JPH06342700A - 能動無線周波キャビティー - Google Patents

能動無線周波キャビティー

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JPH06342700A
JPH06342700A JP6001125A JP112594A JPH06342700A JP H06342700 A JPH06342700 A JP H06342700A JP 6001125 A JP6001125 A JP 6001125A JP 112594 A JP112594 A JP 112594A JP H06342700 A JPH06342700 A JP H06342700A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量で、持ち運びが容易かつ電磁界発生効率
に優れた大電力の能動無線周波キャビティーを提供す
る。 【構成】 ドリフトチューブ線形加速器キャビティー
（ＤＴＬ）１０は略円筒形の導電壁１２で構成されてお
り、該導電壁１２には複数の固体電力増幅器が略埋設さ
れている。固体電力増幅器は、キャビティー１０の内部
に発振電磁界を形成するため前記壁部１２の内面１４に
無線周波電流を誘導する。前記固体電力増幅器はモジュ
ール２６にそれぞれ実装されており、該モジュール２６
は前記壁部１２の円周に円環状に配列されてアレイ２４
を形成している。前記モジュール２６の内部には無線周
波電力チップが複数配設されている。このように加速器
キャビティー１０は電力結合器と整合変換器を兼ねてお
り、低電圧直流電源から電力を供給されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波電磁（ＥＭ）界発
生キャビティーに関するものであり、特に高電力出力を
実現するキャビティーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】線形加速器などの無線周波（ＲＦ）加速
器内での荷電粒子ビームの加速を目的としてキャビティ
ー内に高周波電磁界（ＥＭ）を発生させることは知られ
ている。線形加速器の一般的な構造では、高電圧（数十
キロボルト）で作動する複数の真空管増幅器で無線周波
電力を発生させ、増幅した無線周波電力を同軸ケーブル
などにより無線周波真空管からキャビティーに送出し、
キャビティー内に発振界(oscillating field) を生成さ
せる。線形加速器(linac) としては一般的なタイプであ
るドリフトチューブ型線形加速器（ＤＴＬ）には粒子を
電場で加速して所望の粒子ビームが生成されるようキャ
ビティー内に一連のドリフトチューブが配設されてい
る。
【０００３】比較的軽量で持ち運びが簡単な線形加速器
が好まれる利用分野あるいは潜在的な利用分野は数多く
ある。なかでも地球軌道をベースとする分野や遠隔地で
医療用同位元素を即時応答製造といった分野ではこのよ
うな加速器は大変好ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、必要な
無線周波チューブ、高電圧電源、電力調整装置およびこ
れに関連する部品の実質的な重量と大きさなどのため上
記目的での線形加速器の使用はほとんど妨げられてい
た。
【０００５】従って、本発明の目的は上記従来技術の有
する問題を生じない、または、問題の少ない大電力無線
周波キャビティーを提供することにある。特に、軽量
で、移動が簡単で、電磁界の発生効率に優れた大電力無
線周波キャビティーを提供することにある。
【０００６】本発明の第二の目的は、比較的低電圧電源
で作動する大電力無線周波キャビティーを提供すること
にある。
【０００７】本発明の第三の目的は、発生した電磁界の
特性に応じて容易に調整を行うことができる大電力無線
周波キャビティーを提供することにある。
【０００８】本発明の第四の目的は、効率の良い大電力
無線周波増幅器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の能動無線周波キャビティーはキャビティー
を構成する導電壁と、前記導電壁の内部に埋設されてお
り、キャビティー内に発振電磁界を形成するため導電壁
の内面に無線周波電流を誘導する複数の固体電力増幅器
