JPH031500A - 多連結高周波加速空胴 - 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） 本発明は例えば放射光を利用する加速器に使用される高
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十億電子
ボルト（数Ｇｅｍ）程度の高エネルギ状態に加速するた
めのものであり、従来から素粒子の研究分野で大形のも
の、たとえば直径１ｋ１以上のものが建設されている。

最近は、はぼ光速で走る電子がその軌道を曲げられた時
に発生する放射光を利用した物性研究や超ＬＳ　Ｉ＠細
加工（リソグラフィ）など新しい分野への応用として、
中規模および小規模の放射光専用の加速器も建設される
ようになってきている。

加速器には電子の加速や放射光で失われるエネルギの補
給を行うために高周波加速空胴が設けられている。高周
波加速空胴内では電子の周囲に同期した数百メガヘルツ
の高周波の高電界を発生し、電子はこの高電界により加
速される。

高周波加速空胴には種々の形式のものがあるが、高周波
加速空胴に供給すべき高周波電力は電子のエネルギの８
乗に比例して大きくなるので、電子のエネルギが大きく
なると高周波加速空胴の数は極端に多くなってしまう。

このためできるだけ、高周波加速空胴の設置スペースを
少なくするために複数の空胴をつないだいわゆる多連結
高周波加速空胴が採用される。

第２図は従来の多連結高周波加速空胴の一例で、６個の
空胴（ｌａ）　（以下セルと称する）が連結されている
。全体は中空円筒形の外筒（１）、中空円板にフランジ
付きの中空円筒を取付けた側板（２）、中空円板形スロ
ット８を有する隔壁（３）、セル（！ａ）内に高周波電
力を供給するアンテナ（４）、加速空胴の共振周波数を
調整するための円筒形のチューナ（５）、チューナ（５
）をセル（ｌａ）内に出し入れするためのチューナ駆動
装置（８）等から成っている。なお、高周波加速空胴は
ビームダクト（７）に接続され、１０’Ｔｏｒｒ台の超
高真空に保持されている。

第２図では６個の空胴（１ａ）があるが、アンテナ（４
）は中央近傍のセルに一個置かれているのみである。し
たがってアンテナ（４）のあるセルから他のセルへ高周
波電力を伝達することを考えねばならない。高周波電力
は電磁波で伝達されるが、スロット付き隔壁（３）の円
孔（３ａ）は直径が小さく、かつ円孔（３ａ）の縁がノ
ーズ状に出つばっていることもあって、円孔（３ａ）か
らでは電磁波はほとんど伝達されない。このため通常は
第３図に示すように隔壁（３）にはスロット（８）が開
けられている。

電磁波はスロット（８）を通じて伝達され、セル全体に
高周波電力が伝達される。

セル全体に高周波電力が伝達されると各セル内に大きな
電界が生じ、ビームは軸上（円孔２ａ、３ａの中心を結
ぶ軸）の電界により加速される。各セルの軸上の電界分
布は模式的に描くと第４図のように共振周波数の１ノ２
波長毎に極性の反転した分布となる。第４図のような分
布をπモードとよぶ。

πモードでは電子の飛行時間（速度はほぼ光速）と、軸
合の電界分布の極性の反転時間が同期して、電子は常に
正の電界を感する、すなわち常に加速されることになる
。

（発明が解決しようとする課題） このように多連結高周波加速空胴はビームを効率よく加
速できるが、多セルへの高周波電力の供給をアンテナ１
個で行っているためアンテナを通過する電力は非常に大
きなものとなる。このため、各セル自体で電力的に余裕
がある、すなわち、各セルの冷却能力や高い電界による
内部の放電等の観点からは入力電力をさらに上げられる
にもかかわらず、アンテナの通過電力が制約を受け、大
きな高周波電力を入力できないという問題がある。

本発明はアンテナの通過電力の制限を取り除き、各セル
へ十分大きな電力を入力できる高性能の多連結高周波加
速空胴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、複数個のセルを隔
壁を介して直列に設け、隔壁の一部をスロット無しとし
、このスロット無し隔壁の両側のセル群にそれぞれアン
テナを備えた構造とする。

