JPH01293124A - 同位体分離装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は同位体分離装置に係り、特に荷電粒子ビーム用
磁気シールドの改良に関する。

（従来の技術） 一般に電子ビームを用い、金属を蒸発させて同位体を得
る同位体分離装置は、電子銃から出射した高エネルギの
電子ビームでルツボ内に収容された金属原料の表面を加
熱し、金属原料を溶融蒸発させ、さらに蒸発した金属蒸
気に対して同位体を選択的に励起する特定の波長のレー
ザビームを照射して同位体を電離させ、電離した同位体
のイオンを電場によって陰電極に引き寄せることによっ
て同位体を分離回収するように構成されている。

このような同位体分離装置では、電子ビームは真空中を
伝播するため、ルツボおよび金属原料は真空容器内に配
置され、また電子銃は金属蒸気が直接人らないように真
空容器の外部に配置される。

ところが、電子銃を出た電子ビームは直線状に直進する
ため、電子ビームをルツボの近傍で磁場によって偏向さ
せ、金属原料の表面まで導く必要がある。このため、真
空容器の外周には磁場コイルが配置されているが、この
磁場コイルで作られる偏向磁場は電子銃を含む真空容器
全体の空間に形成されるため、電子ビームをルツボの近
傍で偏向させるためには、電子銃から出射した電子ビー
ムをルツボの近傍まで磁気シールドでシールドする必要
がある。

従来、電子ビームやイオンビームのような荷電粒子ビー
ム軌道を磁場で曲げたくない場合には、ビーム軌道の周
囲を強磁性体からなる磁気シールドで囲い、内部への磁
界の浸透を防いで内部の磁束密度を小さくする方策が考
えられていた。しかしながら、磁場中に強磁性体からな
る磁気シールドを置いた場合、磁気シールド周囲の外部
磁場が磁性体内部に吸い寄せられ、外部磁場が乱れると
いう問題が生ずる。

第４図及び第５図は磁場中に強磁性体からなる磁気シー
ルドを置いたときの磁場分布を示す図で、これらの図に
示すように磁場中に強磁性体からなる磁気シールド４１
を置いた場合には磁力線４２が磁気シールド４１内に吸
い寄せられ、磁気シールド周囲の外部磁場が広い範囲に
わたって変化している。このため、電子ビーム４３は磁
気シールド４１の中では磁場の影響を受けずに直進する
が、磁気シールド４１から出た電子ビーム４３は磁場の
乱れによってビーム軌道が一定に定まらず、不規則に曲
げられることになる。

（発明が解決しようとする課題） このように電子銃から出射した電子ビームを金属原料が
収容されたツルボの近傍まで直進させるためにビーム軌
道の周囲を強磁性体からなる磁気シールドで囲んだ場合
には、磁気シールド周囲の外部磁場が乱れ、磁気シール
ドを出た電子ビームが磁場の乱れによって不規則に曲げ
られるため、電子ビームを偏向磁場によって金属原料の
表面に導くことができないという聞届があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、磁気シールドを出た電子ビームを金属原料の表
面に導くことができる同位体分離装置を提供しようとす
るものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するために本発明は、真空容器内に配
置したルツボに同位体分離すべき金属原料を収容し、こ
の金属原料に電子ビームを照射して金属蒸気を発生させ
、この金属蒸気にレーザビームを照射し、同位体イオン
を陰電極に引き寄せて分離する同位体分離装置において
、前記電子ビームを偏向磁場からシールドする磁気シー
ルドを高温超電導体で構成したことを特徴とする。

