JPH0696898A - 粒子加速器のビーム位置モニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビーム位置モニタのモニタ端子が不具合にな
った場合の交換を容易にし、また交換後のビーム位置モ
ニタの位置決め精度を確保する。 【構成】 モニタ端子９６〜９９にフランジ１１２を取
り付ける。フランジ１１２を真空チャンバー２２に対し
間にシール部材１４０を挟み込んでボルト１３３によっ
て着脱自在に取り付ける。モニタ端子９６〜９９の軸方
向の位置決め精度は、フランジ１１２の下面１１２ａと
真空チャンバー２２の外周面９０ａとの当接により確保
される。また、軸直角方向へ位置決め精度は、モニタ端
子９６〜９９の外周面の張り出し部分１１４ａとモニタ
端子挿入用穴１２４の内周面１２４ａとの当接により確
保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子シンクロトロン
等の粒子加速器において、真空チェンバー内の粒子ビー
ム位置を測定するビーム位置モニタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子シンクロトロンは、シンクロ
トロン放射光（ＳＯＲ）装置として、超々ＬＳＩ回路の
作成、医療分野における診断、分子解析、構造解析等様
々な分野への適用が期待されている。ＳＯＲ装置の概要
を図２に示す。電子発生装置（電子銃等）１０で発生し
た電子ビームは線型加速装置（ライナック）１２で光速
近くに加速され、入射部１４の偏向電磁石１６で偏向さ
れて、インフレクタ１８を介してシンクロトロン２０の
真空チェンバー２２（蓄積リング）内に入射される。真
空チェンバー２２に入射された電子ビームは高周波加速
空洞２１でエネルギを与えられながら収束電磁石２３で
収束され、偏向電磁石２４で偏向されて真空チェンバー
２２中を回り続ける。偏向電磁石２４で偏向される時に
発生するＳＯＲ光はビームチャンネル２６を通して例え
ば露光装置２８に送られて超々ＬＳＩ回路作成用の光源
等として利用される。

【０００３】真空チェンバー２２の各直線部には、電極
式ビーム位置モニタ３０が例えば２個ずつ全周で合計８
個設けられている。この電極式ビーム位置モニタ３０は
真空チェンバー２２内のビーム中心位置を検出するもの
で、その検出結果に応じて各種電磁石の励磁量を制御す
ることにより、電子ビームが真空チェンバー２２内の中
心軌道を通るようにして、真空チェンバー２２の内壁に
衝突することなく長時間周回できるようにしている。

【０００４】電極式ビーム位置モニタの原理図を図３に
示す。これは、前記図２において真空チェンバー２２を
電極式ビーム位置モニタ３０の位置で輪切にした状態を
示すものである。真空チェンバー２２内には電子ビーム
３４（図はビーム中心位置を示す）が周回している。電
極式位置モニタ３０はボタン電極等で構成され、通常１
箇所に４個の電極３０ａ〜３０ｄをビーム３４の周囲に
配置して構成される。各電極３０ａ〜３０ｄにはビーム
３４の通過により起電力ａ〜ｄが誘起される。

【０００５】ビーム位置演算回路３６はこれら検出信号
ａ〜ｄに基づきビーム位置を検出する。すなわち、水平
方向ビーム位置Ｐｈは例えば、 ただし、ｋ_ｈ：比例係数 で求められる。また垂直方向ビーム位置Ｐｖは、 ただし、ｋ_ｖ：比例係数 で求められる。

【０００６】従来におけるビーム位置モニタ３０の外観
図を図４に示す。また、図４のＡ−Ａ矢視断面図を図５
に示す。ビーム位置モニタ３０は、真空チェンバー２２
の上下面に略々円形の穴３８，４０を形成し、その内周
面に座付加工を施し、略々円形のモニタベース４２，４
４をはめ込んで全周に溶接４３，４５をして取り付けら
れている。モニタベース４２，４４には、左右２箇所ず
つにモニタ端子装着用穴４６〜４９が形成され、それぞ
れモニタ端子５１〜５４が挿入されて、電子ビーム溶接
またはろう付け５６〜５９により取り付けられて、モニ
タベース４２，４４と一体構成とされている。モニタ端
子５１の先端には電極６１〜６４が取り付けられ、真空
チェンバー２２内に臨んでいる。電極６１〜６４に誘起
された信号は真空チェンバー２２と絶縁された状態で各
モニタ端子５１〜５４の後端部に導かれる。

