JPH05190299A - 高周波加速空洞の共振周波数調整装置 - Google Patents
高周波加速空洞の共振周波数調整装置Info
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- JPH05190299A JPH05190299A JP283592A JP283592A JPH05190299A JP H05190299 A JPH05190299 A JP H05190299A JP 283592 A JP283592 A JP 283592A JP 283592 A JP283592 A JP 283592A JP H05190299 A JPH05190299 A JP H05190299A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高次共振モードを抑制し，高周波加速空洞に
対する共振周波数調整装置の影響を軽減する高周波加速
空洞の共振周波数調整装置を提供する。 【構成】 高周波加速空洞１６内に金属体６を進退駆動
させる可動主軸２と，これを同軸で覆う外筒４とで同軸
線路１９を構成し，金属体６をロッドアンテナとして高
次共振モードのうちの共振周波数調整装置１に電界強度
をもつ高次共振モードの周波数を同軸線路１９内に導
き，分岐同軸線路９から電力終端器１４に入れ消費させ
るので，高周波加速空洞１６内に高次共振モードが蓄積
されにくくなり，高周波加速空洞１６内の荷電粒子ビー
ムに与える影響が軽減される。また，同軸線路１９の線
路インピーダンスと分岐同軸線路９の線路インピーダン
スと電力終端器１４のインピーダンスとの整合をとるこ
とにより，高周波加速空洞１６内からみた共振周波数調
整装置１全体の入力インピーダンスの変化が少なくな
り，高周波加速空洞１６の共振周波数に与える影響も少
なくなる。
対する共振周波数調整装置の影響を軽減する高周波加速
空洞の共振周波数調整装置を提供する。 【構成】 高周波加速空洞１６内に金属体６を進退駆動
させる可動主軸２と，これを同軸で覆う外筒４とで同軸
線路１９を構成し，金属体６をロッドアンテナとして高
次共振モードのうちの共振周波数調整装置１に電界強度
をもつ高次共振モードの周波数を同軸線路１９内に導
き，分岐同軸線路９から電力終端器１４に入れ消費させ
るので，高周波加速空洞１６内に高次共振モードが蓄積
されにくくなり，高周波加速空洞１６内の荷電粒子ビー
ムに与える影響が軽減される。また，同軸線路１９の線
路インピーダンスと分岐同軸線路９の線路インピーダン
スと電力終端器１４のインピーダンスとの整合をとるこ
とにより，高周波加速空洞１６内からみた共振周波数調
整装置１全体の入力インピーダンスの変化が少なくな
り，高周波加速空洞１６の共振周波数に与える影響も少
なくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，荷電粒子を高周波電界
により加速する高周波加速空洞に設置され，高周波加速
空洞の共振周波数を加速器の運転周波数に調整するため
の共振周波数調整装置に関する。
により加速する高周波加速空洞に設置され，高周波加速
空洞の共振周波数を加速器の運転周波数に調整するため
の共振周波数調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば，シンクロトロン放射光を発生さ
せる電子ビーム蓄積リングにおいて，電子がシンクロト
ロン放射光を放射して失ったエネルギーを補い，電子に
所要のエネルギーを与えるために高周波加速空洞が設け
られる。このような高周波加速空洞では入力される高周
波電力により発生する電子ビームの進行方向に平行な電
界により電子が加速される。この電子加速の電力効率を
上げるために，入力される高周波電力の周波数と高周波
加速空洞の加速モードの共振周波数を一致させることが
必要となる。そのため，高周波加速空洞に共振周波数調
整装置を設けて加速モードの共振周波数を入力電力の周
波数に一致させる。この共振周波数調整装置は，高周波
加速空洞の加工誤差による共振周波数のずれや，入力電
力が高周波加速空洞壁で熱となって消費されることによ
る高周波加速空洞の熱変形に伴う共振周波数のずれなど
