JPH0524159Y2

JPH0524159Y2 -

Info

Publication number: JPH0524159Y2
Application number: JP1983161221U
Authority: JP
Priority date: 1983-10-17
Filing date: 1983-10-17
Publication date: 1993-06-18
Also published as: JPS6067700U

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野この考案は、荷電粒子加速装置に関し、さらに
詳しくは、イオン照射装置や電子線照射装置など
に用いられる加速装置に関する。[Detailed Description of the Invention] (a) Field of Industrial Application This invention relates to a charged particle accelerator, and more specifically, to an accelerator used in an ion irradiation device, an electron beam irradiation device, etc.

(ロ) 従来技術従来の荷電粒子加速装置は、第１図に示すよう
に、荷電粒子を進行させる方向に多数並べ設けら
れた加速電極２ａ，２ｂ…と、それら加速電極２
ａ，２ｂ…間にそれぞれ接続された分圧抵抗器３
ａ，３ｂ…と、それら分圧抵抗器３ａ，３ｂ…の
直列回路にブリーダ電流を供給する加速用電源４
と、荷電粒子出口側に設けられたフオーカス・コ
イル５と、そのフオーカス・コイル５に電流を供
給するフオーカス用電源６とから基本的に構成さ
れている。なお第１図で、７は荷電粒子源、８は
荷電粒子ビームである。(b) Prior Art As shown in FIG. 1, a conventional charged particle accelerator includes a large number of accelerating electrodes 2a, 2b, etc. arranged in a direction in which charged particles advance, and these accelerating electrodes 2.
voltage dividing resistor 3 connected between a, 2b...
an acceleration power source 4 that supplies a bleeder current to a series circuit of voltage dividing resistors 3a, 3b...
It basically consists of a focus coil 5 provided on the charged particle exit side, and a focus power source 6 that supplies current to the focus coil 5. In FIG. 1, 7 is a charged particle source and 8 is a charged particle beam.

しかし、上記従来装置１の場合、フオーカス・
コイル５の位置が荷電粒子出口側であるために、
すでに加速された荷電粒子を収束させることにな
り、そのためには強い磁場をかける必要がある。
したがつて、フオーカス・コイル５が大型になつ
たり、また大きな電流をフオーカス・コイル５に
供給しなければならない、また場合によつては専
用の電流が必要となる等の問題がある。 However, in the case of the conventional device 1 mentioned above, the focus
Since the position of the coil 5 is on the charged particle exit side,
This involves converging charged particles that have already been accelerated, and it is necessary to apply a strong magnetic field to do so.
Therefore, there are problems such as the focus coil 5 becoming large, a large current having to be supplied to the focus coil 5, and a dedicated current being required in some cases.

(ハ) 考案の目的この考案は、上記問題を解消すべくなされたも
のである。すなわち、小型のフオーカス・コイル
を用い、かつ小電流をそのフオーカス・コイルに
供給すればよいような荷電粒子加速装置を提供す
ることを目的とする。(c) Purpose of the invention This invention was made to solve the above problem. That is, an object of the present invention is to provide a charged particle accelerator that uses a small focus coil and only needs to supply a small current to the focus coil.

(ニ) 考案の構成この考案の荷電粒子加速装置は、荷電粒子の進
行方向に多数の加速電極が並べ設けられ、それら
加速電極間にそれぞれ分圧抵抗器が接続され、そ
れら分圧抵抗器の直列回路にブリーダ電流が供給
されることで各加速電極に荷電粒子加速のための
電位が与えられる荷電粒子加速装置において、位
置的には荷電粒子入口側近傍に、かつ電気的には
ブリーダ電流供給路に直列にフオーカス・コイル
を設置したことを特徴とするものである。(d) Structure of the invention In the charged particle accelerator of this invention, a large number of accelerating electrodes are lined up in the direction of movement of charged particles, voltage dividing resistors are connected between each of these accelerating electrodes, and voltage dividing resistors are connected to each other. In a charged particle accelerator in which a potential for accelerating charged particles is given to each accelerating electrode by supplying a bleeder current to a series circuit, the bleeder current is supplied near the charged particle inlet in terms of position and electrically. This system is characterized by a focus coil installed in series with the path.

上記フオーカス・コイルは、１個に限定され
ず、複数個であつてもよい。 The number of the focus coils is not limited to one, but may be more than one.