とから構成されていることを特徴とする。
【００１０】本発明の好適な態様によれば、前記キャビ
ティーは略円筒形であり、前記導電壁は２つの円筒部か
ら構成されてその間にモジュールとして前記固体電力増
幅器が介装されている。前記モジュールはそれぞれ複数
の固体電力増幅器を備えている。本発明のその他の態様
によれば、正の直流電源端子を前記円筒部の一方に接続
し、負の直流電源端子を他方に接続する。本発明のさら
にその他の好適な態様によれば、正と負の直流電源端子
の電位差はわずかに１、０００ボルトであり、電磁界の
ピーク振幅は少なくとも１００ＫＶ／ｍである。本発明
のさらにその他の態様によれば、電磁界のピーク振幅は
少なくとも１ＭＶ／ｍであることを特徴とする。
【００１１】本発明のさらに他の態様によれば、導電壁
は少なくとも３つの円筒部から構成され、複数のモジュ
ール列の形で電力増幅器が配置されている。各モジュー
ル列は、前記少なくとも３つの円筒部のうちの各隣接対
の間に介装されている。また、各モジュールは複数の電
力増幅器を備えていることを特徴とする。
【００１２】本発明のさらに他の態様によれば、キャビ
ティーから高電力電磁波を引き出す手段を前記キャビテ
ィーは具備していることを特徴とする。
【００１３】本発明のさらに他の態様によれば、荷電粒
子が発振電磁界によって加速されるようキャビティー内
に荷電粒子を導入する手段を前記キャビティーは具備し
ていることを特徴とする。
【００１４】本発明のさらにその他の態様によれば、キ
ャビティーが粒子加速器として機能するよう荷電粒子に
発振電磁界を印加する手段をキャビティー内に配設して
いることを特徴とする。
【００１５】本発明のさらにその他の態様によれば、各
無線周波駆動信号を前記固体電力増幅器に印加する信号
源手段と、前記電磁界の特性を検出するため前記キャビ
ティー内に配設された検出手段と、前記検出手段に応答
し、前記信号源手段に接続されており前記各無線周波駆
動信号の位相および／または振幅を調整する手段とを前
記キャビティーは具備していることを特徴とする。
【００１６】また、本発明によれば、無線周波四重(a r
adio frequency quadruple、ＲＦＱ）線形加速器は、共
振キャビティーを構成する略円筒形の導電壁と、前記導
電壁の内面から径方向内側に延在すると共に前記内面の
長手方向にも延在し、円周方向に分割された４枚の導電
羽根(conductive vanes)を具備している。前記導電壁の
内部には、キャビティー内に発振電磁界が形成されるよ
う前記導電壁と羽根の内面に無線周波電流を誘導する固
体電力増幅器が複数配置されている。本発明のさらにそ
の他の態様によれば、前記固体電力増幅器は前記４枚の
各導電羽根の円周方向の略中間地点にて前記導電壁の長
手方向に４列直線に配設されている。前記直線配列は前
記導電壁に略埋設された複数のモジュールで構成されて
おり、各モジュールは前記固体電力増幅器を複数備えて
いる。本発明のさらにその他の態様によれば、前記ＲＦ
Ｑは、前記共振キャビティー内に荷電粒子を導入する手
段を具備しており、さらに、前記荷電粒子は前記電磁界
によって加速され高エネルギービームになることを特徴
とする。
【００１７】本発明では荷電粒子加速器をさらに備えて
おり、当該加速器は複数の共振キャビティーを構成する
導電壁からなる。当該共振キャビティーは開口部によっ
て一列に配設され、互いに連結されている。前記開口部
は一列に配設された前記共振キャビティー内を通過する
粒子ビームを供給する隣接キャビティー対の間に介装さ
れている。該加速器は、前記キャビティー内に各発振電
磁界が生成されるよう前記導電壁の内面の無線周波電流
を誘導するため前記導電壁中に複数配設された固体電力
増幅器をさらに具備していることを特徴とする。
【００１８】本発明のさらにその他の態様によれば、前
記加速器の内部には前記共振キャビティーが略円筒形に
配設されている。また、前記導電壁の各円環アレイを構
成する複数のモジュールの内部に前記固体電力増幅器が
個配設されており、前記各モジュールは複数個の前記固
体電力増幅器から構成されていることを特徴とする。
【００１９】本発明の能動無線周波キャビティーは比較
的軽量で、低電圧の電源を使用しているが大電力電磁界
を発生する。キャビティー自体は電力結合器と整合変換
器の両方の機能を果たし、その内部には多数の固体電力
