JPH0195499A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高周波加速空胴に係り、特に、荷電粒子を高
周波電磁波により加速する加速器の加速空胴に関するも
のである。

〔従来の技術〕

荷電粒子を高周波電磁波により加速する場合、一般的に
加速空胴内には、荷電粒子を加速する基本モード以外の
高次モードが存在する。その中でも荷電粒子の平衡軌道
に対して垂直方向の電場成分をもつ疑似ＴＭｎａＪｎ≠
０）モードは荷電粒子の横振動を誘発する。粒子と疑似
Ｔ　Ｍ　ｎ　＊　ｍ　（ｎ≠０）モードの電磁場が共振
すると粒子の横振動が成長して、粒子は安定な平衡軌道
からはずれてしまい、粒子ビームの損失を招く。

この有害な疑似ＴＭｎ口（ｎ≠０）モードの影響を小さ
くする方法が、Ｉ　Ｅ　ＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
　ｏｎＮｕｃｌｅａｒ　５ｃｉｅｎｃｅ、　ＶｏＱ　、
　Ｎ　Ｓ　−３０、Ｎ（１４（１９８３）Ｐｐ３４９３
−３４９５において論じられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

その概略を第２図を用いて説明する。導体壁で構成され
た加速空１５１１には、電子ビーム１ｏを加速するため
の高周波電磁波が、高周波源２から導波路５を通して送
り込まれる。高周波加速空胴１の内部には、高周波源２
からの高周波電磁波及び電子ビーム１０が誘起する電磁
波により、前述の疑似ＴＭｎｍｍ（ｎ≠０）モードが誘
起される。

第２図の例では、高周波加速空胴１の外周内壁１２をス
リット状の導体壁で構成しである。スリットの方向は軸
方向である。この構造により、疑似ＴＭｎｍｍ（ｎ　＃
　Ｏ、ｍ≠０）モードの励起は防止できるものの、ＴＭ
ｌｏモードの励起は防止できない。

その理由を第３図及び第４図を用いて説明する。

疑ＩＣＪ　Ｔ　Ｍ　ｎ　ｍ　ａ　（ｎ≠０）モードの中
で最も危険なモードに属する疑似ＴＭＩＩＩモードを第
３図に、疑似ＴＭＩＩＧモードを第４図に示す。

第３図の疑似ＴＭ１ｔｔモードでは、ビームダクト部１
１の外周部の電気力線２１が外周内壁１２上に向ってお
り、外周内壁１２上での表面電流４１は主に周方向に流
れる。従って、第２図のような軸方向のスリットをもっ
た導体壁で構成された外周内壁１２は、周方向の電流を
遮断するため疑似Ｔ　Ｍ　１　ｓ　１モードの励起を有
効に防止できる。

一方、第４図の疑似ＴＭ＊ｔｏモードでは、ビームダク
ト部１１の外周部の電気力線２０がほぼ軸方向に沿って
おり、外周内壁１２上での表面電流４０は軸方向に沿っ
て流れる。従って、第２図の従来例では、疑似ＴＭ１ｔ
ｏモードにほとんど影響を与えない、すなわち、この従
来例では疑似ＴＭ１１゜モードの励起を防止できない。

本発明の目的は、すべての疑似Ｔ　Ｍ　ｎ　＊　ｍ　（
ｎ≠Ｏ）モードの励起を防止できる構造の高周波加速空
胴を提供することである。

〔問題点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、ビームダクト部
１１の内周壁及び外周壁に軸方向のスリットをもった導
体壁を形成し、ビームダクト部１１の側面をなす電極間
隙の壁に放射方向のスリットをもった導体壁を形成した
高周波加速空胴を提案するものである。

〔作用〕

第３図及び第４図に示したように、疑似ＴＭｌｌＩ（ｎ
＃Ｏ）では、ビームダクト部において必ず横方向に電界
が存在する。従って、ビームダクト部の内壁上には必ず
周方向に表面電流５０．５１が流れる。

第１図に示した本発明の構造では、ビームダクト部１１
の内壁が、軸方向及び放射方向のスリットをもった導体
壁で構成されているため、周方向の表面電流５０．５１
の流れが遮断される。従って本発明の構造ではすべての
疑似Ｔ　Ｍ　ｎ　ａ　ｍ　（ｎ≠Ｏ）モードの励起を防
止できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第５図及び第６図を用いて説
明する。

第５図は、本実施例の全体構造を示す図である。

導体で構成された外周壁１２と電気絶縁体を主材質とす
るビームダクト部１１は、複数の締め付はボルト１００
で結合されて一体となっている。高岡波加空胴１の内部
は真空に保持する必要があるので、外周壁１２とビーム
ダクト部１１との間には真空保持用の真空バクキング１
０１を挿入しである。