(ホ) 実施例第２図に示す１１は、この考案の荷電粒子加速
装置の一実施例であり、多数の加速電極２ａ，２
ｂ，２ｃ…、それら加速電極２ａ，２ｂ，２ｃ…
間に接続される分圧抵抗器３ａ，３ｂ，３ｃ…、
荷電粒子入口側に配置されかつ分圧抵抗器３ａに
直列に接続されているフオーカス・コイル１５お
よびそのフオーカス・コイル１５と分圧抵抗器３
ａ，３ｂ，３ｃ…の直列回路にブリーダ電流を供
給する直流高電圧電源１４から構成されている。
７は荷電粒子源、８は荷電粒子ビームである。(E) Embodiment 11 shown in FIG. 2 is an embodiment of the charged particle accelerator of this invention, in which a large number of accelerating electrodes 2a, 2
b, 2c..., those accelerating electrodes 2a, 2b, 2c...
Voltage dividing resistors 3a, 3b, 3c..., connected between
A focus coil 15 disposed on the charged particle inlet side and connected in series to the voltage dividing resistor 3a, and the focus coil 15 and the voltage dividing resistor 3.
It is composed of a DC high voltage power supply 14 that supplies a bleeder current to the series circuits of a, 3b, 3c, . . .
7 is a charged particle source, and 8 is a charged particle beam.

一般に、フオーカス・コイル１５の集束力Ｆ
は、電子の電荷をｑ、電子の速度をｖ、磁束密度
をＢとすると、Ｆ＝qvB となる。ただし、速度ｖは、となる。ただし、m₀C₀ ²は、0.51［MeV］であり
定数である。またＥは電子に加わる電圧［MeV］
である。 In general, the focusing force F of the focus coil 15
If the charge of the electron is q, the velocity of the electron is v, and the magnetic flux density is B, then F=qvB. However, the speed v is becomes. However, m ₀ C ₀ ² is 0.51 [MeV] and is a constant. Also, E is the voltage applied to the electron [MeV]
It is.

したがつて、引出し電圧が10［kV］、加速電圧
が3000［kV］の場合、荷電粒子入口側および出口
側における電子の速度v₁およびv₂は、となり、入口側における電子の速度v₁は、出口側
における電子の速度v₂に比べ、 0.0039C₀／0.979C₀≒１／250 となる。したがつて、フオーカス・コイル１５の
集束力を従来と同じとすると、磁束密度Ｂは約1/
２５０と小さくできることになる。 Therefore, when the extraction voltage is 10 [kV] and the acceleration voltage is 3000 [kV], the electron velocities v ₁ and v ₂ at the charged particle entrance and exit sides are: Therefore, the velocity v ₁ of electrons on the entrance side is 0.0039C ₀ /0.979C ₀ ≈1/250 compared to the velocity v ₂ of electrons on the exit side. Therefore, if the focusing force of the focus coil 15 is the same as before, the magnetic flux density B will be approximately 1/
This means that it can be made as small as 250.

ところで、従来のフオーカス・コイル５は、例
えば加速電圧が3000［KV］、電子流が10［mA］の
場合、コイルの巻回数は500〜1000［Ｔ］、励磁電
流が１〜２［Ａ］であり、磁場の強さは500〜2000
［AT］である。 By the way, in the conventional focus coil 5, for example, when the accelerating voltage is 3000 [KV] and the electron current is 10 [mA], the number of turns of the coil is 500 to 1000 [T], and the excitation current is 1 to 2 [A]. and the strength of the magnetic field is 500 to 2000
[AT].

したがつて、本願考案において必要な磁場の強
さは２〜８［AT］となり、このような磁場の強
さを得るためには、フオーカス・コイル１５の巻
回数［Ｔ］は、Ｔ＝２〜８／0.0005〜0.002＝1000〜4000 となる。 Therefore, the strength of the magnetic field required in the present invention is 2 to 8 [AT], and in order to obtain such a strength of the magnetic field, the number of turns [T] of the focus coil 15 is T = 2. ~8/0.0005~0.002=1000~4000.

この場合、巻回数［Ｔ］が、若干増加（２倍程
度）するがそれに流れる励磁電流は、従来の1/10
００以下であり、その線径が細くでき、全体の構成
も極めて小型なものとなる。 In this case, the number of turns [T] increases slightly (about twice), but the excitation current flowing therein is 1/10 of the conventional one.
00 or less, the wire diameter can be made thinner, and the overall structure can be made extremely small.

このような理由によつて、フオーカス・コイル
の集束を調整する励磁電流を、ブリーダ電流と兼
用させることができる。 For this reason, the excitation current that adjusts the focusing of the focus coil can also be used as the bleeder current.

