JPH01204398A - 電子入射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、渦形軌道ベータトロンなどの電子加速装置
に用いられる電子入射装置に関し、特に電子の入射エネ
ルギを大きくすると共に電子銃のメインテナンスを容易
にした電子入射装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来の電子入射装置を渦形軌道ベータトロンに
適用した例を示す断面図である。

図において、（１）は渦形軌道ベータトロンを構成する
外鉄形変圧器の鉄心、（２）は鉄心（１）の内脚部であ
る。

（３）は内脚部（２）を中心軸Ｃとして鉄心（１）の中
心面Ｐ内に形成された真空環状のドーナツであり、電子
ビームを保持するための電子旋回軌道を画成している。

（４）はドーナツ（３）の内側に設置された電子銃であ
り、初期加速された電子をドーナツ（３）内の電子旋回
軌道に入射するようになっている。

（５）はドーナツ（３）内で十分に加速された電子を外
部に取り出すためのピーラであり、ドーナツ（３）の最
も外側に設置されている。

（６ａ）及び（６ｂ）は内脚部（２）の上下に巻かれた
電磁コイルであり、鉄心（１）の中心面Ｐに関して対称
に設けられており、内脚部（２）を貫通する磁束Φを時
間変化させて、電子旋回軌道方向に誘導電場Ｅθを発生
するようになっている。

（７ａ）及び（７ｂ）並びに（８ａ）及び（８ｂ）は内
脚部く２〉と同心状に巻かれた電磁コイルであり、それ
ぞれ中心面Ｐに関して上下対称に設けられている。−方
の上下一対の電磁コイル（７ａ）及び（７ｂ）はドーナ
ツ（３）の内側に配置され、他方の上下一対の電磁コイ
ル（８ａ）及び（８ｂ）はドーナツ（３）の外側に配置
されており、図示したように互いに逆方向の電流によっ
て励磁されることにより、ドーナツ（３）の電子旋回軌
道面に垂直な旋回用磁場Ｂｖを発生するようになってい
る。

次に、第２５図に示した従来の電子入射装置及び渦形軌
道ベータトロンの動作について説明する。

まず、電磁コイル（７ａ）、（７ｂ）、（８ａ）及び（
８ｂ）は予め励磁され、ドーナツ（３）の電子旋回軌道
内には旋回用磁場Ｂｖが印加されているものとする。

ここで、電子銃（４）から初期加速された電子がドーナ
ツ（３）の内側から半径方向に入射されると、これに同
期して電磁コイル（６ａ）及び（６ｂ）が励磁される。

電磁コイル（６ａ）及び（６ｂ）は、磁束Φを時間変化
させて、電子旋回軌道を貫通する誘導電場Ｅθを発生し
、ドーナツ（３）の電子旋回軌道内に入射された電子を
誘導電場Ｅθとは逆方向に加速する。

同時に、旋回用磁場Ｂｖにより電子に向心力を発生させ
、ドーナツ（３）中の電子を中心軸Ｃの回りに旋回させ
る。

誘導電場Ｅθが印加されている期間中、電子は加速され
続け、電子の速度■に対して、旋回半径Ｒは、 Ｒ＝　ｍ　Ｖ　／　ｅ　Ｂ　ｖ 但し、ｍ：電子の質量 ｅ：電子の電荷 に従って増大する。

又、この期間中、電子銃（４）は電子を連続的に入射し
ており、時間の経過に従って、時間的に先に入射された
電子はドーナツ（３）の外側に旋回し、後で入射された
電子は内側を旋回するため、ドーナツ（３）はこのよう
な電子で満たされる。

こうして、十分に加速された最も外側の電子を、誘導電
場Ｅθの印加が終わるまでの間、ピーラ（５）を介して
外部に取り出す。

＝３＝ ［発明が解決しようとする課題］ 従来の電子入射装置は以上のように、電子旋回軌道の中
心部に電子銃（４）が配置されているので、電子銃（４
）を小形化する必要があった。従って、入射時の電子が
低速度となるため、旋回用磁場Ｂｖの非一様性を有する
領域により悪影響を受けて、電子を高精度に入射するこ
とができないという問題点があった。

又、消耗品としての電子銃（４）を交換する場合、放射
化されたドーナツ（３）の中心部の放射能の減少を待つ
必要があるなめ、時間がかかるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、電子銃を大きくして電子を十分に初期加速し
、旋回用磁場の非一様性を有する領域の影響を受けずに
入射できると共に、電子銃の交換が容易な電子入射装置
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る電子入射装置は、電子旋回軌道の中心軸
上に配置されて電子旋回軌道の面に垂直な方向に電子を
入射するための電子銃と、電子銃からの電子を電子旋回
軌道の面上で半径方向に曲げるための軌道偏向部とを設
けたものである。