を調整する。上記のごとき作用をなす高周波加速空洞の
共振周波数調整装置の従来例として，特開平２−３４４
０９号公報に開示された共振周波数調整装置を図５に示
す。図５において，高周波加速空洞３０の空洞壁３１に
設置される共振周波数調整装置３７は，金属体３８，可
動主軸３９，駆動装置４０で主構成され，駆動装置４０
によって可動主軸３９を外筒４６に沿って移動させ，金
属体３８を高周波加速空洞３０内に出し入れする。共振
周波数調整の制御は，高周波加速空洞３０の空洞内の電
磁界をモニタするアンテナ４２からの検出信号に基づき
制御回路４３が金属体３８の高周波加速空洞３０内への
挿入量を調整する駆動装置４０を制御することによりな
される。
せる電子ビーム蓄積リングにおいて，電子がシンクロト
ロン放射光を放射して失ったエネルギーを補い，電子に
所要のエネルギーを与えるために高周波加速空洞が設け
られる。このような高周波加速空洞では入力される高周
波電力により発生する電子ビームの進行方向に平行な電
界により電子が加速される。この電子加速の電力効率を
上げるために，入力される高周波電力の周波数と高周波
加速空洞の加速モードの共振周波数を一致させることが
必要となる。そのため，高周波加速空洞に共振周波数調
整装置を設けて加速モードの共振周波数を入力電力の周
波数に一致させる。この共振周波数調整装置は，高周波
加速空洞の加工誤差による共振周波数のずれや，入力電
力が高周波加速空洞壁で熱となって消費されることによ
る高周波加速空洞の熱変形に伴う共振周波数のずれなど
を調整する。上記のごとき作用をなす高周波加速空洞の
共振周波数調整装置の従来例として，特開平２−３４４
０９号公報に開示された共振周波数調整装置を図５に示
す。図５において，高周波加速空洞３０の空洞壁３１に
設置される共振周波数調整装置３７は，金属体３８，可
動主軸３９，駆動装置４０で主構成され，駆動装置４０
によって可動主軸３９を外筒４６に沿って移動させ，金
属体３８を高周波加速空洞３０内に出し入れする。共振
周波数調整の制御は，高周波加速空洞３０の空洞内の電
磁界をモニタするアンテナ４２からの検出信号に基づき
制御回路４３が金属体３８の高周波加速空洞３０内への
挿入量を調整する駆動装置４０を制御することによりな
される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高周波加速空洞におい
ては荷電粒子ビームによって高次共振モードの共振周波
数が励起される。この高次共振モードの共振周波数は加
速される荷電粒子の電流量を制限するパラメータで，加
速モード以外の共振モードは荷電粒子の運動方向に垂直
な力や減速力を与え荷電粒子の加速を阻害する。特に，
有害な高次共振モードの周波数が荷電粒子のリング周回
周波数と，荷電粒子の縦方向あるいは横方向の振動周波
数とで決まる周波数に一致した場合，荷電粒子ビームを
不安定にさせ蓄積リングにおける大電流の蓄積が困難と
なる。上記従来例の共振周波数調整装置において，金属
体３８を空洞３０内に進退駆動させるとき，前記高次共
振モードの共振周波数が金属体３８の進退駆動量により
大きく変化するため，安定した電流を確保することが困
難になる問題点を有していた。また，金属体３８から共
振周波数調整装置内に引き込まれた高次共振モードの高
周波電力は，共振周波数調整装置３７の終端が短絡され
ているために反射して共振周波数調整装置３７の内部に
定在するため，過度の電流が共振周波数調整装置３７内
を局部的に流れ，外筒４６と金属体３８との電気的接触
を保つ高周波コンタクト４１が過熱され，破損の原因と
なったり放出ガス量の増加を招く等の問題点を有してい
た。本発明は上記問題点に鑑み創案されたもので，高次
共振モードの共振周波数に対する共振周波数調整装置の
影響を軽減し，高次共振モードを抑制する高周波加速空
洞の共振周波数調整装置を提供することを目的とする。
ては荷電粒子ビームによって高次共振モードの共振周波
数が励起される。この高次共振モードの共振周波数は加
速される荷電粒子の電流量を制限するパラメータで，加
速モード以外の共振モードは荷電粒子の運動方向に垂直
な力や減速力を与え荷電粒子の加速を阻害する。特に，
有害な高次共振モードの周波数が荷電粒子のリング周回
周波数と，荷電粒子の縦方向あるいは横方向の振動周波
