JPH04149998A

JPH04149998A - 高周波加速空胴

Info

Publication number: JPH04149998A
Application number: JP27223490A
Authority: JP
Inventors: Takahito Tozawa; 利沢　隆人
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1990-10-12
Publication date: 1992-05-22

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）本発明はサイクロトロン等の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、イオン等のビームを１０億電子ボ
ルト（Ｉ　Ｇｅｖ）程度の高エネルギー状態に加速する
ためのものである。最近は、電子からの放射光（ＳＯＲ
光と言われる）を利用した超ＬＳＩ微細加工（リソグラ
フィ）専断して分野への応用として比較的小型のもの、
例えば直径が１０ｍ程度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、ＳＯＲ光として失われるエ
ネルギーを補給するため、高周波エネルギーを電子に供
給する高周波加速空胴が設けられている。

高周波速空胴には種々の形式のものがあるが、ここでは
半共軸型加速空胴を例にとって説明する。

第４図は従来の高周波加速空胴の一例で、１は中空円筒
状の外筒、２は円板形の側板、３は側板２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がアンテナポート４ａ部に
装着されており１図示しない高周波電源に接続されてい
る。また５は空胴の共振周波数を調整するための円筒型
のチューナであり、６はチューナ５を空胴内へ挿入した
り、逆に引抜いたりするための駆動装置である。チュー
ナ５を挿入すれば共振周波数が上がり、引抜けば下がる
。なお、空胴内は加速電極３に接続されるビームダクト
７と同様１０−’　Ｔｏｒｒ以上の超高真空に保持され
るために、各部材の接合面にはガスケット８が装着され
ている。

この様な高周波加速空胴のアンテナ４の詳細を第５図に
示す。アンテナ４は円柱のアンテナ内導体９及び円筒の
アンテナ外導体１０の同軸構造で内導体９及び外導体１
０は先端で結合ループ１１で結ばれている。内導体９を
流れる高周波電流は結合ループ１１から外導体１０へと
流れ、結合ループ１１は紙面垂直方向の高周波磁界を作
り、この磁界により高周波加速空胴内へ電磁エネルギー
が満たされる。

外導体１０にはフランジ１２が溶接されており、アンテ
ナポート４ａに取付けられているフランジ１２とガスケ
ット８を介し締付けられ真空境界を形成する。

一方、内導体９と外導体１０間にはセラミックス製の真
空窓１３がロー付は等で取付けられており、やはり真空
境界を形成している。

（発明が解決しようとする課題）上記の構成のアンテナに高周波電力を供給すると、内導
体９と外導体１０間にいわゆるマルチパクタリング放電
が発生することが知られている。

マルチパクタリング放電は、高周波電界によって加速さ
れた電子（−次電子）が一方の電極（今の場合は内導体
９または外導体１０）に当って二次電子を叩き出し、こ
の時、高周波電界の極性が逆転しているとこの二次電子
が一次電子と逆方向に加速されて他方の電極に当り、ま
た二次電子を放出し、この過程を繰り返してなだれ的に
二次電子が増えて起こるものである。

このようなマルチパクタリング放電は低電圧でも起こる
ので、このままではビームを加速するために必要な電力
をアンテナに供給できない。通常は、徐々に供給電力を
増してマルチパクタリング放電を少しずつ発生させ、内
導体９及び外導体１０の表面状態を、二次電子放出が小
さくなるようにするエージングを行っている。しかし、
エージングには多くの時間を要するばかりか、真空窓の
破損、加速空胴運転上の種々の制約など多くの問題があ
る。

本発明は、マルチパクタリング放電が起こらないアンテ
ナを有する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、マルチパクタリン
グ放電の要因となる電子を加速する内、外導体間の高周
波電界と垂直な方向に磁界を印加する手段を、アンテナ
を取り囲んで配置する。

（作　用）電子は電界Ｅと磁界Ｈのベクトル積、すなわちＥとＢの
作る面に垂直な方向に力を受け、軌道が曲げられる。こ
のため−次電子により発生した二次電子の飛行距離が長
くなり、電子が両電極間を往復する周波数と、高周波電
界の周波数とが異なってくる。すなわち同期がとれなく
なるため。

なだれ的に二次電子が増殖することがなく、したがって
マルチパクタリング放電が抑制される。

（実施例）（実施例の構成）第１図は本発明の高周波加速空胴の一例で、第２図は第
１図の■−■断面図である。空胴外筒１とアンテナ取付
は用フランジ４ｂに、円板を二つ割りにした形状の強磁
性体１５をボルト等で締結する。強磁性体１５の間に、
円筒を二つ割りにした形状の永久磁石１４をはさみ、強
力な接着剤等で強磁性体１５に固着する。

（実施例の作用）円筒を二つ割りにした形状の永久磁石１４及び２枚の円
板を二つ割りにした強磁性体１５からなる磁気回路によ
る磁界成分のうち、アンテナ内導体９、アンテナ外導体
１０の軸に平行な成分を第１図に示すようにＢで表わす
。一方、同図中に示す電界Ｅの分布は放射状である。し
たがってたとえ−次電子が当って二次電子が出たとして
も、周方向に力を受け、対向面に直進せずに曲げられて
しまう。したがって上記の説明のように、電子が内、外
導体間を往復する周波数と、高周波電界の周波数が異な
ってくるのでマルチパクタリング放電が抑制される。

（実施例の効果）このように永久磁石１４及び強磁性体１５を設置すれば
、マルチパクタリング放電が抑制されるので、エージン
グや運転上の配慮をしなくても容易に定格の電力を供給
できる。またマルチパクタリング放電が激しく起きると
セラミックス製の真空窓１３が破損してしまうこともあ
るが、このような破損も防止できる。

（他の実施例）第１図に示す実施例においては強磁性体１５が永久磁石
１４を挟み込むように配置されていたが、強磁性体を用
いず、一体の永久磁石を直接外ＷＪ１とアンテナ取付は
用フランジ４ｂに取付けることも可能である。

さらに、第３図に示すように２枚の強磁性体１５を外１
ｉ１及びアンテナ取付は用フランジ４ｂに埋め込む構造
とし、その間に円筒状の永久磁石１４を立て、ボルト等
によって締結することによっても、マルチパクタリング
放電抑制作用が得られる。

〔発明の効果〕

本発明では永久磁石からなる磁気回路を取付けたため、
マルチパクタリング放電が抑制され工ジングや運転上の
配慮をしなくても定格の電力を供給でき、したがって加
速器のビームに必要な加速電圧を与えることができる。

さらに本発明によりマルチパクタリング放電による真空
窓の破損等の心配のない信頼性の高い高性能の高周波加
速空欄を提供できる。

【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アンテナ
部の断面図、第２図は第１図の■−■断面図、第３図は
他の実施例を示すアンテナ部の断面図、第４図は従来の
高周波加速空胴の断面図、第５図は第４図のアンテナ部
の断面図である。１・・・外筒　　　　　　　　２・・・側板３・・加速
電極　　　　　　４・・アンテナ４ａ・・・アンテナポ
ート４ｂ・・・アンテナ取付は用フランジ７・・・ビームダクト　　　　９・・・アンテナ内導体
１０・・アンテナ外導体　　　１１・・・結合ループ１
２・・・フランジ　　　　　　１３・・・真空窓１４・
・・永久磁石 γ 第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

互に同軸に配置された外導体と内導体を有するアンテナ
をポートを介して取付けられた高周波加速空胴において
、アンテナの同軸部に平行な磁界を発生する手段を前記
ポートの外側に配設したことを特徴とする高周波加速空
胴。