JPH04292841A - 電子銃カソードの真空内交換機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子リニアック等で
使用される電子銃のカソードを真空内で交換するための
機構に関し、カソード交換時の使用不能期間の短縮を図
ったものである。

【０００２】

【従来の技術】電子銃は、例えば小型電子シンクロトロ
ンの入射器である電子リニアックの電子ビーム発生源と
して用いられる。電子リニアックに用いられている従来
の電子銃の概略構成を図２に示す。電子銃１０は電子銃
チャンバー１２内にカソード１４およびアノード１６を
対向配置し、カソード１４から発生する電子をアノード
１６で引き出して、電子ビーム１８として出射する。こ
の電子ビーム１８は、配管２０を通って加速管２２に導
かれ、所定のエネルギーに加速されて、シンクロトロン
の蓄積リング等に入射される。

【０００３】電子銃に用いられているカソードには寿命
があり、定期的に交換する必要がある。従来においては
、電子銃カソードが故障したときあるいは性能が低下し
た時に電子銃１０の運転を停止し、ゲート弁２４を閉じ
、電子銃チャンバー１２を開放し、カソード１４を取り
出して新しいカソードと交換する。そして、電子銃チャ
ンバー１２を閉じて、その内部を真空排気し、ゲート弁
２４を開いて運転を再開する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のカソード交
換方法によれば、電子銃チャンバー１２内を大気に開放
してカソード１４の交換を行なうので、カソード交換後
の真空排気に時間がかかり、特に電子リニアック等のよ
うに高真空環境下で使用される場合には真空排気に長時
間要するため（２４時間程度かかっていた）、その間運
転不能になっていた。この発明は前記従来の技術におけ
る欠点を解決して、カソード交換時の使用不能期間の短
縮を図った電子銃カソードの真空内交換機構を提供しよ
うとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、電子銃のカ
ソードを真空内の所定位置に着脱可能に収容して電子銃
として機能させる電子銃チャンバーと、電子銃のカソー
ドを収容可能な予備排気チャンバーと、この予備排気チ
ャンバー内を排気する排気手段と、前記電子銃チャンバ
ーと前記予備排気チャンバーを連通、遮断させるゲート
弁と、前記電子銃チャンバー内の電子銃のカソードを前
記ゲート弁を介して前記予備排気チャンバー内に取り出
す取出し手段と、前記予備排気チャンバー内の電子銃の
カソードを前記ゲート弁を介して前記電子銃チャンバー
内に送り込む送込み手段と、前記予備排気チャンバー内
に外部から電子銃カソードを出し入れする開閉可能な開
口部とを具備してなるものである。

【０００６】

【作用】この発明によれば、予備排気チャンバー内に新
しいカソードを収容して真空排気しておき、カソード交
換時にはゲート弁を開放して取出し手段により古いカソ
ードを電子銃チャンバー内から予備排気チャンバー内に
取り出し、送り込み手段により新しいカソードを予備排
気チャンバー内から電子銃チャンバー内に送り込み、ゲ
ート弁を閉じて、さらに必要に応じて電子銃チャンバー
内を真空排気することにより運転を再開することができ
る。そして、古いカソードは予備排気チャンバーの開口
部から取り出すことができる。

【０００７】これによれば、電子銃チャンバー内は大気
に開放されないので、カソード交換後すぐに運転を再開
することができる。また、たとえカソード交換後に電子
銃チャンバー内を高真空に真空排気する必要があっても
きわめて短時間ですみ、運転不能期間を短縮することが
できる。

【０００８】なお、予備排気チャンバーは新しいカソー
ドの収容用と古いカソードの取出し用とを共用しあるい
は別個に設けることができる。また、古いカソードの取
出し手段と、新しいカソードの送り込み手段も共用しあ
るいは別個に設けることができる。

【０００９】

【実施例】この発明を電子リニアック用電子ビーム発生
源としての電子銃に適用した実施例を説明する。ここで
は前記図２の従来装置と共通する部分には同一の符号を
用いる。

【００１０】（実施例１）この発明の一実施例を図１に
平面図で示す。電子銃１０は電子銃チャンバー１２内に
カソード１４Ａおよびアノード１６を対向配置し、カソ
ード１４Ａから発生する電子をアノード１６で引き出し
て、電子ビーム１８として出射する。この電子ビーム１
８は、配管２０を通って加速管２２に導かれ、所定のエ
ネルギーに加速されて、シンクロトロンの蓄積リング等
に入射される。