数とで決まる周波数に一致した場合，荷電粒子ビームを
不安定にさせ蓄積リングにおける大電流の蓄積が困難と
なる。上記従来例の共振周波数調整装置において，金属
体３８を空洞３０内に進退駆動させるとき，前記高次共
振モードの共振周波数が金属体３８の進退駆動量により
大きく変化するため，安定した電流を確保することが困
難になる問題点を有していた。また，金属体３８から共
振周波数調整装置内に引き込まれた高次共振モードの高
周波電力は，共振周波数調整装置３７の終端が短絡され
ているために反射して共振周波数調整装置３７の内部に
定在するため，過度の電流が共振周波数調整装置３７内
を局部的に流れ，外筒４６と金属体３８との電気的接触
を保つ高周波コンタクト４１が過熱され，破損の原因と
なったり放出ガス量の増加を招く等の問題点を有してい
た。本発明は上記問題点に鑑み創案されたもので，高次
共振モードの共振周波数に対する共振周波数調整装置の
影響を軽減し，高次共振モードを抑制する高周波加速空
洞の共振周波数調整装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する手段は，荷電粒子に高周波エネルギ
ーを与えて加速する高周波加速空洞内に共振周波数調整
用金属体を挿入量可変に進退駆動することにより，前記
高周波加速空洞の加速モードの共振周波数を調整する高
周波加速空洞の共振周波数調整装置において，前記共振
周波数調整用金属体を前記高周波空洞内に進退駆動させ
る可動主軸と，前記高周波加速空洞壁に接合し前記可動
主軸を該可動主軸と同軸の筒体で覆う外筒とにより同軸
線路を構成し，前記可動主軸に電気的に接合した分岐内
導体と前記外筒に電気的に接合した分岐外導体とにより
分岐同軸線路を構成して，該分岐同軸線路を前記同軸線
路とインピーダンス整合させると共に，前記分岐同軸線
路の終端に該分岐同軸線路とインピーダンス整合させた
電力終端器を接続してなることを特徴とする高周波加速
空洞の共振周波数調整装置である。
に本発明が採用する手段は，荷電粒子に高周波エネルギ
ーを与えて加速する高周波加速空洞内に共振周波数調整
用金属体を挿入量可変に進退駆動することにより，前記
高周波加速空洞の加速モードの共振周波数を調整する高
周波加速空洞の共振周波数調整装置において，前記共振
周波数調整用金属体を前記高周波空洞内に進退駆動させ
る可動主軸と，前記高周波加速空洞壁に接合し前記可動
主軸を該可動主軸と同軸の筒体で覆う外筒とにより同軸
線路を構成し，前記可動主軸に電気的に接合した分岐内
導体と前記外筒に電気的に接合した分岐外導体とにより
分岐同軸線路を構成して，該分岐同軸線路を前記同軸線
路とインピーダンス整合させると共に，前記分岐同軸線
路の終端に該分岐同軸線路とインピーダンス整合させた
電力終端器を接続してなることを特徴とする高周波加速
空洞の共振周波数調整装置である。
【０００５】
【作用】本発明によれば，高周波加速空洞内に金属体を
進退駆動させる可動主軸と，これを同軸で覆う外筒とで
同軸線路を構成し，金属体をロッドアンテナとして高次
共振モードのうちの共振周波数調整装置に電界強度をも
つ高次共振モードと結合して同軸線路内に導く。同軸線
路内に導かれた高次共振モードの電力は，同軸線路から
分岐された分岐同軸線路から電力終端器に入り，ここで
消費される。そのため，高周波加速空洞内に高次共振モ
ードが蓄積されにくくなり，高周波加速空洞内の荷電粒
子ビームに与える影響が軽減される。また，同軸線路の
線路インピーダンスと分岐同軸線路の線路インピーダン
スと電力終端器のインピーダンスとのインピーダンス整
合をとることにより，高周波加速空洞内からみた共振周
波数調整装置全体の入力インピーダンスの変化が従来例
装置に比べて少なくなり，高周波加速空洞の共振周波数
に与える影響も少なく，高次共振モードが荷電粒子ビー
ムに与える影響が安定する。
進退駆動させる可動主軸と，これを同軸で覆う外筒とで
同軸線路を構成し，金属体をロッドアンテナとして高次
共振モードのうちの共振周波数調整装置に電界強度をも
つ高次共振モードと結合して同軸線路内に導く。同軸線
路内に導かれた高次共振モードの電力は，同軸線路から
分岐された分岐同軸線路から電力終端器に入り，ここで
消費される。そのため，高周波加速空洞内に高次共振モ
