部
１１ｂ…導電部
１５…第２電極
１５ａ…第２放電部
１５ｂ…導電部
１７…第１磁石
１７ａ…貫通孔
１８…第２磁石
１８ｂ…貫通孔
１８ｃ…開口
２０…ケース
２１…ケース本体
２１ｂ、２２ｂ、２２ｃ…開口
２２…キャップ
３０…高圧電源
４１、４２、４５、４６…ワッシャ
４３、４４、４７…ナット
１００…電源
２００…遮蔽容器
２１０…遮蔽容器本体
２２０…蓋
２３０、２３１、２３２、２３３…遮蔽板
２４０…コンクリート
２５１、２５２、２５３、２５４…磁石
２６０…吸収板
２７０…コイル

Claims

アーク放電によりプラズマを発生させる粒子加速ユニットを収容し、前記粒子加速ユニットから放出されるプラズマを遮蔽する遮蔽容器であって、
前記遮蔽容器の内壁には、それぞれの対向する面の一方の面にＮ極、他方の面にＳ極が現れるように着磁された磁石が配置されている、
遮蔽容器。
前記遮蔽容器の内壁に、酸化系磁性体で形成された吸収板が設けられている、
請求項１に記載の遮蔽容器。
前記遮蔽容器の内壁に、一端がアースされ、他端が解放状態になっているコイルが配置されている、
請求項２に記載の遮蔽容器。
前記遮蔽容器の内壁もしくは外壁に、放射線遮蔽ゴムシートが配置されている、
請求項２に記載の遮蔽容器。