増幅器モジュールが効率よく結合されている。各無線周
波駆動信号を調整することにより電磁界特性が制御でき
ることを特徴とする。
【００２０】
【実施例】
ドリフトチューブ型線形加速器 図１を参照しながら、集積トランジスター化電源を備え
たドリフトチューブ型線形加速器（ＤＴＬ）を説明す
る。
【００２１】図１において、１０はＤＴＬキャビティー
を示す。キャビティー１０に電力を供給する部品以外は
従来の部品であるためそれらの詳細な説明は省略する。
キャビティー１０は略円筒形であり、内面１４が導電性
を有した壁部１２によって構成されている。壁部１２と
その内面１４は、例えば、銅またはアルミニウムで作製
してもよい。また、本発明においては、内面１４は超導
電材で構成することも可能である。前記キャビティー１
０の内部にはドリフトチューブ１６が従来のように配列
されており、これらのチューブは粒子を加速してビーム
１８を生成するものである。前記粒子は従来の粒子源
（不図示）から供給されている。
【００２２】前記壁部１２は上側円筒部２０と下側円筒
部２２に分割されている。上側円筒部２０と下側円筒部
２２の間には固体電力増幅モジュール２６から成る円環
アレイ２４が介装されている。モジュール２６のそれぞ
れに、モトローラ社製造のタイプＭＲＦ１７６ＧＵまた
はタイプＭＲＦ３９２の固体電力増幅器に使用されてい
るような無線周波電力チップが複数個装備されている。
このようなチップ無線周波電力増幅器を構成するよう配
列さえた複数のトランジスタで出来ている。例えば、構
成によっては、並列接続した複数のトランジスタで前記
電力チップは構成されている。モジュール２６の内部に
使用している電力チップは両極結合(bipolar junction)
電界効果または静電誘導トランジスタ、いわゆる、固体
三極管(solid state triodes) で構成されている。電力
チップの選択、モジュール２６内での前記チップの配列
方法、前記モジュール２６と前記壁部２０と２２の結合
（容量結合または導電結合など）特性は設計上の選択に
より互いに決まる。さらにこのような設計上の選択は前
記ＤＴＬで生成する電磁界の所望特性によって決まる。
このような設計上の選択は当該技術分野の通常の技術を
有する者の考え及ぶ範囲のものであるため説明を省略す
る。図を簡素化するため、図１にはモジュール２６の円
環アレイ２４を一つだけ示している。しかしながら、使
用しているこのタイプの電力チップでは、ビーム１８を
所望のとおりに加速するにはアレイ２４のようなモジュ
ールアレイをキャビティー１０の長手方向に所定間隔で
複数配設する必要がある。この場合、前記壁部１２を２
以上の円筒部で構成し、隣接する各円筒部対の間に前記
円環アレイを配設する。
【００２３】図２にはモジュール２６が介装されている
部分の壁部１２の一般的な概略断面が示されている。図
２において、電力増幅器２６は壁部２０と２２の間に介
装されている。モジュール２６と壁部２０、２２の間の
接続は上述したように設計上の選択と変数によって決ま
るものであり、例えば、モジュール２６と壁部２０、２
２の間に薄膜を介装して容量結合を構成したり、あるい
は、モジュールと壁部の間にそれぞれ導電コネクター
（不図示）を介装してもよい。
【００２４】モジュール２６には入力端子３６が設けら
れており、この端子は比較的電力の小さい無線周波駆動
信号の電源３８に接続されている。
【００２５】リード４２とコネクタ４４から成る正の直
流端子４０が上側壁部２０の外面に接続されている。同
様に、リード４８とコネクタ５０から成る負の直流端子
４６が下側壁部２２の外面に１／４波長チョーク部５２
を介して接続されている。
【００２６】リード４２と４８は不図示の直流電源の端
子にそれぞれ接続されている。該直流電源は、例えば、
数十または数百ボルトレンジの比較的低い電圧のもので
ある。この直流電源の実際の定格は加速器キャビティー
１０の所望性能と他の設計変数によって決まる。
【００２７】図１と２には正と負の端子がそれぞれ１つ
ずつしか示されていないが、電源の接続数および形式
は、当該技術分野に精通した者が設計時に選択する事項
である。
【００２８】（動作）図３を参照しながら、ＤＴＬキャ
ビティー１０の動作を説明する。この図はキャビティー
１０の等化回路図である。図３の回路において、電力増