ードが蓄積されにくくなり，高周波加速空洞内の荷電粒
子ビームに与える影響が軽減される。また，同軸線路の
線路インピーダンスと分岐同軸線路の線路インピーダン
スと電力終端器のインピーダンスとのインピーダンス整
合をとることにより，高周波加速空洞内からみた共振周
波数調整装置全体の入力インピーダンスの変化が従来例
装置に比べて少なくなり，高周波加速空洞の共振周波数
に与える影響も少なく，高次共振モードが荷電粒子ビー
ムに与える影響が安定する。
【０００６】
【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１は
本実施例に係る共振周波数調整装置を断面構造で示す構
成図，図２は実施例共振周波数調整装置に係る同軸線路
と分岐同軸線路との分岐部の構造を示す斜視図，図３は
実施例共振周波数調整装置と高周波加速空洞との電気的
整合関係を示す等価回路図，図４は図３に示す等価回路
と対比させるための従来例共振周波数調整装置の等価回
路図である。図１において，共振周波数調整装置１は高
周波加速空洞１６の胴部に開設されたポート２２に真空
フランジ２３を介して設置される。共振周波数調整装置
１は高周波加速空洞１６内に挿入される金属体６と，こ
の金属体６に連結した可動主軸２と，金属体６と可動主
軸２とを気密構造で覆い前記真空フランジ２３で高周波
加速空洞１６の胴部に結合される外筒４と，前記可動主
軸４を進退駆動して前記金属体６の高周波加速空洞１６
内への挿入量を調整する駆動装置１２とが同一軸線上に
配置されている。前記外筒４内は高周波加速空洞１６内
部と空間連通されるため真空状態に保つ必要があり，可
動主軸２が駆動装置１２に延長される駆動装置１２と外
筒４との間にも真空ベローズ１５を設けて真空気密を保
っている。前記駆動装置１２は高周波加速空洞１６の共
振周波数の変化を検出した共振周波数検出信号が入力さ
れているチューナ制御装置１３によって制御され可動主
軸２を進退駆動させる。上記可動主軸２と外筒４とによ
って同軸線路１９が構成され，内導体７と外導体８とに
よって構成される分岐同軸線路９を分岐している。内導
体７は分岐部３で可動主軸と摺動接触して高周波接続さ
れ，外導体８は外筒４から分管された筒状体で，分岐同
軸線路９を構成する所要位置に外導体８と内導体７との
間に誘電体窓１０が固定されている。誘電体窓１０はセ
ラミック，石英ガラスなどによるもので，外導体８内に
内導体７を所定間隔を保って支持すると共に外筒４内の
真空気密を保つ役割をなすものである。また，分岐同軸
線路９の終端には伝送される電力を吸収する電力終端器
１４が設置されている。
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１は
本実施例に係る共振周波数調整装置を断面構造で示す構
成図，図２は実施例共振周波数調整装置に係る同軸線路
と分岐同軸線路との分岐部の構造を示す斜視図，図３は
実施例共振周波数調整装置と高周波加速空洞との電気的
整合関係を示す等価回路図，図４は図３に示す等価回路
と対比させるための従来例共振周波数調整装置の等価回
路図である。図１において，共振周波数調整装置１は高
周波加速空洞１６の胴部に開設されたポート２２に真空
フランジ２３を介して設置される。共振周波数調整装置
１は高周波加速空洞１６内に挿入される金属体６と，こ
の金属体６に連結した可動主軸２と，金属体６と可動主
軸２とを気密構造で覆い前記真空フランジ２３で高周波
加速空洞１６の胴部に結合される外筒４と，前記可動主
軸４を進退駆動して前記金属体６の高周波加速空洞１６
内への挿入量を調整する駆動装置１２とが同一軸線上に
配置されている。前記外筒４内は高周波加速空洞１６内
部と空間連通されるため真空状態に保つ必要があり，可
動主軸２が駆動装置１２に延長される駆動装置１２と外
筒４との間にも真空ベローズ１５を設けて真空気密を保
っている。前記駆動装置１２は高周波加速空洞１６の共
振周波数の変化を検出した共振周波数検出信号が入力さ
れているチューナ制御装置１３によって制御され可動主
軸２を進退駆動させる。上記可動主軸２と外筒４とによ
って同軸線路１９が構成され，内導体７と外導体８とに
よって構成される分岐同軸線路９を分岐している。内導