（作　用） 本発明は、高温超電導体のマイスナー効果によって磁気
シールド周囲の磁場を−様な磁場分布にすることができ
る。また、荷電粒子ビームを磁場により偏向させるよう
なシステムにおいては、外部磁場の乱れによって荷電粒
子が不規則に曲げられることがなくなるため、ビーム軌
道のコントロールができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る同位体分離装置の一実施例を示す
模式図である。すなわち、図中１は同位体分離すべき金
属原料で、この金属原料１はルツボ２内に収容されてい
る。このルツボ２内に収容された金属原料１の表面には
電子銃３から出射した高エネルギの電子ビーム４が照射
され、金属原料１は電子ビーム４によって加熱され、溶
融蒸発して金属蒸気５となる。この金属蒸気５には同位
体６を選択的に励起する特定波長のレーザビーム７が照
射され、このレーザビーム７によって同位体６が電離し
、電離した同位体６のプラスイオンは電場によって陰電
極８に引き寄せられ吸着回収されるようになっている。

前記ルツボ２および金属原料１は真空容器９内に配置さ
れ、また電子銃３は金属蒸気５が直接入らないように真
空容器９の外部に配置されている。

この真空容器９の外周には磁場コイル１０が配置され、
この磁場コイル１０で作られる偏向磁場によって電子ビ
ーム４をルツボ２の近傍で偏向させ、金属原料１の表面
へ導くようになっている。

また、電子ビーム４をルツボ２の近傍まで直線状に導く
ために、電子銃１のビーム出射口にはビーム軌道周辺の
磁場をシールドする磁気シールド１１が設けられている
。この磁気シールド１１は高温超電導体（液体窒素温度
（７７Ｋ）以上で超電導状態となる物質）で構成され、
この高温超電導体は超電導状態では電気抵抗がゼロにな
る性質の他に、マイスナー効果と呼ばれる磁場を反発す
る性質を有するものである。なお、現在までに知られて
いる高温超電導体としては、セラミックス系酸化物超電
導体などがある。

第２図及び第３図は磁場中に高温超電導体からなる磁気
シールドを置いたときの磁場分布を示す図で、これらの
図に示すように磁気シールド１１が設置された周囲の磁
場（磁力線２１）は高温超電導体のマイスナー効果によ
って磁気シールド１１の中に侵入できず反発されるため
、−様な磁場分布となっている。

このように、磁気シールド１１を高温超電導体で構成す
ることにより、高温超電導体のマイスナー効果によって
磁気シールド１１の周囲を−様な磁場分布にすることが
できるため、磁気シールド１１を出た電子ビーム４が磁
場の乱れによって不規則に曲げられることがなくなり、
磁気シールド１１を出た電子ビーム４を（２）向磁場に
よって金属原料１の表面に導くことができる。

［発明の効果コ 本発明によれば、磁気シールドを出た電子ビームを偏向
磁場によって金属原料の表面に導くことができ、金属原
料を電子ビームで溶融蒸発させることができる。また、
磁性体からなる磁気シールドでは十分なシールド効果を
得るために磁気シールドの厚さを磁気飽和しない程度の
厚さにする必要があったが、本発明では磁気シールドを
高温超電導体で構成したので、重量寸法を大幅に軽減で
き、しかも特別な冷却システムを必要としないため、装
置の小型化及び軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る同位体分離装置の一実施例を示す
模式図、第２図及び第３図は同実施例における偏向磁場
の磁場分布を示す図、第４図及び第５図は従来の磁気シ
ールド周囲の磁場分布を示す図である。 １・・・金属原料、２・・・ルツボ、３・・・電子銃、
４・・・電子ビーム、５・・・レーザビーム、６・・・
金属蒸気、７・・・同位体、８・・・陰電極、９・・・
真空容器、１０・・・磁場コイル、１１・・・磁気シー
ルド。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第２図 １゜ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器内に配置したルツボに同位体分離すべき金属原
   料を収容し、この金属原料に電子ビームを照射して金属
   蒸気を発生させ、この金属蒸気にレーザビームを照射し
   、同位体イオンを陰電極に引き寄せて分離する同位体分
   離装置において、前記電子ビームを偏向磁場からシール
   ドする磁気シールドを高温超電導体で構成したことを特
   徴とする同位体分離装置。