幅モジュール２６はモジュールアレイ２４のモジュール
２６の全てを表している。該モジュール２６は上部２０
と下部２２の間に並列に接続されている。図３では図２
の部材と同じ回路部材に同一符号を付与している。さら
に、前記加速器キャビティー１０には共振モードが設け
られており、該加速器はモジュール２６の両端に直列に
接続されたインダクタンス５４、抵抗５６、コンデンサ
５８から成る図３のＲＬＣ回路のようにモデル化でき
る。
【００２９】モジュール２６の端子３６に印加する無線
周波駆動信号の周波数は、キャビティー１０の所望共振
モードの周波数に対応したものである。駆動信号の制御
状態で、増幅モジュール２６は数キロアンペアオーダー
の無線周波大電流を誘導し壁部１２の内面１４へと流
す。その結果、所望の電磁界振幅が形成される。表皮効
果によって、この電流は約１μｍの深さまで流れこむ。
モジュール内を流れる直流電流は壁部１２の大部分を通
過し、あるいは、必要であれば、壁部１２の外面に配設
可能な不図示の電流バスバー内を流れる。
【００３０】増幅モジュール２６は、結合インピーダン
スが数ミリオームオーダーの低インピーダンス装置であ
り、大電流／低電圧で作動する。一方、キャビティー１
０の軸方向粒子ビームは高電圧／小電流であり、高イン
ピーダンスの負荷となっている。このように、上記装置
は電力結合器と同時に増幅モジュールに対しては整合変
換器としても機能する。
【００３１】キャビティー１０の壁部１２はトランジス
タの放熱板として機能するためモジュール内の実装量は
最小限しか必要でない。このため、装置の全体冷却量(t
otalcooling budget)は増加しないが、トランジスタ無
線周波電力装置の大部分を構成している実装部品がほぼ
なくなる。
【００３２】また、動的に電場を安定させ、場の形を制
御するためモジュールを個別または小グループ単位で駆
動できるよう、モジュール２６に個別またはグループ単
位で印加する無線周波駆動信号の位相および／または振
幅を調整する手段を無線周波信号源３８に装着するのが
好ましい。従来のセンサー６２（図１では２個示されて
いるがもっと多く配設してもよい）をキャビティー１０
の内部に配設してキャビティー１０内の所定地点での最
大位相および振幅といった場の特性に関するデータ信号
を出力させてもよい。このデータ信号をコンピューター
やその他の自動制御装置のような場調整制御装置６４に
供給して各モジュール２６の駆動信号を調整する。
【００３３】従来の線形加速器に必要な真空管は加速器
キャビティー１０には装着しなくてよいため、地球軌道
上で高電圧装置が破壊するといった問題がなくなる。さ
らに、本発明に係る加速器キャビティー１０の電源では
従来の加速器で起こる無線周波電力送電損失がないた
め、送電効率が向上する。
【００３４】大電力無線周波増幅器 図４を参照しながら本発明の大電力固体増幅器を説明す
る。図４において、１０’は無線周波電力増幅キャビテ
ィーを示している。増幅キャビティー１０’は図１ー３
で説明した加速器キャビティー１０と同様のものである
が、ドリフトチューブ１６および粒子ビームの加速に必
要な部品は装着していない。その代わり、増幅器キャビ
ティー１０’は、導波管６０またはキャビティー１０’
から大電力電磁波を取り出すための不図示の同軸ケーブ
ル出力コネクタを備えている。
【００３５】発振電場の生成に関するキャビティー１
０’の動作はキャビティー１０の場合と同じであるため
説明を省略する。一般に、増幅キャビティー１０’の設
計変数は加速器１０の場合と若干異なる。例えば、増幅
キャビティー１０’内で生成される最大場はわずか数十
または数百キロボルト／ｍのオーダーであるのに対して
加速器１０での最大場はメガボルト／ｍのオーダーであ
る。同様に、キャビティー１０’の壁部１２内に誘導さ
れる無線周波電流は、ＤＴＬキャビティー１０内の無線
周波電流のようなキロアンペア単位ではなく数百アンペ
アのオーダーである。従って、キャビティー１０’に使
用するトランジスタの個数および定格はキャビティー１
０に使用するものと異なり、また、直流電源の必要条件
も異なる。
【００３６】１００Ｗオーダーの定格の無線周波電力チ
ップを回路基板上にて複数結合させた先述の増幅器に比
べ図４の無線周波電力増幅器のほうが利点がある。すな