体７は分岐部３で可動主軸と摺動接触して高周波接続さ
れ，外導体８は外筒４から分管された筒状体で，分岐同
軸線路９を構成する所要位置に外導体８と内導体７との
間に誘電体窓１０が固定されている。誘電体窓１０はセ
ラミック，石英ガラスなどによるもので，外導体８内に
内導体７を所定間隔を保って支持すると共に外筒４内の
真空気密を保つ役割をなすものである。また，分岐同軸
線路９の終端には伝送される電力を吸収する電力終端器
１４が設置されている。
【０００７】分岐部３は図２に示すように，可動体であ
る可動主軸２に内導体７を高周波接触させるために，内
導体７に結合された筒体３ａを可動主軸２に同軸嵌合さ
せると共に，筒体３ａに設けた摺動環５を可動主軸に弾
性接触させている。摺動環５は，例えばベリリウム銅に
よる薄片で，電気伝導度が高く弾力性に富む材料により
構成される。また，筒体３ａと外筒４との間には誘電体
支柱１７を配して分岐部３の機械的強度が保たれるよう
構成されている。上記構成になる共振周波数調整装置１
による高周波加速空洞１６の共振周波数の調整は次のよ
うに行われる。高周波加速空洞１６は動作時に空洞壁に
高周波電流が流れ，それによる電力損失のため空洞壁が
熱膨張し空洞の固有共振周波数が変化するため，供給さ
れる入力周波数との不整合が生じて効率の低下を引き起
こす。これを防止するため，高周波加速空洞１６の共振
周波数の変化を検出してチューナ制御器１３に入力し，
チューナ制御器１３の制御により駆動装置１２が動作し
て可動主軸２を進退駆動させ，金属体６の高周波加速空
洞１６内への挿入量を調整する。高周波加速空洞１６内
に挿入される金属体６の挿入量を調整することにより，
高周波加速空洞１６内の内面形状が変化し，共振周波数
調整装置１の近傍に存在する電気力線や磁力線の経路が
変わるため共振周波数が変化する。よって，高周波加速
空洞１６の熱変形等による共振周波数の変化が補正され
入力周波数に一致する共振周波数に調整することができ
る。高周波加速空洞においては荷電粒子を加速する加速
モードの共振周波数の他に，荷電粒子によって励起され
る高次共振モードの共振周波数が発生し，この高次共振
モードによる電磁界は加速する荷電粒子の運動に有害な
影響を及ぼす。本実施例になる共振周波数調整装置１
は，この高次共振モードを低減させる効果を有する。
る可動主軸２に内導体７を高周波接触させるために，内
導体７に結合された筒体３ａを可動主軸２に同軸嵌合さ
せると共に，筒体３ａに設けた摺動環５を可動主軸に弾
性接触させている。摺動環５は，例えばベリリウム銅に
よる薄片で，電気伝導度が高く弾力性に富む材料により
構成される。また，筒体３ａと外筒４との間には誘電体
支柱１７を配して分岐部３の機械的強度が保たれるよう
構成されている。上記構成になる共振周波数調整装置１
による高周波加速空洞１６の共振周波数の調整は次のよ
うに行われる。高周波加速空洞１６は動作時に空洞壁に
高周波電流が流れ，それによる電力損失のため空洞壁が
熱膨張し空洞の固有共振周波数が変化するため，供給さ
れる入力周波数との不整合が生じて効率の低下を引き起
こす。これを防止するため，高周波加速空洞１６の共振
周波数の変化を検出してチューナ制御器１３に入力し，
チューナ制御器１３の制御により駆動装置１２が動作し
て可動主軸２を進退駆動させ，金属体６の高周波加速空
洞１６内への挿入量を調整する。高周波加速空洞１６内
に挿入される金属体６の挿入量を調整することにより，
高周波加速空洞１６内の内面形状が変化し，共振周波数
調整装置１の近傍に存在する電気力線や磁力線の経路が
変わるため共振周波数が変化する。よって，高周波加速
空洞１６の熱変形等による共振周波数の変化が補正され
入力周波数に一致する共振周波数に調整することができ
る。高周波加速空洞においては荷電粒子を加速する加速
モードの共振周波数の他に，荷電粒子によって励起され
る高次共振モードの共振周波数が発生し，この高次共振
モードによる電磁界は加速する荷電粒子の運動に有害な
影響を及ぼす。本実施例になる共振周波数調整装置１
は，この高次共振モードを低減させる効果を有する。
【０００８】即ち，励起した高次共振モードのうち，共
振周波数調整装置１に電界強度をもつモードは金属体６
がロッドアンテナとして作用することにより，金属体６