【００１１】カソード１４Ａは支持用ステージ３０上に
着脱可能に支持されている。カソード１４Ａの電極４０
は、ばね付き電極４２に接触して、電源ケーブル４４を
介して電源に接続されている。支持用ステージ３０はレ
ール３２上に載置され、電子銃の運転中は位置決めスト
ッパー３１，３３で電子銃チャンバー１２内の中央位置
に位置決めされている。位置決めストッパ３１，３３は
、例えばレール３２上にばね力で上方に突出する突起と
して構成され、支持用ステージ３０を横方向から押し込
むことによりばね力に抗してストッパ３１，３３間に支
持用ステージ３０を位置決めし、引き出すことによりば
ね力に抗して位置決め状態が解除される。

【００１２】電子銃チャンバー１２の左側部にはゲート
弁２６を介して予備排気チャンバー３６が連結されてい
る。予備排気チャンバー３６内には支持用ステージ３０
を移動させるためのレール４６が取り付けられている。 予備排気チャンバー３６にはカソード出入口５２が設け
られている。また、予備排気チャンバー３６内は配管５
４を介して真空ポンプ５６に連通している。予備排気チ
ャンバー３６の外側には、予備排気チャンバー３６内の
真空を保持した状態で支持用ステージ３０を駆動するた
めの直線導入機４８が取り付けられている。直線導入機
４８のロッド５０は予備排気チャンバー３６内から電子
銃チャンバー１２内で伸縮して、その先端に連結された
支持用ステージ３０をレール４６，３２に沿って移動さ
せる。

【００１３】直線導入機４８の構成例を図３に示す。直
線導入機４８は内筒５８と外筒６０を具えている。内筒
５８はフランジ６２を介してボルト６４により予備排気
チャンバー３６の側部に固定される。内筒５８の中心軸
上にはロッド５０が軸方向に摺動可能に支持されている
。内筒５８とロッド５０との間には真空シール６６，６
８が配設されている。ロッド５０の左端部と内筒５８と
はベローズ７０で連結されており、ベローズ７０内のロ
ッド５０が通る部分の空間５１を真空封止している。 外筒６０は内部中心軸７２がその外周面に形成されたね
じ部７４によって内筒５８の左側部にねじ込まれている
。外筒中心軸７２の右端部はロッド５０の左端部に回転
自在に連結されている。このような構成により、外筒６
０を回すことにより、外筒６０が内筒５８に対して左右
に移動し、これに連動してロッド５０が左右に移動し、
前記支持用ステージ３０を左右に移動することができる
。

【００１４】図１において、電子銃チャンバー１２の右
側部にはゲート弁２８を介して予備排気チャンバー３８
が連結されている。予備排気チャンバー３８内には支持
用ステージ７６を移動させるためのレール７８が取り付
けられている。支持用ステージ７６には新しいカソード
１４Ｂが着脱可能に支持されている。予備排気チャンバ
ー３８にはカソード出入口８０が設けられている。また
、予備排気チャンバー３８内は配管８２を介して真空ポ
ンプ８４に連通している。予備排気チャンバー３８の外
側には、予備排気チャンバー３８内の真空を保持した状
態で支持用ステージ７６を駆動するための直線導入機８
６が取り付けられている。直線導入機８６のロッド８８
は予備排気チャンバー３８内から電子銃チャンバー１２
内で伸縮して、その先端に連結された支持用ステージ７
６をレール７８，３２に沿って移動させる。直線導入機
４８は例えば前記図３のように構成することができる。

【００１５】なお、真空ポンプ５６，８４は１台を兼用
して、流路を切換えて使用することもできる。あるいは
、真空ポンプ５６，８４に代えて１台の真空ポンプを電
子銃チャンバー１２に接続して使用することもできる。