わち、ストリップ線路回路、コンデンサ、抵抗など印刷
回路基板上の周辺部品を装着する必要性や、これらの回
路の冷却上の問題があるため、増幅器の全体電力出力は
わずか数キロワットの範囲であった。このような増幅器
は印刷回路基板上に実装するチップよりも効率が劣って
しまう傾向がある。図４の実施例に係る無線周波増幅器
では、必要であれば、効率のよい放熱や電力チップの実
装を行いながらも数十から数百キロワットを出力するこ
とにより上記の問題を解決している。
【００３７】利用分野の性質にもよるが、場の所望の長
さ、電力チップの選択、モジュール２６の数は１００の
オーダーとしてもよく、モジュール一個当たりのチップ
数は８ー１０個としてもよい。モジュール２６は、図１
と４に示すようにキャビティー１０と１０’に帯状にア
レイの形で設けるのではなくキャビティー１０または１
０’の円周に所定間隔で配設してもよい。また、先述し
たように、アレイ２４を複数配設してもよく、この場合
は、壁部１２を２以上の円筒部に分割する。さらに、電
力チップをモジュールとせずに直接壁部１２中に配設し
てもよい。
【００３８】無線周波四重加速器 本発明の他の実施例に係る別タイプの線形粒子加速器を
図５Ａおよび５Ｂを参照しながら説明する。
【００３９】図５Ａにおいて、１００は無線周波四重
（ＲＦＱ）線形加速器を指している。ＲＦＱ１００は共
振キャビティー１０２を備えており、このキャビティー
は銅やアルミニウムといった導電性材料からなる略円筒
形の壁部１０４により形成されている。図５Ｂに最も良
く示されているように、４枚の導電性羽根１０６が壁部
１０４の径方向内側へ延在し、さらにこの羽根は壁部１
０４の内面に沿って長手方向へも延在している。前記羽
根１０６は壁部１０４の内周に沿って等間隔に配設され
ており、キャビティーは４分割されている。
【００４０】後で説明する無線周波電力回路を除きＲＦ
Ｑ１００は従来の構造であり、例えば、Ｂ．Ｒ．Ｃｈｅ
ｏ， Ｊ．Ｓｈｍｏｙｓ， Ｍ．−Ｋ．Ｋｅ， Ｒ．
Ｍ．Ｊｏｎｅｓらによる「ＲＦＱにおけるビーム負荷お
よびその他の摂動の伝送路モデル化」 線形加速器(Par
ticle Accelerators) 、１９９２、３９号、４７−６３
頁に開示されている装置と同様のものでもよい。
【００４１】図１−３のＤＴＬと同様に、キャビティー
１０２内に電磁界を形成するための無線周波電力は壁部
１０４に埋設されている複数の固体電力増幅モジュール
１０８から供給されている。特に、このモジュール１０
８は４本の直線アレイ１１０の形で配設されており、こ
のアレイは壁部１０４の円周方向に規則正しい間隔で配
設され、四枚の羽根１０６の中間となる地点に壁部１０
４の長手方向に延在するよう形成されている。
【００４２】図には示されていないが、図２および３に
示されているものに類似の直流電源及び無線周波駆動信
号源がＲＦＱ１００に接続されている。４つのモジュー
ルアレイ１１０に供給される無線周波駆動信号の各位相
は、隣接び羽根１０６の極性が互いに反対となるように
なっている。無線周波駆動信号の周波数は共振キャビテ
ィー１０２の所望モードの共振周波数である。スカラッ
プとして周知な羽根のカーブを不図示の羽根エッジ状(v
ane edges)に切断する。スカラップによって発生した電
磁界は、ＲＦＱ１００から粒子ビーム１１４が出射され
るよう従来のビーム源１１２から供給される粒子を束に
して加速する。
【００４３】図１−３のＤＴＬで説明した電磁界特性の
検出や無線周波駆動信号の位相および／または振幅調整
を図５Ａと５ＢのＲＦＱに適用してもよい。
【００４４】当該明細書で説明しているＲＦＱは、先述
したＤＴＬと同様の利点がある。すなわち、従来のフィ
ード線や電力発生装置がないため、一層軽量となり、ま
た、移動が容易で効率が向上するといった利点である。
【００４５】キャビティーが複数一列に配置されている
線形加速器 他の周知なタイプの線形加速器では、共振キャビティー
が複数直列に配置されており、各キャビティー内での電
磁界のタイミングは粒子ビームがキャビティー毎に順次
加速されて途中でエネルギーが得られるよう設定されて
いる。従来の各キャビティーへの電力供給方法では、第
一キャビティーに高周波を供給し、次に、隣接する各キ
ャビティー対の間にサイド接続チャンバーを介装する。
この結果、磁界の力が全てのキャビティー内を伝播す