【０００７】ビーム位置モニタによる検出精度を高める
ためには、ビーム位置モニタが電磁石位置等の粒子加速
器の位置基準に対して上下、左右および軸方向に正確に
位置決めされていなければならない。このため、図４で
はビーム位置モニタ３０を上下から固定枠６６，６８で
挾み込んで、これらをピン７４，７６（図５）で相互に
連結し、さらにリーマピン７０，７２を固定枠６６、真
空チェンバー２２、固定枠６８に通して固定枠６６，６
８と真空チェンバー２２を固定し、さらに基礎８０上に
固定されて加速器の位置基準となっている収束電磁石２
３と固定枠６６，６８とをロッド８１〜８４で連結する
ことにより、ビーム位置モニタ３０を位置基準に対して
固定している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のビーム位置
モニタでは、モニタ端子５１〜５４がモニタベース４
２，４４に対して溶接５６〜５９により一体に取り付け
られているため、モニタ端子５１〜５４のうちの１本だ
けが不具合になった場合でもその近辺の真空チェンバー
２２の全体を取替えるかあるいはその近辺の真空チェン
バー２２を取り外してビーム位置モニタ全体を加工しな
ければならず、交換に手間がかかっていた。

【０００９】そこで、モニタ端子の交換を容易に行なえ
るようにモニタ端子ごとにフランジで真空チャンバーに
取り付けることが考えられるが、従来のフランジでは位
置再現性が悪く、高精度に位置決めを要するビーム位置
モニタでは使うことができなかった。

【００１０】この発明は、前記従来の技術における欠点
を解決して、モニタ端子が不具合になった場合の交換を
容易にするとともに高精度に位置決めすることができる
粒子加速器のビーム位置モニタを提供しようとするもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、粒子加速器
を構成する真空チェンバーの壁面にその内外間に貫通し
て形成された複数のモニタ端子挿入用穴と、これらモニ
タ端子挿入用穴に端子端部の電極を挿入した状態で前記
真空チャンバーに個々に着脱可能に装着されたモニタ端
子とを具備してなる粒子加速器のビーム位置モニタであ
って、前記モニタ端子を前記真空チャンバーに着脱可能
に装着する構成が、前記モニタ端子に設けられて、当該
モニタ端子を前記モニタ端子挿入用穴に挿入した状態で
当該モニタ端子挿入用穴を塞ぐように前記真空チャンバ
ーの外周面に当接するフランジと、前記モニタ端子を前
記モニタ端子挿入用穴に挿入した状態で前記フランジを
貫通して前記真空チャンバーにねじ込まれて、当該フラ
ンジを当該真空チャンバーに取り付けるボルトと、前記
フランジと前記真空チャンバーの間に挟み込まれて、前
記ボルトを締め付けることによって当該フランジと当該
真空チャンバーが当接する位置まで押し潰されて、当該
真空チャンバー内を真空シールするシール部材と、前記
モニタ端子を前記モニタ端子挿入用穴に挿入した状態で
当該モニタ端子の外周面と当該モニタ端子挿入用穴の内
周面とを当接させて、当該モニタ端子の軸直角方向の動
きを阻止する当接部とを具備してなるものである。

【００１２】

【作用】この発明によれば、各モニタ端子がモニタベー
スに対して個々に着脱可能に装着されているので、各モ
ニタ端子ごとに交換することができ、交換作業が容易に
なる。また、モニタ端子はフランジと真空チャンバーと
の当接によりその軸方向および軸直角方向に位置決めさ
れるので、良好な位置再現性が得られ、高精度の測定を
行なうことができる。

【００１３】

【実施例】この発明の一実施例を以下に説明する。図６
はその概要を示すものである。真空チェンバー２２に
は、その一区間を形成するように円筒状のモニタベース
９０が挿入され、全周が溶接９２，９４で接合されてい
る。モニタベース９０には４本のモニタ端子９６〜９９
が着脱可能に取り付けられている。

【００１４】基礎８０上に固定されている架台１０２上
には収束電磁石２３が固定されている。収束電磁石２３
は加速器の位置基準となっており、モニタベース９０の
アーム１０５〜１０６と収束電磁石２３をロッド１０７
〜１１０で連結することにより、ビーム位置モニタ３０
を加速器の上下、左右および軸方向の位置基準に固定す
る。

【００１５】図６のＢ−Ｂ矢視図を図１に示す。モニタ
端子９６〜９９は、円形のフランジ１１２の中央の穴１
１３に円形のケーシング１１４を挿入して全周に溶接１
１６をしてフランジ１１２とケーシング１１４を一体化
している。ケーシング１１４内には、碍子１１８を介し
てその中央に電極棒１２０を固定支持し、電極棒１２０
の先端に電極１２２が取り付けられている。電極１２２
は真空チャンバー２２のモニタベース９０に開設された
モニタ端子挿入用穴１２４に挿入されて、真空チェンバ
ー内空間１２６に臨んでいる。電極棒１２０の後端には
信号ケーブルが連結される。

【００１６】モニタ端子９６〜９９はモニタベース９０
に対して、ボルト１３３をフランジ１１２の穴１３０を
通してモニタベース９０のねじ穴１３２にねじ込むこと
により着脱自在に取り付けられている。

