JPH07111920B2

JPH07111920B2 - 高周波加速空胴用チユ−ナ−装置

Info

Publication number: JPH07111920B2
Application number: JP62084587A
Authority: JP
Inventors: 孝治伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-08
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1995-11-29
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPS63252399A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は超LSI微細加工等に用いられる加速器に使用さ
れる高周波加速空胴用チューナー装置に関する。

（従来の技術）加速器は電子・陽子・イオンなどの荷電粒子ビームを10
億電子ボルト（1Gev）程度の高エネルギ状態に加速する
ためのものであり、この加速器の一例として従来から素
粒子の研究分野で大形物、例えば直径1km以上のものが
建設されている。また最近は、例えば電子からの放射光
（SoR光といわれる）を利用した超LSI微細加工（リソグ
ラフイ）など新しい分野への応用として比較的小形なも
の例えば直径が10m程度の加速器も建設されるようにな
ってきている。

加速器には電子の加速やSoR光で失なわれるエネルギ補
給を行うために高周波エネルギを電子に供給する高周波
加速空胴が設けられている。

第３図は本発明を適用する高周波加速空胴の一例で、
（１）は空胴本体、（２）は空胴内に高周波電力を供給
するためのアンテナで図示しない高周波電源に接続され
ている。また（３）は空胴の共振周波数を調整するチュ
ーナー、（８）はプラグである。

この様な高周波加速空胴は、電子の回転周波数の整数倍
の共振周波数（数百_MHZ）になる様に設計される。

一般に共振周波数ωａはで表される。

ここでＣは空胴の静電容量、Ｌはインダクタンスであ
る。高周波加速空胴の共振周波数は精度よく電子の回転
周波数に同期させねばならず、空胴本体（１）の製作誤
差や空胴内壁のジュール損失による熱変形等に起因する
共振周波数のずれを補正する機能を有する必要がある。
さらにビーム電流の大きさによっても共振周波数を変え
ねばならない。

このような共振周波数のずれを調整するためにチューナ
ー（３）が必要になる。チューナー（３）は簡単にいえ
ば銅製の筒であり、これを空胴本体（１）内に挿入すれ
ばインダクタンスＬが小さくなり、共振周波数を高くす
ることができる。アンテナ（２）から供給される高周波
電力の周波数は電子の回転周波数の整数倍になってお
り、ビームを含めた加速空胴の共振周波数がビーム電流
の変化に際しても、常に供給される高周波電力の周波数
と同じ共振周波数になるように制御される。制御方法は
アンテナ（２）側に取付けられた位相検出器と、加速空
胴本体（１）に取付けられた別の位相検出器との位相差
が０゜になる様にチューナー（３）を調整し、ビームを
含んだ加速空胴の共振周波数が一定になる様に追従制御
される。

（発明が解決しようとする問題点）特に加速器の中でも加速・蓄積兼用のものでは、大電流
ビームを一気に加速蓄積することから高速・高精度でプ
ラグを移動できる駆動機構を備えた高性能のチューナー
装置が要望されていた。

本発明は、空胴本体の製作誤差や空胴内壁のジュール損
失による熱変形等に起因する共振周波数のずれの修正の
みならず、ビーム電流の大きさの急激な変化にも対応で
きる高速・高精度でプラグを移動できる駆動機構を備え
た高性能の高周波加速空胴用チューナー装置を提供する
事を目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するために、高周波加速空胴に
固定接続された接続管に嵌装され、前記高周波加速空胴
内に進退されるプラグを先端に取付けた支持管と、支持
管の他端に取付けられた可動台を往復駆動する駆動機構
と、プラグの進退に応じて伸縮し、高周波加速空胴内の
真空気密を保持するベローズを備えた、加速・蓄積用の
加速器に使用される高周波加速空胴用チューナー装置に
おいて、前記可動台をボール転動体を装着したガイドに
固定し、このガイドをレールに往復動可能に嵌装して前
記プラグおよび支持管を支持すると共に、ボールネジと
螺合するボールナットと可動台を連結する連結板と、ボ
ールネジに固着された第１のベルト車に、サーボモータ
に固着された第２のベルト車から動力を伝達する歯付き
ベルトを備え、かつ、前記ベローズを、プラグの駆動機
構側に設けられた接触子の内側と、支持管の外側とで形
成される環状空間部に配設したことを特徴とする高周波
加速空胴用チューナー装置を提供する。