【００１６】以上の構成の電子銃１０によるカソード交
換の手順を図４により説明する。なお、図４は図１の電
子銃１０を背面側から見たものである。■　　カソード
１４Ａを用いて運転している時は右側の予備排気チャン
バー３８内の支持用ステージ７６に新しいカソード１４
Ｂをセットして、同チャンバー３８内を真空ポンプ８４
（図１）で真空排気しておく。■　　カソード１４Ａに
故障や性能の低下が生じて交換する時は、電子銃１０の
運転を停止し、電子ビーム出口のゲート弁２４（図１）
を閉じる。そして、右側のゲート弁２８を開く。この時
右側の予備排気チャンバー３８内は真空に保持されてい
るため、電子銃チャンバー１２内は真空に保たれている
。 この状態で、左側の直線導入機４８を短縮方向に駆動し
て、その駆動力によりストッパ３１，３３によるロック
状態を解除するとともに、電極４０とバネ付き電極４２
との接触状態をバネ付き電極４２のバネ力に抗して解除
して支持用ステージ３０をレール３２，４６に沿って左
に移動させて予備排気チャンバー３６内に導く。また、
右側の直線導入機８６を伸長方向に駆動して、新しいカ
ソード１４Ｂを保持した支持用ステージ７６を左に移動
させて電子銃チャンバー１２内に導く。■　　支持用ス
テージ３０が予備排気チャンバー３６内に完全に収容さ
れたら左側のゲートバルブ２６を閉じる。右側の支持用
ステージ７６はストッパ３１，３３に停止された状態で
停止する。この時、新たなカソード１４Ｂの電極７７は
ばね付電極４２にバネ力により接触して電源に接続され
る。■　　このようにして新たなカソード１４Ａに交換
されたら、ゲート弁２４（図１）を開いて、電子銃の運
転を再開する。なお、電子銃チャンバー１２内に多少残
っている気体を排気する必要がある場合は、真空ポンプ
８４で排気してから電子銃１０の運転を再開する。その
後、カソード出入口５２を開いて古いカソード１４Ａを
取り出すとともに、別の新しいカソードを支持用ステー
ジ３０に装着してカソード出入口５２を閉じ、予備排気
チャンバー３６内を真空ポンプ５６で排気して次の交換
に備える。

【００１７】以上のような手順によれば、カソード交換
時に電子銃チャンバー内は大気に開放されないので、カ
ソード交換後に電子銃チャンバー内の真空排気は不要も
しくは小規模ですみ、短時間で運転再開することができ
、運転不能期間は短くてすむ。

【００１８】（実施例２）この発明の他の実施例を図５
に平面図でカソード交換手順に従って示す。これは、予
備排気チャンバーを１個だけ設けたものである。図１の
実施例と共通する部分には同一の符号を用いる。図５■
において、電子銃１０は電子銃チャンバー１２内にカソ
ード１４Ａおよびアノード１６を対向配置し、カソード
１４Ａから発生する電子をアノード１６で引き出して、
電子ビーム１８として出射する。この電子ビーム１８は
、配管２０を通って加速管に導かれ、所定のエネルギー
に加速されて、シンクロトロンの蓄積リング等に入射さ
れる。

【００１９】カソード１４Ａは支持用ステージ３０上に
着脱可能に支持されている。カソード１４Ａの電極４０
は、ばね付き電極４２に接触して、電源ケーブル４４を
介して電源に接続されている。支持用ステージ３０はレ
ール３２上に載置され、電子銃の運転中は位置決めスト
ッパー３１，３３で電子銃チャンバー１２内の中央位置
に位置決めされている。電子銃チャンバー１２の外側に
は、電子銃チャンバー１２内の真空を保持した状態で支
持用ステージ３０を駆動するための直線導入機４８が取
り付けられている。直線導入機４８のロッド５０の先端
は支持用ステージ３０，７６に着脱自在に連結される。

【００２０】電子銃チャンバー１２の右側部にはゲート
弁２８を介して予備排気チャンバー３８が連結されてい
る。予備排気チャンバー３８内には支持用ステージを移
動させるためのレール７８が取り付けられている。また
、新しいカソード１４Ｂを保持した支持用ステージ７６
が前後方向に移動自在に収容されている。予備排気チャ
ンバー３８にはカソード出入口５２，８０が設けられて
いる。また、予備排気チャンバー３８内は配管８２を介
して真空ポンプ８４に連通している。予備排気チャンバ
ー３８の外側には、予備排気チャンバー３８内の真空を
保持した状態で移動台７６を駆動するための直線導入機
８６が取り付けられている。直線導入機８６のロッド５
０は伸縮して、その先端に連結された移動台９０を移動
させる。なお、電子銃チャンバー１２に独自に真空ポン
プを接続して、真空ポンプ８４では排気しきれなかった
気体をカソード交換後に排気することもできる。