【００１７】フランジ１１２とモニタベース９０との付
き合わせ面の内周側には、溝１３８が形成されており、
ここにリング状のシール部材１４０を挾み込んで、真空
チェンバー内空間１２６を外気（大気圧）１４１に対し
て真空シールしている。シール部材１４０としては例え
ばＨＥＬＩＣＯＦＬＥＸ（商標）を使用することができ
る。シール部材１４０によるシール構造は、モニタ端子
９６〜９９の軸方向の位置決め精度が確保できるよう
に、面当り方法を使用している。すなわち、図７（ａ）
に示す状態からボルト１３３を穴１３２にねじ込んでい
って、（ｂ）に示すようにシール部材１４０（ＨＥＬＩ
ＣＯＦＬＥＸ）がある程度押しつぶされた状態でフラン
ジ１１２の下面１１２ａとモニタベース９０の外周面９
０ａとが当接して、完全に密着してフランジ・チャンバ
ー当り面１５０を構成する。この場合、シール部材１４
０がシールするのに必要な面圧を受けるように溝１３８
の高さを決めている。このようにして、軸方向の位置決
め精度と気密性が確保される。なお、このフランジ１１
２とモニタベース９０との当接面を鏡面加工し、表面硬
度を上げるために、ＴｉＮ（またはＣｒＮ）等の表面処
理を行なうとなおよい。

【００１８】また、モニタ端子９６〜９９の軸直角方向
の位置決めは、モニタ端子９９のケーシング１１４に外
側に張り出した部分９９ａを全周にわたって形成し、こ
れとモニタ端子挿入用穴１２４の内周面１２４ａとの当
接により（つまり両者の径をほぼ等しく形成する）、フ
ランジ・チャンバー当り面１５２を構成して行なってい
る。これにより軸直角方向の位置決め精度が確保され
る。

【００１９】以上の構成によれば、モニタ端子９６〜９
９のいずれかが不具合になったら、不具合になったモニ
タ端子についてだけボルト１３３を外して取り外し、新
しいものと交換する。このように、不具合になったモニ
タ端子だけ交換すればよいので交換作業が容易にかつ短
時間で行なえる。また、交換後の位置決め精度も容易に
確保される。

【００２０】

【変更例】この発明は、電子シンクロトロンに限らず、
線型、リング型等の各種粒子加速器のビーム位置モニタ
に適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、各モニタ端子がモニタベースに対して個々に着脱可
能に装着されているので、各モニタ端子ごとに交換する
ことができ、交換作業が容易になる。また、モニタ端子
はフランジと真空チャンバーとの当接によりその軸方向
および軸直角方向に位置決めされるので、良好な位置再
現性が得られ、高精度の測定を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す斜視図で、図６のＢ
−Ｂ矢視図である。

【図２】ＳＯＲ装置の概要を示す平面図である。

【図３】電極式ビーム位置モニタの原理図である。

【図４】従来のビーム位置モニタを示す斜視図である。

【図５】図４のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図６】この発明の一実施例の概要を示す斜視図であ
る。

【図７】図１のシール部材の動作説明図である。

【符号の説明】

２０ シンクロトロン（粒子加速器） ２２ 真空チェンバー ３０ ビーム位置モニタ ９０ モニタベース ９６，９７，９８，９９ モニタ端子 １１２ フランジ １２２ 電極 １２４ モニタ端子挿入用穴 １３３ ボルト １４０ シール部材 １５０ フランジ・チャンバー当り面 １５２ フランジ・チャンバー当り面（当接部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子加速器を構成する真空チェンバーの壁
   面にその内外間に貫通して形成された複数のモニタ端子
   挿入用穴と、これらモニタ端子挿入用穴に端子端部の電
   極を挿入した状態で前記真空チャンバーに個々に着脱可
   能に装着されたモニタ端子とを具備してなる粒子加速器
   のビーム位置モニタであって、 前記モニタ端子を前記真空チャンバーに着脱可能に装着
   する構成が、 前記モニタ端子に設けられて、当該モニタ端子を前記モ
   ニタ端子挿入用穴に挿入した状態で当該モニタ端子挿入
   用穴を塞ぐように前記真空チャンバーの外周面に当接す
   るフランジと、 前記モニタ端子を前記モニタ端子挿入用穴に挿入した状
   態で前記フランジを貫通して前記真空チャンバーにねじ
   込まれて、当該フランジを当該真空チャンバーに取り付
   けるボルトと、 前記フランジと前記真空チャンバーの間に挟み込まれ
   て、前記ボルトを締め付けることによって当該フランジ
   と当該真空チャンバーが当接する位置まで押し潰され
   て、当該真空チャンバー内を真空シールするシール部材
   と、 前記モニタ端子を前記モニタ端子挿入用穴に挿入した状
   態で当該モニタ端子の外周面と当該モニタ端子挿入用穴
   の内周面とを当接させて、当該モニタ端子の軸直角方向
   の動きを阻止する当接部とを具備してなる粒子加速器の
   ビーム位置モニタ。