（作用）このように構成されたものにおいては、製作誤差や空胴
内壁のジュール損失による熱変形等に起因する共振周波
数のずれの修正のみならず、可動部はすべてボール転動
体の接触や歯付ベルトとベルト車との係合であるため、
ビーム電流の大きさの急激な変化にも、高速・高精度で
追従して共振周波数を修正できるプラグ駆動機構を備え
た高性能で高信頼性の高周波加速空胴用チューナー装置
を得ることができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について、第１図および第２図
を参照して説明する。尚、第２図は第１図の要部破断側
面図であって、サーボモータ（12）の位置はボールネジ
（13）の陰になるものであるが、第1,第２のベルト車
（15）および（15a）の係合状態を示すために２点鎖線
で図示した。

本実施例において、（４）は一端を空胴（１）のチュー
ナーポート（1a）にガスケット（22a）を介して固定さ
れた３重管（２重管又は４重管等の複数重管でもよい）
の接続管で他端は駆動機構（５）にガスケット（22）を
介して真空気密に固定されている。駆動機構（５）の駆
動源はサーボモータ（12）で、サーボモータの回転は第
１の歯付ベルト（14）および第1,第２のベルト車（15）
および（15a）を介してボールネジ（13）に伝達され
る。ボールネジ（13）と噛合うボールナット（16）には
連結板（17）が固定接続されており、連結板（17）の他
端は可動台（６）に結合されている。また可動台（６）
はベース（18）に固定されたレール（19）上のガイド
（20）に固定され往復動出来るようになっている。可動
台（６）には、外管（7a）と内管（7b）で２重管を構成
する支持管（７）が接続されている。外管（7a）の他端
はプラグ（８）に固着され、内管（7b）はプラグ（８）
の内側に設けられたらせん状の冷却溝（21a）を有する
冷却筒（21）に固着されている。支持管（７）の外周に
はベローズ（10）が装着され、その一端はプラグ（８）
に、他端は駆動機構（５）のフランジ（5a）にガスケッ
ト（22b）を介して真空気密に接続された接触子受け
（９）に固着されている。外管（7a），内管（7b）には
冷却媒体を給排するフレキシブルチューブ（図示せず）
を結合する。接続管（４）には冷却媒体を給排する供給
パイプ（4a）と排出パイプ（4b）を設ける。

接触子受け（９）には板バネ（23）の先端に金属黒鉛製
の刷子（24）が装着された接触子（11）が取付けられて
おり、刷子（24）はプラグ（８）の内周と摺動可能に接
触している。なお（25）はプラグ（８）の挿入・引抜位
置を規制するリミットスイッチ、（26）は位置検出用エ
ンコーダである。ボールネジ下端部には第３のベルト車
（15b）を取付け、第２の歯付ベルト（14a）および第４
ベルト車（15c）を介してエンコーダ（26）を駆動さ
せ、ボールネジ（13）の回転数からエンコーダ（26）に
よりプラグ（８）の位置を検出させる。

