JPH01246799A - 高周波加速空胴 - 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】 【発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は超ＬＳＩ微細加工等に用いられる加速器に設置
される高周波加速空胴に関する。

（従来の技術） 加速器は電子、陽子、イオンなどのビームを数値〜数十
億電子ボルトの高エネルギー状態に加速するものであり
、従来の素粒子の研究分野では大形のものが建設されて
いる。最近は電子からの放射光を利用した超ＬＳＩ微細
加工などの新しい分野の応用として比較的小形なものが
建設されている。

加速器には電子の加速や放射光により失われるエネルギ
ーを補給するために高周波エネルギーを電子に供給する
ための高周波加速空胴が設置されている。

高周波加速空胴には１種々の形式や共振周波数のものが
あるが、ここでは半同軸型高周波加速空胴を例にとって
説明する。

第２図は従来の高周波加速空胴の一例である。

１は外筒、２は側板、３は側板２及び外筒１に固定され
た加速電極である。外筒１には空胴内に高周波エネルギ
ーを供給するためのアンテナ４が装備されており、図示
しない高周波電源に接続されている。５は空ＩＩＩの共
振周波数を調整するためのチューナである。チューナ５
は、空胴と同材質の導体部５ａ、導体部５ａを半径方向
に移動させるための駆動機構５ｂから構成されている、
駆動機構５ｂは導体部５ａを移動させるためのガイドレ
ール５ｃ、ガイドレール５Ｃを移動させるＡＣサーボモ
ータ５ｄ、導体部５ａの位置を制御するためにＡＣサー
ボモータ５ｄの回転位置を記録するエンコーダ５ｅから
構成されている。チューナ５の位置制御は図示しないチ
ューナ制御装置により行なわれる。

この様な高周波加速空胴は、電子の回転周波数の整数倍
の共振周波数（数百ＭＨｚ）になる様に設計されている
。一般に共振周波数Ｖａは１／ＩＣ−Ｌであられされる
。ここで、Ｃは空胴の静電容量で、Ｌはインダクタンス
であり、Ｃは一対の加速電極３の隙間長さΔで定まる。

しかしながら、共振周波数は製作上の理由により設計値
どおりになることはむずかしく、また運転時の外的条件
（外圧、熱等）により変化する。この様な原因になる共
振周波数のずれを調整するために、チューナ５が設けら
れている。チューナ５を挿入するとインダクタンスＬが
小となり、共振周波数が増加し、チューナ５を逆に引き
抜くと共振周波数が減少する。

（発明が解決しようとする課題） この様な構成の高周波加速空胴では、チューナ５に対し
て再現性、応答性、共振周波数の調整範囲等が要求され
るため比較的小形で外的要因による変形が小さくかつ製
作誤差の少ない高周波加速空胴に装備されるチューナ５
は共振周波数の調整範囲が狭く、比較的小形なものとな
り、応答性が問題となる様なことはほとんどないが、駆
動機構が複雑で若干、制御が複雑であるという問題があ
る。

一方、大形の高周波加速空胴では、外圧や熱による変形
が大となるため、空胴自体の強度を十分なものとし、変
形を少なくするか、あるいは変形を考慮した空胴内形状
を設計する。いずれにしても共振周波数のずれが大きく
なる可能性があり、チューナ５の調整範囲を大きくとる
必要がある。

このためチューナ５は大形化し応答性が悪くなる可能性
が大となる。

またチューナ５の単品の共振周波数の調整範囲を小さく
し、２ケのチューナ５により共振周波数を調整する方法
が用いられているが、２ケのチューナ５を同時に制御す
ることは大変である。この様に電子の回転周波数に応じ
た制御が不可能になる可能が大となり１本来の機能を発
揮出来なくなる可能性があった。

以上述べたことを鑑み本発明は従来の高周波加速空胴で
生じやすい製作誤差や外的要因による変形等による共振
周波数のずれを簡単にかつ容易に調整可能な高性能で信
頼性の高い高周波加速空胴のチューナを提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するためにチューナ５の導体部
５ａを酸化物超電導体で形成し、導体部５ａの内側には
冷却通路５ｆを設置する。