【００２１】以上の構成の電子銃１０によるカソード交
換の手順を図５により説明する。■　　カソード１４Ａ
を用いて運転している時は予備排気チャンバー３８内の
支持用ステージ７６に新しいカソード１４Ｂをセットし
て、同チャンバー３８内を真空ポンプ８４で真空排気し
ておく。■　　カソード１４Ａに故障や性能の低下が生
じて交換する時は、電子銃１０の運転を停止し、電子ビ
ーム出口のゲート弁２４を閉じる。そして、ゲート弁２
８を開く。この時予備排気チャンバー３８内は真空に保
持されているため、電子銃チャンバー１２内は真空に保
たれている。この状態で、左側の直線導入機４８を伸長
方向に駆動して、その駆動力によりストッパ３１，３３
によるロック状態を解除するとともに、電極４０とバネ
付き電極４２との接触状態をバネ付き電極４２のバネ力
に抗して解除して支持用ステージ３０をレール３２，７
８に沿って右に移動させて予備排気チャンバー３８内に
導き移動台９０上に載せる。■　　直線導入機８６を短
縮方向に駆動して移動台９０を移動し、ロッド５０の先
端を支持用ステージ３０から外して支持用ステージ７６
に連結する。■　　直線導入機４８を短縮方向に駆動し
て支持用ステージ７６をレール７８，３２に沿って移動
し、電子銃チャンバー１２内に導く。支持用ステージ７
６はストッパ３１，３３に両側が係止された状態で停止
する。 この時新たなカソード１４Ｂの電極７７はばね付電極４
２に接触して電源に接続される。このようにして新たな
カソード１４Ｂに交換されたら、ゲート弁２８を閉じる
とともに、ゲート弁２４を開いて、電子銃の運転を再開
する。なお、電子銃チャンバー１２内に多少残っている
気体を排気する必要がある場合は、電子銃チャンバー１
２に接続されている真空ポンプ（図示せず）で排気して
からゲート弁２４を開いて電子銃の運転を再開する。そ
の後、カソード出入口５２を開いて古いカソード１４Ａ
を取り出すとともに、別の新しいカソードを支持用ステ
ージ３０に装着してカソード出入口５２を閉じ、予備排
気チャンバー３８内に排気して次の交換に備える。

【００２２】以上のような手順によれば、カソード交換
時に電子銃チャンバー内は大気に開放されないので、カ
ソード交換後に電子銃チャンバー内の真空排気は不要も
しくは小規模ですみ、短時間で運転再開することができ
、運転不能期間は短くてすむ。

【００２３】

【変更例】この発明は電子リニアック用以外の電子銃に
も適用することができる。また、この発明は熱電子放射
形、電界電子放射形その他各種の電子銃に適用すること
ができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、予備排気チャンバーを設けてカソード交換を行なうよ
うにしたので、電子銃チャンバー内は大気に開放されず
、カソード交換後すぐに運転を再開することができる。 また、たとえカソード交換後に電子銃チャンバー内を高
真空に真空排気する必要があってもきわめて短時間です
み、運転不能期間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の一実施例を示す平面図である。

【図２】　　従来装置を示す平面図である。

【図３】　　図１の直線導入機４８の断面図である。

【図４】　　図１の電子銃におけるカソード交換手順を
示す背面図である。

【図５】　　この発明の他の実施例を示す平面図で、カ
ソード交換手順に従って示した図である。

【符号の説明】

１０　　電子銃 １２　　電子銃チャンバー １４Ａ，１４Ｂ　　カソード ２６，２８　　ゲート弁 ３６，３８　　予備排気チャンバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子銃のカソードを真空内の所定位置に着
   脱可能に収容して電子銃として機能させる電子銃チャン
   バーと、電子銃のカソードを収容可能な予備排気チャン
   バーと、この予備排気チャンバー内を排気する排気手段
   と、前記電子銃チャンバーと前記予備排気チャンバーを
   連通、遮断させるゲート弁と、前記電子銃チャンバー内
   の電子銃のカソードを前記ゲート弁を介して前記予備排
   気チャンバー内に取り出す取出し手段と、前記予備排気
   チャンバー内の電子銃のカソードを前記ゲート弁を介し
   て前記電子銃チャンバー内に送り込む送込み手段と、前
   記予備排気チャンバー内に外部から電子銃カソードを出
   し入れする開閉可能な開口部とを具備してなる電子銃カ
   ソードの真空内交換機構。
2. 【請求項２】前記予備排気チャンバーが複数個設けられ
   、前記電子銃チャンバー内の電子銃カソードを前記取出
   し手段により１つの予備排気チャンバー内に取り出すと
   ともに、他の予備排気チャンバー内の電子銃カソードを
   前記送込み手段により前記電子銃チャンバー内に送り込
   むように構成されていることを特徴とする請求項１記載
   の電子銃カソードの真空内交換機構。