る。
【００４６】図６にはサイド接続チャンバーを備えてい
ない本発明の線形加速器１２０が示されている。線形加
速器１２０は、導電壁１２４−１から１２４−６によっ
て構成されている共振キャビティー１２２−１から１２
２−６を備えている。ビーム源１２８の粒子１２６は第
一キャビティー１２２−１に入射する。前記キャビティ
ー１２２−１から１２２−６は一列に配置され、１３０
−１から１３０−５の開口部が形成されている。これら
の開口部は隣接するキャビティー対の間に接続されてい
る。このため、粒子ビーム１３２がキャビティー１２２
−６から出射されるまでビームは各電磁界によってキャ
ビティー毎に順次加速される。
【００４７】キャビティー１２２はそれぞれ略円筒形に
なっており、電力増幅モジュール１３６の円環アレイ１
３４が帯状に配設されている。ドリフトチューブがない
点を除けば各キャビティー１２２は上記ＤＴＬキャビテ
ィー１０とほぼ同じである。各モジュールアレイ１３４
は小電力無線周波信号源１３８に接続されており、当該
信号源から各無線周波駆動信号が入力される。簡略化の
ため図６には示されていないが、線形加速器１２０は各
キャビティー１２２に接続された直流電源を備えてい
る。各入力無線周波信号の制御状態で電源モジュールア
レイ１３４は各壁部１２４の内面に大きな振幅電流を誘
導し、その結果キャビティー１２２の内部に所望の電磁
界が形成される。
【００４８】無線周波源１３８の全てにソースコントロ
ーラー１４０が接続されており、無線周波源１３８から
それぞれ出力される無線周波駆動信号の位相と振幅を制
御する制御信号を無線周波源に供給する。該制御信号
は、キャビティー１２２の各電磁界の特性を検出する不
図示のセンサーから前記コントローラー１４０に入力さ
れる信号に基づいている。また、この制御信号は、不図
示のオペレーターインターフェースを介してコントロー
ラー１４０へ入力されるコマンド信号にも基づいてい
る。同調機構などの線形加速器１２０の他の部分もコン
トローラー１４０で制御して構わない。
【００４９】このような構成で、各キャビティー１２２
の電源すなわち電力モジュール１３４を個別に駆動する
と、各キャビティーに生成される電磁界は従来の結合キ
ャビティー型線形加速器で生成される電磁界に比べて安
定性に優れ、また、調整が一層容易になる。上記線形加
速器における軽量化、移動性および効率の向上といった
利点は図６の線形加速器でも達成できる。線形加速器の
キャビティー数を図６の６個より増減してもよいが、荷
電粒子加速器には図６のキャビティー１２２のように加
速器キャビティーを２以上は配列する。
【００５０】当該明細書に開示されているような集積電
力モジュールを備えた電磁界発生キャビティーを再入射
型加速器(re-entrant type accelerators)のような別の
タイプの粒子加速器に適用することもできる。また、当
該明細書において開示している加速器では定在波電磁界
を利用しているが、当該明細書に開示されている能動無
線周波キャビティーを進行波加速器に適用してもよい。
【００５１】ＤＴＬ１０、増幅キャビティー１０’、Ｒ
ＦＱ１００またはＣＣＬ１２０が作動する周波数にはマ
イクロ波レンジや従来の無線周波電力増幅器または線形
加速器が作動する他の周波数も含まれている。従って、
明細書中で使用している用語「無線周波」とはこれらの
周波数全てを含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る能動エレメントから成るＤＴＬキ
ャビティーの一部切欠概略図
【図２】図１の線２−２にて切断した前記線形加速器キ
ャビティーを構成する壁部の一部断面図
【図３】図１の線形加速器キャビティーの等化回路図
【図４】本発明に係る無線周波増幅器の一部概略図
【図５】図５Ａは本発明の無線周波四重（ＲＦＱ）の一
部切欠概略図であり、図５Ｂは図５Ａの線５−５での前
記ＲＦＱの断面図
【図６】キャビティーを複数配列した本発明に係る線形
加速器の概略図
【符号の説明】
１０ ドリフトチューブ線形加速器（ＤＴＬ）キャビ