（作　用） スロットのない隔壁を設けることにより、両側の加速空
胴が独立となる。お互いがスロットで結合している場合
は複数のアンテナで入力すると干渉し合ってしまうが、
独立の場合は複数のアンテナでそれぞれ入力できる。複
数のアンテナを用いるので大電力入力が可能となり多連
結高周波加速空胴の高性能化が図られる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図を参照して説明
する。この実施例においては６個のセル（１ａ）が連結
されている。（１）は中空円筒形の外筒、（２）は外筒
（１）に銀ろう付等で接合された側板、（３）は複数の
セル（１ａ）に仕切るための中空円板形の隔壁でありセ
ル（ｌａ）間の結合のためスロットが開けられている。

側板（２）、隔壁（３）とも、中央に円孔（２ａ）　、
　（３ａ）があり、この円孔（２ａ）。

（３ａ）の中心を加速されるビームが通過する。円孔（
２ａ）　、　（３ａ）のまわりがノーズ状に盛り上がっ
ているのは高周波加速空胴の特性を良くするためである
。（４）は高周波加速空胴内に高周波電力を供給するた
めのアンテナで、外筒（１）に挿着されており、図示し
ない高周波電源に接続されている。

（５）は空胴の共振周波数を調整するための円筒形のチ
ューナであり、各セルに１個ずつ取付けられている。（
６）はチューナ（５〉をセル（１ａ）内に挿入したり、
逆に引抜いたりするためのチューナ駆動装置であり、駆
動源はＡＣサーボモータ等である。

高周波加速空胴はビームダクト（７）に接続され、１０
’Ｔｏｒｒ台の超高真空に保持されている。

ここ迄は第２図に示した、従来例と同様であるが、本実
施例においては中央部にスロット無し隔壁（３ｂ）が設
けられ、かつ、アンテナ（４）の個数が２個となってい
る。

スロット無し隔壁（３ｂ）を中央部に設けることにより
、全体形状は従来と同じであるが、電気的には２つの独
立な加速空胴となる。すなわち前述のようにスロットが
なければ電磁波が伝達されないので、独立となり、お互
いの干渉なしに高周波電力が入力できる。したがってア
ンテナ（４）　も２個となり、従来に比較して各セルへ
の入力電力を２倍とできる。なお、加速電界の極性は第
４図のようでなければならないので、左右のアンテナへ
の供給電力の位相は１８０°異なっていなければならな
い。

（他の実施例） 第１図の実施例ではスロット無し隔壁（３ｂ）を多連結
高周波加速空胴の中央に設け、左右のセルを独立とした
が、たとえばスロット無し隔壁を２枚設けて３つの独立
した高周波加速空胴とし、アンテナ３個とすることも可
能である。すなわち、各セルの許容人力電力と、アンテ
ナの許容通過電力との関係から適当なスロット無し隔壁
数を選択することもできる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、スロット無し隔壁を複数
個設け、高周波加速空胴を電気的に独立とし、各々の独
立し空胴にアンテナを設けるので、全体としてアンテナ
の許容通過電力がアンテナ個数分だけ大きくなり、各セ
ルに大きな電力を入力でき、従来の多連結高周波空胴と
同一寸法のままで、大電力に入力が可能な高性能多連結
高周波加速空胴を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多連結高周波加速空胴の一実施例を示
す縦断面図、第２図は従来例を示す縦断面図、第３図は
第２図の■−■矢視図、第４図は軸上の電界分布を示す
図である。 ｌ・・・外筒　　　　　　１ａ・・・セル２・・・側板
　　　　　　２ａ、３ａ・・・円孔３・・・スロット付
き隔壁 ３ｂ・・・スロット無し隔壁 ４・・・アンテナ ６・・・チューナ駆動装置 ８・・・スロット ５・・・チューナ ７・・・ビームダクト 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 軸ニー電界

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個のセルを隔壁を介して直列に設け、隔壁の一部を
   スロット無しとし、このスロット無し隔壁の両側のセル
   群にそれぞれアンテナを備えたことを特徴とする多連結
   高周波加速空胴。