［作用］ この発明においては、空間的に余裕のある電子加速装置
の外側に配置された大形の電子銃から、十分加速された
電子を電子旋回軌道の中心軸に沿って入射し、この電子
を電子旋回軌道面上で半径方向に偏向させて電子旋回軌
道に入射する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を渦形軌道ベータトロンに適用
した例を示す断面図であり、（１）〜（３）、（５）、
（６ａ）、（６ｂ）、（７ａ）、（７ｂ）、（８ａ）、
（８ｂ）、Φ、Ｅθ、Ｂｖ、Ｃ及びＰは前述と同様のも
のである。

（１４）は電子旋回軌道の中心軸Ｃ上に配置された大形
の電子銃であり、渦形軌道ベータトロンの外部から電子
旋回軌道面（即ち中心面Ｐ）に垂直な方向に向けて、初
期加速された電子を入射するようになっている。

（１５）及び（１６）は電子旋回軌道の中心部に配置さ
れた偏向電極てあり、正側の偏向電極（１５）は中心軸
Ｃ及び中心面Ｐに対して４５°の角度をなす面を有し、
負側の偏向電極（１６）は正側の偏向電極（１５）に対
向する焦点を有しており、電子銃（１４）から中心軸Ｃ
に沿って入射された電子を電子旋回軌道の面上て半径方
向に曲げるための軌道偏向部を構成している。

（１７）及び（１８）は初期加速された電子をドーナツ
（３）内の電子旋回軌道に導く真空ダクトであり、外部
からの磁場の浸透を防ぐ構造を有している。

垂直方向の真空ダクト（１７）は内脚部（２）を貫通し
て電子銃（１４）から偏向電極＜１５）及び（１６）ま
での通路を形成し、半径方向の真空ダクト（１８）は中
心面Ｐ上に形成されて偏向電極（１５）及び（１６）か
らドーナツく３）までの通路を形成している。

（１９）は偏向電極（１５）及び（１６）の間に静電圧
を印加するための電源であり、陽極は正側の偏向電極（
１５）に接続され、陰極は負側の偏向電極（１６）に接
続されている。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につい
て説明する。

電子銃（１４）により高速に初期加速された電子は、中
心軸Ｃに沿って形成された真空タクト（１７）を介して
、中心軸Ｃ及び中心面Ｐの交点上に配置された偏向電極
（１５）及び（１６）に入射され、偏向電極間の静電圧
電界により運動方向を９０°曲げられる。

これにより、電子は電子旋回軌道面に垂直な方向から電
子旋回軌道面の半径方向に偏向され、真空ダクト（１８
）を介してドーナツ（３）内の電子旋回軌道領域に入射
される。

このとき、入射される電子は十分高速に初期加速されて
いるため、旋回用磁場Ｂｖの非一様性を有する領域を通
過しても何ら影響を受けることはなく、高精度に電子旋
回軌道内に入射することができる。

又、電子銃（１４）は電子加速装置本体の外部に設置さ
れているため、消耗しても短時間で交換することができ
る。

尚、上記実施例ては、軌道偏向部として、静電圧か印加
される偏向電極（１５）及び（１６）を用いた電界形で
構成したが、電磁石を用いた磁界形で構成してもよい。

又、渦形軌道ベータトロンに適用した例について説明し
たが、電子旋回軌道の内側から電子を入射するものであ
れば、他の電子加速装置にも適用できることは言うまで
もない。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、電子旋回軌道の中心軸
上に配置されて電子旋回軌道の面に垂直な方向に電子を
入射するための電子銃と、電子銃からの電子を電子旋回
軌道の面上で半径方向に曲けるための軌道偏向部とを設
け、空間的に余裕のある電子加速装置の外側から十分加
速された電子を入射するようにしたので、旋回用磁場の
非一様性を有する領域の影響を受けずに、電子旋回軌道
に電子を高精度に入射すると共に、電子銃の交換などの
メインテナンスが容易な電子入射装置が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を渦形軌道ベータトロンに
適用した例を示す断面図、第２図は従来の電子入射装置
を渦形軌道ベータトロンに適用した例を示す断面図であ
る。 （３）・　ドーナツ　　　　（１４）・・電子銃（１５
）　、（１６）・・・偏向電極 （１７Ｌ（１８）・・・真空ダクト （１９）・・・電源　　　　　　Ｂｖ・・・旋回用磁場
Ｃ・・・中心軸　　　　　　Ｐ・・・中心面画、図中、
同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子旋回軌道の中心軸上に配置されて前記電子旋回軌道
   の面に垂直な方向に電子を入射するための電子銃と、前
   記電子を前記電子旋回軌道の面上で前記電子旋回軌道の
   半径方向に曲げるための軌道偏向部とを備え、前記電子
   旋回軌道に前記電子を入射するように構成したことを特
   徴とする電子入射装置。