ティー １０’ 増幅器キャビティー １２ 壁部 １４ 内面 １６ ドリフトチューブ １８ 粒子ビーム ２０ 下側円筒部 ２２ 上側円筒部 ２４ 円環アレイ ２６ 電力増幅モジュール ３８ 小電力無線周波信号電源 ５２ １／４波長チョーク接続部 １００ 無線周波四重線形加速器（ＲＦＱ） １０２ 共振キャビティー １０４ 円筒壁部 １０６ 導電羽根 １２０ 線形加速器（ＣＣＬ） １２２ キャビティー １２４ 導電壁部 １３０ 開口部 １３２ 粒子ビーム １３４ 電力モジュール円環アレイ １３８ 小電力無線周波信号源

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャビティーを構成する導電壁部と、 前記導電壁部中に配設され、発振電磁界（ＥＭ）を前記
    キャビティー内に発生させるため前記導電壁の内面に無
    線周波電流を誘導する複数の固体電力増幅器とから構成
    されていることを特徴とする能動無線周波キャビティ
    ー。
  2. 【請求項２】 前記無線周波電流のピーク振幅は少なく
    とも１００アンペアであり、また、周波数は少なくとも
    １００ＭＨｚであって、前記固体電力増幅器は１０ＫＷ
    を越える電力を前記キャビティーへ集合的に伝送するこ
    とを特徴とする請求項１記載の能動無線周波キャビティ
    ー。
  3. 【請求項３】 前記固体電力増幅器は１００ＫＷを越え
    る電力を前記キャビティーへ集合的に伝達することを特
    徴とする請求項２記載の能動無線周波キャビティー。
  4. 【請求項４】 前記無線周波電流のピーク振幅は少なく
    とも１キロアンペアであることを特徴とする請求項２記
    載の能動無線周波キャビティー。
  5. 【請求項５】 前記固体電力増幅器のそれぞれは、並列
    接続された複数のトランジスタで構成されていることを
    特徴とする請求項１記載の能動無線周波キャビティー。
  6. 【請求項６】 前記キャビティーは略円筒形であり、前
    記導電壁部は２つの円筒部から成り、前記固体電力増幅
    器は前記２つの円筒部の間に介装されている複数のモジ
    ュールの内部に配列されており、また、前記モジュール
    はそれぞれ前記固体電力増幅器を複数個具備しているこ
    とを特徴とする請求項１記載の能動無線周波キャビティ
    ー。
  7. 【請求項７】 前記導電壁部は少なくとも３つの円筒部
    で構成されており、前記固体電力増幅器は複数のモジュ
    ールアレイの形に配列されており、前記アレイは前記少
    なくとも３つの円筒部のうち隣接円筒部対の間にそれぞ
    れ介装されており、前記各モジュールは複数の前記固体
    電力増幅器で構成されていることを特徴とする請求項６
    記載の能動無線周波キャビティー。
  8. 【請求項８】 前記円筒部の一方に接続された正の直流
    電源端子と前記円筒部の他方に接続された負の直流電源
    端子とをさらに備えていることを特徴とする請求項６記
    載の能動無線周波キャビティー。
  9. 【請求項９】 前記固体電力増幅器にそれぞれ無線周波
    駆動信号を印加する信号源手段をさらに備えていること
    を特徴とする請求項１記載の能動無線周波キャビティ
    ー。
  10. 【請求項１０】 前記キャビティー内に配設され、前記
    電磁界の特性を検出する検出手段と、 前記検出手段に応答するものであり、前記信号源手段に
    接続されていて前記固体電力増幅器に印加される各無線
    周波駆動信号を調整する手段とをさらに備えていること
    を特徴とする請求項９記載の能動無線周波キャビティ
    ー。
  11. 【請求項１１】 前記固体電力増幅器に印加する各無線
    周波駆動信号の位相は調整可能であることを特徴とする
    請求項１０記載の能動無線周波キャビティー。
  12. 【請求項１２】 前記固体電力増幅器に印加する各無線
    周波駆動信号の振幅は調整可能であることを特徴とする
    請求項１１記載の能動無線周波キャビティー。
  13. 【請求項１３】 前記正と負の直流電源端子の電位差は
    わずか１０００Ｖであり、前記電磁界のピーク振幅は少
    なくとも１００ＫＶ／ｍであることを特徴とする請求項
    ６記載の能動無線周波キャビティー。
  14. 【請求項１４】 前記電磁界のピーク振幅は少なくとも
    １ＭＶ／ｍであることを特徴とする請求項１３記載の能