また、フオーカス・コイル１５の集束力Ｆを調
整するには、ブリーダ電流を変え、励磁電流を調
整することによつて可能である。この調整範囲は
微調整に止どまるため、微調整を超えるような調
整については、例えばフオーカス・コイル１５に
中間タツプを設け、これを切り換えることによ
り、磁場の強さ［AT］を変更すればよい。さら
にこの調整は、通常、この種装置を製作した段階
で一度調整すればよく、調整後にたびたび変更す
る必要はない。したがつて、上記理由により、フ
オーカス・コイル専用の電源を省略した構成でフ
オーカス・コイルの励磁電流を適切な値に設定す
ることができることは明らかである。 Further, the focusing force F of the focus coil 15 can be adjusted by changing the bleeder current and adjusting the excitation current. This adjustment range is limited to fine adjustment, so for adjustments beyond fine adjustment, for example, the focus coil 15 has an intermediate tap, and by switching this tap, the magnetic field strength [AT] can be changed. good. Furthermore, this adjustment usually only needs to be made once when this type of device is manufactured, and there is no need to make frequent changes after adjustment. Therefore, for the above reasons, it is clear that the excitation current of the focus coil can be set to an appropriate value with a configuration in which a power supply dedicated to the focus coil is omitted.

両者を比較すれば、この考案の実施例装置１１
の方は磁場の強さが極端に小さい。これは、荷電
粒子入口側では荷電粒子が未だ加速されていない
から、磁場の強さが小さくても充分に荷電粒子ビ
ームを収束できるからである。 Comparing the two, it is found that Example device 11 of this invention
In this case, the strength of the magnetic field is extremely small. This is because the charged particles are not yet accelerated on the charged particle entrance side, so even if the strength of the magnetic field is small, the charged particle beam can be sufficiently focused.

(ヘ) 考案の効果この考案の荷電粒子加速装置では、フオーカ
ス・コイルを荷電粒子入口側に設置しているか
ら、磁場の強さが小さくても充分に荷電粒子ビー
ムを収束できる。そこでフオーカス・コイルを小
型化することが可能であり、またフオーカス・コ
イルに供給する電流も小さくてよい。(f) Effects of the invention In the charged particle accelerator of this invention, since the focus coil is installed on the charged particle inlet side, the charged particle beam can be sufficiently focused even if the strength of the magnetic field is small. Therefore, it is possible to downsize the focus coil, and the current supplied to the focus coil may also be small.

さらにフオーカス・コイルに供給する電流とし
て、分圧抵抗器に供給するブリーダ電流を利用し
ているから、フオーカス・コイル用に特別の電源
を設ける必要がない利点がある。また、フオーカ
ス・コイル用の電源が不要である外に、この電源
は高電位部に絶縁して設けなければならないが、
この考案によれば、ブリーダ電流を励磁電流に兼
用しているため、高電位部の構成が簡略化でき
る。 Furthermore, since the bleeder current supplied to the voltage dividing resistor is used as the current supplied to the focus coil, there is an advantage that there is no need to provide a special power supply for the focus coil. Also, in addition to not requiring a power source for the focus coil, this power source must be insulated from the high potential area.
According to this invention, since the bleeder current is also used as the excitation current, the configuration of the high potential section can be simplified.

さらに、加速電極を並べ設けることで形成され
る加速空間が長い場合、従来装置では荷電粒子ビ
ームが荷電粒子出口側のフオーカス・コイルに到
達するまでにかなり広がつていて収束させるのに
困難があつたが、この考案の装置では荷電粒子入
口側で収束されるから、加速空間が長くても収束
させるのが容易であるという利点もある。 Furthermore, when the acceleration space formed by arranging accelerating electrodes is long, the charged particle beam spreads considerably by the time it reaches the focus coil on the charged particle exit side with conventional devices, making it difficult to converge it. However, since the device of this invention converges the charged particles on the inlet side, it also has the advantage that convergence is easy even if the acceleration space is long.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来の荷電粒子加速装置の一例の構成
説明図、第２図はこの考案の荷電粒子加速装置の
一実施例の構成説明図である。１１……荷電粒子加速装置、２ａ，２ｂ，２ｃ
……加速電極、３ａ，３ｂ，３ｃ……分圧抵抗
器、１４……電源、１５……フオーカス・コイ
ル。 FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of an example of a conventional charged particle accelerator, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the charged particle accelerator of this invention. 11...Charged particle accelerator, 2a, 2b, 2c
...Acceleration electrode, 3a, 3b, 3c...Voltage dividing resistor, 14...Power source, 15...Focus coil.

Claims

[Claims for Utility Model Registration] A large number of accelerating electrodes are arranged in the direction of movement of charged particles, a voltage dividing resistor is connected between each of these accelerating electrodes, and a bleeder current is supplied to a series circuit of the voltage dividing resistors. In a charged particle accelerator in which a potential for accelerating charged particles is applied to each accelerating electrode by・A charged particle accelerator characterized by connected coils.