と結合して可動主軸２と外筒４とにより構成する同軸線
路１９に導かれる。同軸線路１９に導かれた高次共振モ
ードは同軸線路１９から分岐同軸線路９に入り電力終端
器１４で消費される。そのため，高周波加速空洞１６内
に高次共振モードが蓄積されにくくなり，加速される荷
電粒子ビーム１８に与える影響が軽減される。また、本
実施例による共振周波数調整装置１は、可動主軸２と外
筒４とによって構成される同軸線路１９の線路インピー
ダンスと，分岐同軸線路９の線路インピーダンスと，電
力終端器１４の入力インピーダンスとがインピーダンス
整合するように構成されている。同軸線路のインピーダ
ンスＺは，次式で示されるように内軸外径ａと外筒内径
ｂとの比により決定される。 Ｚ＝１３８log （ｂ／ａ） 例えば，入力インピーダンスが５０Ωの電力終端器１４
を使用する場合，同軸線路１９と分岐同軸線路９との線
路インピーダンスを５０Ωとし，ｂ／ａを約２．３とす
る。この場合の等価回路を図３に示す。同軸線路１９の
長さをＬ2 ，短絡線路２０の長さをＬ3 , 分岐同軸線路
９の長さをＬ4 , 金属体６の長さをＬ1 として示してい
る。また，Ｃ，Ｌ，Ｒはそれぞれ高周波加速空洞１６の
静電容量，インダクタンス，抵抗成分，Ｃｔは金属体６
と外筒４とがつくる静電容量である。図３において，短
絡線路長さＬ3 を有害な高次共振モードの１／４波長に
設定すれば，短絡線路２０のインピーダンスは非常に大
きくなり，分岐同軸線路９と同軸線路１９とのインピー
ダンスが整合し，高次共振モードの電力は同軸線路１９
から分岐同軸線路９に伝搬し電力終端器１４で消費され
る。金属体６が進退駆動されることにより同軸線路１９
の長さＬ2 が変化するが，整合条件は満足されるので，
常に高次共振モードの電力はダンピングされ，高周波加
速空洞１６内を加速される荷電粒子ビームに高次共振モ
ードが及ぼす悪影響が低減される。尚，金属体６と主線
路２１との整合を図るために，金属体６と可動主軸２と
の連結部をテーパー状に形成し形状の変化を滑らかにし
ている。本実施例による共振周波数調整装置１の高次共
振モード低減の作用を従来例装置と比較するために，図
４に従来例に示した共振周波数調整装置３０の等価回路
を示す。金属体３８の長さをＬ1 ，外筒４６と可動主軸
３９とで構成される線路長さをＬ2 としている。これに
よれば，共振周波数調整装置３０の終端は短絡状態であ
るため，すべての高次共振モードの電力は反射され抑制
されない。そのため，空洞内部から見た入力インピーダ
ンスは，金属体３８の挿入量により線路長さＬ2 が変る
ため大きく変化しやすい。一方，本実施例による共振周
波数調整装置１によれば，短絡線路長さＬ3 を高次共振
モードの１／４波長とする線路インピーダンスは電力終
端器１４に整合されているので，同軸線路長さＬ2 の変
化に依存しない。従って，空洞内部から見た共振周波数
調整装置１全体の入力インピーダンスの変化が小さく，
高周波加速空洞１６の共振周波数に与える影響も少なく
なり，高次共振モードが荷電粒子ビーム１８に与える影
響が安定する。尚，共振周波数調整装置１が吸収する高
次共振モードの電力に比べて電力終端器１４の最大使用
電力が小さい場合，同軸線路１９から分岐する分岐同軸
線路９と電力終端器１４とによる電力吸収回路を複数配
置することもできる。この場合，電力吸収回路がｎ個並
列に配置されるとき，同軸線路１９の線路インピーダン
スは分岐同軸回路９の線路インピーダンスのｎ／１にす
る。
振周波数調整装置１に電界強度をもつモードは金属体６
がロッドアンテナとして作用することにより，金属体６
と結合して可動主軸２と外筒４とにより構成する同軸線
路１９に導かれる。同軸線路１９に導かれた高次共振モ
ードは同軸線路１９から分岐同軸線路９に入り電力終端
器１４で消費される。そのため，高周波加速空洞１６内
に高次共振モードが蓄積されにくくなり，加速される荷
電粒子ビーム１８に与える影響が軽減される。また、本
実施例による共振周波数調整装置１は、可動主軸２と外
筒４とによって構成される同軸線路１９の線路インピー
ダンスと，分岐同軸線路９の線路インピーダンスと，電
力終端器１４の入力インピーダンスとがインピーダンス
整合するように構成されている。同軸線路のインピーダ