    動無線周波キャビティー。
  15. 【請求項１５】 前記発振電磁界が荷電粒子を加速する
    よう前記キャビティー内に荷電粒子を導入する手段をさ
    らに具備していることを特徴とする請求項１記載の能動
    無線周波キャビティー。
  16. 【請求項１６】 前記キャビティー内に配設されてお
    り、荷電粒子に前記発振電磁界を印加して該荷電粒子を
    加速する手段をさらに具備しており、これにより前記能
    動無線周波キャビティーは粒子加速器として機能するこ
    とを特徴とする請求項１記載の能動無線周波キャビティ
    ー。
  17. 【請求項１７】 前記荷電粒子に前記発振電磁界を印加
    する前記手段は、ドリフトチューブで構成されているこ
    とを特徴とする請求項１６記載の能動無線周波キャビテ
    ィー。
  18. 【請求項１８】 大電力電磁波を前記キャビティーから
    誘導する手段をさらに備えていることを特徴とする請求
    項１記載の能動無線周波キャビティー。
  19. 【請求項１９】 前記キャビティーから前記大電力電磁
    波を誘導する前記手段は、導波管で構成されていること
    を特徴とする請求項１８記載の能動無線周波キャビティ
    ー。
  20. 【請求項２０】 前記キャビティーから前記大電力電磁
    波を誘導する前記手段は、同軸ケーブルで構成されてい
    ることを特徴とする請求項１８記載の能動無線周波キャ
    ビティー。
  21. 【請求項２１】 共振キャビティーを構成する略円筒形
    の導電壁部と、 前記導電壁部の内面から径方向内側へ延在し、また、該
    内面の長手方向にも延在し、円周方向に間隔をおいて配
    列されている４枚の導電羽根と、 前記導電壁中に配設されており、前記キャビティー内に
    発振電磁界が形成されるよう前記導電壁と導電羽根の内
    面に無線周波電流を誘導する複数の固体電力増幅器とか
    ら構成されていることを特徴とする無線周波四重（ＲＦ
    Ｑ）加速器。
  22. 【請求項２２】 前記複数の固体電力増幅器は４本の直
    線アレイ状に配列されており、該アレイは前記４枚の導
    電羽根の円周方向略中間の地点に前記導電壁の長手方向
    に延在していることを特徴とする請求項２１記載の無線
    周波四重（ＲＦＱ）加速器。
  23. 【請求項２３】 前記４本の直線アレイは、前記導電壁
    中に配設された複数のモージュールで構成されており、
    前記各アレイは前記固体電力増幅器を複数備えているこ
    とを特徴とする請求項２２記載の無線周波四重加速器。
  24. 【請求項２４】 前記共振キャビティー中に荷電粒子を
    導入する手段をさらに備えており、前記荷電粒子は前記
    電磁界によって加速され、高エネルギービームとなるこ
    とを特徴とする請求項２２記載の無線周波四重加速器。
  25. 【請求項２５】 複数の共振キャビティーが一列に配設
    され、該キャビティーのうち隣接するキャビティー対の
    間に介装されている開口部によって前記キャビティーは
    相互に連結されて、一列に配設された前記キャビティー
    内を通過する粒子ビームが出力されるよう前記複数の共
    振キャビティーのそれぞれを構成する導電壁と、 前記各導電壁中に配設されており、前記各キャビティー
    内に発振電磁界（ＥＭ）が形成されるよう前記導電壁の
    内面に無線周波電流を誘導する複数の固体電力増幅器か
    ら構成されていることを特徴とする荷電粒子加速器。
  26. 【請求項２６】 前記共振キャビティーは略円筒形であ
    り、前記複数の固体電力増幅器は、前記各導電壁に円環
    を形成している複数のモジュールのそれぞれの内部に配
    設されており、前記各モジュールは前記固体電力増幅器
    を複数備えていることを特徴とする請求項２５記載の荷
    電粒子加速器。
  27. 【請求項２７】 前記複数の固体電力増幅器のそれぞれ
    に無線周波駆動信号を印加する信号源手段をさらに具備
    していることを特徴とする請求項２６記載の荷電粒子加
    速器。
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