（作　　用） 上記のように、高周波加速空胴に設置されるチューナ５
の導体部５ａを酸化物超電導体により形成し、導体内部
に冷却通路５ｆを具備することにより低温物質の種類を
変化、すなわち冷却物質の温度を変化させることによっ
て、導体部５ａを形成している酸化物超電導体の電気抵
抗の変化が非常に大きくなるのでチューナ５の実効上の
体積が、これに伴い大きく変化する。すなわち高周波加
速空胴自体が有している体積が変化することになり共振
周波数もこれに伴い変化する。

この様にチューナ５自体のみかけ上の体積を酸化物超電
導体の抵抗変化により、任意に変化させることにより空
胴の共振周波数の調整を行うことが可能となる。

（実　施　例） 以下本発明の実施例について第１図を用いて説明する。

第一図の縦断面図において１は外筒、２は側板で、側板
２の外周部はガスケット６を介して外筒１にボルト７で
結合されている。側板２の内周側には加速電極３が挿入
されている。相対する加速電極３のうち、一方は外筒１
と一体成形され、他方の加速電極３は、側板２の外部側
でボルト結合されている。４は空胴内に高周波エネルギ
ーを供給するためのアンテナである。５は、共振周波数
を調整するためのチューナである。チューナ５は。

酸化物超電導体により、形成される導体部５ａ、この導
体部の内部に設けられた冷却通路５ｆより構成されてい
る。

加速空胴内は通常高真空に保持されるため、外筒１およ
び側板２に外圧が加わり側板２が変形し加速電極３間の
ギャップΔが若干狭くなる。また空胴本体の製作誤差や
運転時の空胴本体の温度等により、ギャップΔが若干変
化する。このため図示しない計測系で高周波加速空胴の
共振周波数を監視しながらチューナ５により共振周波数
を調整する。

チューナ５による共振周波数の調整方法としては、導体
内部に設けた冷却通路に低温物質を流入させ、導体部の
温度を変化させる。これにより酸化物超電導体で形成さ
れた導体部の電気抵抗が変化する。このため、チューナ
５の実効上の体積が変化することになり、高周波加速空
胴自体の体積がみかけ上変化し、共振周波数も変わる。

この様にチューナ５自身の抵抗変化を利用し空胴の共振
周波数を変化させる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば次の様な効果を得る
ことが出来る。すなわち、製作誤差や温度、外圧等によ
る外的条件による空胴本体の変形により、加速電極３の
ギャップΔが若干変化し共振周波数の調整をチューナに
て行う場合に簡単な構造で、かつ応答性も良く調整可能
である。

またチューナの導体部の大きさを大にすることにより、
周波数の調整範囲が大となり、大形の高周波加速空胴に
おいても、応答性が問題になることなく使用可能である
。また共振周波数の調整範囲が広い場合にもチューナを
二台用いて制御する必要もなく一台のチューナで、共振
周波数の調整が可能である。

高周波加速空胴の共振周波数の調整に用いられるチュー
ナは、構造が簡単でかつ要求される能力を満たすための
システムが簡単であり、全体的に安価に、かつ信頼性の
高いものを提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の高周波加速空胴の縦断面図
、第２図は従来の高周波数加速空胴を示す縦断面図であ
る。 １・・・外筒　　　　　　　２・・・側板３・・・加速
電極　　　　　４・・・アンテナ５・・・チューナ　　
　　　５ａ・・・導体部５ｂ・・・駆動機構　　　　　
５ｃ・・・ガイドレール５ｄ・・・ＡＣサーボモータ　
５ｅ・・・エンコーダ５ｆ・・・冷却通路　　　　　６
・・・ガスケット７・・・ボルト 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　外筒とこの外筒の両開口部に取付けられた側板とこの
   側板を貫通し所定の空隙を有して軸方向に直列に配置さ
   れた一対の加速電極と加速周波数の調整を行うためのチ
   ューナを有する高周波加速空胴において、前記チューナ
   の導体部を酸化物超電導体としたことを特徴とする高周
   波加速空胴。