ンスＺは，次式で示されるように内軸外径ａと外筒内径
ｂとの比により決定される。 Ｚ＝１３８log （ｂ／ａ） 例えば，入力インピーダンスが５０Ωの電力終端器１４
を使用する場合，同軸線路１９と分岐同軸線路９との線
路インピーダンスを５０Ωとし，ｂ／ａを約２．３とす
る。この場合の等価回路を図３に示す。同軸線路１９の
長さをＬ2 ，短絡線路２０の長さをＬ3 , 分岐同軸線路
９の長さをＬ4 , 金属体６の長さをＬ1 として示してい
る。また，Ｃ，Ｌ，Ｒはそれぞれ高周波加速空洞１６の
静電容量，インダクタンス，抵抗成分，Ｃｔは金属体６
と外筒４とがつくる静電容量である。図３において，短
絡線路長さＬ3 を有害な高次共振モードの１／４波長に
設定すれば，短絡線路２０のインピーダンスは非常に大
きくなり，分岐同軸線路９と同軸線路１９とのインピー
ダンスが整合し，高次共振モードの電力は同軸線路１９
から分岐同軸線路９に伝搬し電力終端器１４で消費され
る。金属体６が進退駆動されることにより同軸線路１９
の長さＬ2 が変化するが，整合条件は満足されるので，
常に高次共振モードの電力はダンピングされ，高周波加
速空洞１６内を加速される荷電粒子ビームに高次共振モ
ードが及ぼす悪影響が低減される。尚，金属体６と主線
路２１との整合を図るために，金属体６と可動主軸２と
の連結部をテーパー状に形成し形状の変化を滑らかにし
ている。本実施例による共振周波数調整装置１の高次共
振モード低減の作用を従来例装置と比較するために，図
４に従来例に示した共振周波数調整装置３０の等価回路
を示す。金属体３８の長さをＬ1 ，外筒４６と可動主軸
３９とで構成される線路長さをＬ2 としている。これに
よれば，共振周波数調整装置３０の終端は短絡状態であ
るため，すべての高次共振モードの電力は反射され抑制
されない。そのため，空洞内部から見た入力インピーダ
ンスは，金属体３８の挿入量により線路長さＬ2 が変る
ため大きく変化しやすい。一方，本実施例による共振周
波数調整装置１によれば，短絡線路長さＬ3 を高次共振
モードの１／４波長とする線路インピーダンスは電力終
端器１４に整合されているので，同軸線路長さＬ2 の変
化に依存しない。従って，空洞内部から見た共振周波数
調整装置１全体の入力インピーダンスの変化が小さく，
高周波加速空洞１６の共振周波数に与える影響も少なく
なり，高次共振モードが荷電粒子ビーム１８に与える影
響が安定する。尚，共振周波数調整装置１が吸収する高
次共振モードの電力に比べて電力終端器１４の最大使用
電力が小さい場合，同軸線路１９から分岐する分岐同軸
線路９と電力終端器１４とによる電力吸収回路を複数配
置することもできる。この場合，電力吸収回路がｎ個並
列に配置されるとき，同軸線路１９の線路インピーダン
スは分岐同軸回路９の線路インピーダンスのｎ／１にす
る。
【０００９】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば，高周
波加速空洞内に金属体を進退駆動させる駆動主軸と，こ
れを同軸で覆う外筒とで同軸線路を構成し，金属体をロ
ッドアンテナとして高次共振モードのうちの共振周波数
調整装置に電界強度をもつ高次共振モードと結合して同
軸線路内に導き，分岐された分岐同軸線路から電力終端
器に入れ消費させるよう構成されているので，高周波加
速空洞内に高次共振モードが蓄積されにくくなる。ま
た，同軸線路の線路インピーダンスと分岐同軸線路の線
路インピーダンスと電力終端器のインピーダンスとのイ
ンピーダンス整合をとることにより，高周波加速空洞内
からみた共振周波数調整装置全体の入力インピーダンス
の変化が従来例装置に比べて少なくなる。従って，本発
明は高周波加速空洞内の高次共振モードを抑制して荷電
粒子ビームに与える影響を軽減し，高周波加速空洞の共
振周波数に与える影響の少ない高周波加速空洞の共振周
波数調整装置を提供することができる。
波加速空洞内に金属体を進退駆動させる駆動主軸と，こ
れを同軸で覆う外筒とで同軸線路を構成し，金属体をロ
ッドアンテナとして高次共振モードのうちの共振周波数
調整装置に電界強度をもつ高次共振モードと結合して同
軸線路内に導き，分岐された分岐同軸線路から電力終端
器に入れ消費させるよう構成されているので，高周波加