第６図は、第５図に示した本実施例の高周波加速空胴１
のビームダクト部１１を軸方向から見た図である。ビー
ムダクト部外枠１３は、高周波電磁波に対して良質の電
気絶縁体であるセラミックやテフロンで構成し、その内
壁には軸方向及び放射放向に沿って複数の線状の導体膜
１４を蒸着する。この場合、導体膜１４の厚みは、基本
加速モードとしてのＴＭＯＩＯモードを減衰させないた
めに、ＴＭｏ１ｏモードの共振周波数ｆに対する表皮効
果の深さδの１０倍程度あれば充分である。ここに表皮
効果の深さδは、 で与えられる。ただし、 σ：導体膜１４の電気伝導度 μ：導体膜１４の透磁率 である。

本実施例のビームダクト部１１の内周壁は、スリットが
入った導体壁を蒸着法で容易に構成できる利点がある。

本発明の他の実施例を次に説明する。第７図にその実施
例のビームダクト部１１の構造を示す。

ビームダクト部１１は、高周波電磁波に対して良質の電
気絶縁体を材質とする外枠１３に、複数の導体を材質と
する冷却水パイプ３０を取り付けて構成される。冷却水
パイプ３０のおのおのの間には接触しないように隙間を
設ける。あるいは、導体を材質とする冷却水パイプ３０
の外側に絶縁被膜を設けて、おのおのが接触しても良い
ようにする。

この実施例によると、ビームダクト部での表面電流によ
る熱を容易に取り除くことができる。

本発明の更に他の実施例を第８図に示す０本実施例は、
ビームダクト部１１の内部に、リング状の冷却水流路２
０４を形成し１図示しない送水パイプから冷却水を流し
、ビームダクト部１１を冷却しようとするものである。

この実施例においても、第７図の実施例同様に、ビーム
ダクト部での表面電流による熱を充分に除去可能である
。

仮に、電気絶縁性及び熱伝導性に優れ、かつ高真空下で
脱ガスの少ない絶縁体が開発されれば、本発明は、蒸着
した線状の金属膜でスリット状の導体壁を構成するだけ
で、冷却特性に優れすべての疑似Ｔ　Ｍ　ｎ　＊　ｍ　
（ｎ≠０）モードの励起を防止可能な高周波加速空胴を
実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、荷電粒子を高周波電磁波により加速す
る加速器の高周波加速空胴において、すべての疑似Ｔ　
Ｍ　ｎ　ｔ　ｗａ　（ｎ≠０）モードの励起が防止され
るので、疑似Ｔ　Ｍ　ｎ　＊　ｍ　（ｎ≠０）モードに
基づく荷電粒子ビームの不安定化及びビームの損失を抑
制できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高周波加速空胴の基本的構造を断
面で示す斜視図、第２図は従来の高周波加速空胴の構造
を断面で示す斜視図、第３図は空胴内の疑似ＴＭ１１１
モードのパターンを示す図、第４図は空胴内の疑似ＴＭ
１１０モードのパターンを示す図、第５図は本発明によ
る高周波加速空胴の一実施例の構造を示す縦断面図、第
６図は第５図実施例のビームダクト部の構造を示す図、
第７図は本発明による高周波加速空胴の他の実施例の要
部を示す斜視図、第８図は更に他の実施例を示す縦断面
図である。 １・・・高周波加速空胴、２・・・高周波源、３，４・
・・スリット、１１・・・ビームダクト部、１３・・・
ビームダクト部外枠、１４・・・導体膜、３ｏ・・・冷
却水パイプ。 ２００・・・ビームダクト部側壁、２０１・・・ビーム
ダクト部内周壁、２０２・・・ビームダクト部外周壁、
２０４・・・冷却水流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子を高周波電磁波で加速する加速器の加速空
   胴において、ビームダクト部を電気絶縁体で構成し、前
   記ビームダクト部の内周壁及び外周壁に軸方向のスリッ
   トをもつた導体壁を形成し、前記ビームダクト部の側面
   をなす電極間隙の壁に放射方向のスリットをもつた導体
   壁を形成したことを特徴とする高周波加速空胴。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記スリットをも
   つた導体壁が、前記ビームダクト部上に形成された蒸着
   膜からなることを特徴とする高周波加速空胴。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   ビームダクト部が前記電気絶縁体内部にリング状の冷却
   水流路を備えたことを特徴とする高周波加速空胴。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記導体壁が互い
   に接触しない複数の冷却水パイプからなることを特徴と
   する高周波加速空胴。