次に上記の様に構成された高周波加速空胴用チューナー
装置の作用を説明する。

高周波加速空胴の共振周波数は精度よく電子の回転周波
数に同期させねばならず、空胴本体（１）の製作誤差や
空胴（１）内壁のジュール損失による熱変形等に起因す
る共振周波数のずれを修正したり、さらに電子ビーム電
流の変化にも対応して共振周波数を変えねばならないた
め、サーボモータ（12）の回転をボールネジ（13）で直
線運動に変換し、ガイド（20）に固定された可動台
（６）を往復動させる事により支持管（７）の先端に固
着されたプラグ（８）が空胴（１）に挿入・引抜きされ
共振周波数が変化する。すなわち、プラグ（８）を挿入
すると共振周波数は高くなり、引抜くと共振周波数は低
くなる。この様に駆動源をサーボモータ（12）とし、か
つ、ガイド（20）やボールネジ（13）等の可動部はすべ
てボール転動体の接触であるため、高速・高精度の動作
が可能である。接触３受け（９）に取付けられた板バネ
（23）、刷子（24）からなる接触子（11）は、接続管
（４）の内周とプラグ（８）の外周の環状隙間に漏洩し
てきた漏洩電流による高周波電流がベローズ（10）に流
れる事なく接触子受け（９）にバイパスして流れ、ベロ
ーズ（10）のジュール発熱による異常発熱を防止するた
めのものである。なお、刷子（24）は金属製黒鉛等の摺
動特性に優れたものを使用し、高速駆動に耐えるように
なっている。

また接続管（４）は３重管になっており、冷却媒体を貫
流させることによりジュール損失による発熱を防止でき
る。一方、プラグ（８）の冷却は冷媒を可動台（６）に
設けられた供給孔（6a）から内管（7b）を介してプラグ
（８）に導入し、プラグ（８）の内側に設けられた冷却
筒（21）の外周に設けられたらせんの冷却溝（21a）を
貫流して内管（7b）と外管（7a）とで形成された環状隙
間部を経由し、可動台（６）の排出孔（6b）から排出さ
れ、図示しない冷媒供給系に接続され、プラグ（８）を
冷却する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、製作誤差や空胴内
壁のジュール損失による熱変形等に起因する共振周波数
のずれの修正のみならず、ガイドやボールネジ等の可動
部はすべてボール転動体の接触や歯付ベルトとベルト車
との係合であるため、ビーム電流の大きさの急激な変化
にも高速・高精度で追従して共振周波数を修正でき、高
性能で高信頼性の高周波加速空胴用チューナー装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高周波加速空胴用チューナー装置の縦
断面図、第２図は第１図の要部破断側面図、第３図は第
１図の実施例を適用する高周波加速空胴の一例を示す断
面図である。１……空胴本体、２……アンテナ、３……チューナー、４……接続管、 4a……供給パイプ、4b……排出パイプ、５……駆動機構、６……可動台、 6a……供給孔、6b……排出孔、７……支持管、7a……外管、 7b……内管、８……プラグ、９……接触子受け、10……ベローズ、 11……接触子、12……サーボモータ、 13……ボールネジ、14,14a……歯付ベルト、 15,15a,15b,15c……ベルト車、 16……ボールナット、17……連結板、 18……ベース、19……レール、 20……ガイド、21……冷却筒、 22,22a,22b……ガスケット、 23……板バネ、24……刷子、 25……リミットスイッチ、 26……エンコーダー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波加速空胴に固定接続された接続管に
嵌装され、前記高周波加速空胴内に進退されるプラグを
先端に取付けた支持管と、支持管の他端に取付けられた
可動台を往復駆動する駆動機構と、プラグの進退に応じ
て伸縮し、高周波加速空胴内の真空気密を保持するベロ
ーズを備えた、加速・蓄積用の加速器に使用される高周
波加速空胴用チューナー装置において、前記可動台をボ
ール転動体を装着したガイドに固定し、このガイドをレ
ールに往復動可能に嵌装して前記プラグおよび支持管を
支持すると共に、ボールネジと螺合するボールナットと
可動台を連結する連結板と、ボールネジに固着された第
１のベルト車に、サーボモータに固着された第２のベル
ト車から動力を伝達する歯付きベルトを備え、かつ、前
記ベローズを、プラグの駆動機構側に設けられた接触子
の内側と、支持管の外側とで形成される環状空間部に配
設したことを特徴とする高周波加速空胴用チューナー装
置。