速空洞内に高次共振モードが蓄積されにくくなる。ま
た，同軸線路の線路インピーダンスと分岐同軸線路の線
路インピーダンスと電力終端器のインピーダンスとのイ
ンピーダンス整合をとることにより，高周波加速空洞内
からみた共振周波数調整装置全体の入力インピーダンス
の変化が従来例装置に比べて少なくなる。従って，本発
明は高周波加速空洞内の高次共振モードを抑制して荷電
粒子ビームに与える影響を軽減し，高周波加速空洞の共
振周波数に与える影響の少ない高周波加速空洞の共振周
波数調整装置を提供することができる。
【図１】 本発明の実施例に係る共振周波数調整装置の
断面構成図。
断面構成図。
【図２】 実施例に係る共振周波数調整装置の分岐部の
構成を示す斜視図。
構成を示す斜視図。
【図３】 実施例に係る共振周波数調整装置の等価回路
図。
図。
【図４】 従来例共振周波数調整装置の等価回路図。
【図５】 従来例共振周波数調整装置の断面構成図
１…共振周波数調整装置 ２…可動主軸 ４…外筒 ６…金属体 ９…分岐同軸線路 １４…電力終端器 １６…高周波加速空洞 １９…同軸線路
Claims (1)
- 【請求項１】 荷電粒子に高周波エネルギーを与えて加
速する高周波加速空洞内に共振周波数調整用金属体を挿
入量可変に進退駆動することにより，前記高周波加速空
洞の加速モードの共振周波数を調整する高周波加速空洞
の共振周波数調整装置において，前記共振周波数調整用
金属体を前記高周波空洞内に進退駆動させる可動主軸
と，前記高周波加速空洞壁に接合し前記可動主軸を該可
動主軸と同軸の筒体で覆う外筒とにより同軸線路を構成
し，前記可動主軸に電気的に接合した分岐内導体と前記
外筒に電気的に接合した分岐外導体とにより分岐同軸線
路を構成して，該分岐同軸線路を前記同軸線路とインピ
ーダンス整合させると共に，前記分岐同軸線路の終端に
該分岐同軸線路とインピーダンス整合させた電力終端器
を接続してなることを特徴とする高周波加速空洞の共振
周波数調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP283592A JPH05190299A (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 高周波加速空洞の共振周波数調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP283592A JPH05190299A (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 高周波加速空洞の共振周波数調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190299A true JPH05190299A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11540479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP283592A Pending JPH05190299A (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 高周波加速空洞の共振周波数調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190299A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113826448A (zh) * | 2019-05-17 | 2021-12-21 | 三菱重工机械系统株式会社 | 加速空腔 |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP283592A patent/JPH05190299A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113826448A (zh) * | 2019-05-17 | 2021-12-21 | 三菱重工机械系统株式会社 | 加速空腔 |
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