JPH07500206A - 同軸空洞を有する電子加速器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 同軸空洞を有する電子加速器 技術分野 本発明は、電子加速器の改良、特に同軸空洞を有する電子加速器に関する。

背景技術 ＨＦ発生器と呼ばれる高周波発生源を備えた共振空洞と、空洞へ電子を入射する ことができる電子供給源とを有する電子加速器は公知である。位相及び周波数が 必要条件を満たせば、空洞を通過しながら電子は電界によって加速される。

これらの公知加速器は、パルス方式で作用し、比較的低いビーム強度を有する装 置である。

文献ＷＯ−Ａ　−８８１０９５９７（原子力委員会）には、新規構成の再循環式 電子加速器が提案されている。

この文献は、共振空洞が外側円筒導体、及びこれと同軸の内側円筒導体によって 画成される同軸空洞であることを特徴とする電子加速器を開示している。電子ビ ームは、軸線と直交する中間平面内で第１直径に沿ってこの空洞へ入射される。

電子デフレクタは、最初に空洞を通過したビームを偏向させ、これを再び空洞へ 入射して２回以上の加速を作用させることを可能にする。

この装置は、電子ビームが花びら模様を画く軌道に沿って空洞を数回通過するか ら、ロードトロン（ｒｈｏｄｏｔｒｏｎ）とも呼ばれる。

この装置にはいくつかの長所がある。即ち、この装置は、形状が極めて単純であ りコンパクトである。さらには、この装置の作用原理は、パルス方式で作用する 従来の装置では得られなかった高強度の連続ビームを得ることを可能にする。

また、上記文献に記述された装置は、自動焦点整合方式である。即ち、極めて幅 広い二面角の形の入力位相を有する磁気デフレクタが電子ビームを正しく焦点合 わせする。従って、焦点合わせ素子を別設する必要はない。

最後に挙げられる長所として、装置の中間平面内で入射される電子ビームは偏移 しない。上記文献に記載されている構成では、中間平面は磁界がゼロであり、ビ ームが磁界の影響を受けないからである。

ただし、この電子加速器では高周波発生源を備えた空洞を必要とする。具体的に は、上記文献の装置では外部の高周波発振器によって数百Ｍ　Ｈｚの電界を発生 させる。

数百ＭＴＩｚの電界を発生させることができる出力が約２００ｋＷのこの高周波 発振器は比較的高価な装置である。これらの装置は三極、四極または三極タイプ の電子管を使用し、最新の、従って、高コストの技術、例えば金属／セラミック ウェルディング、耐高温グリッドまたはトリウム入りタングステンフィラメント を採用しなければならない。

文献ＵＳ　−Ａ　−４，７６３，０７９号は、粒子の減速によって発生するエネ ルギーを蓄積し、これを別の加速器における電子加速に利用する粒子ビーム減速 方法を開示している。

発明の開示 本発明の目的は、文献ｗｏ　−Ａ　−８８１０９５９７に記載されているような 電子加速器の独創的な構成に固有の長所を生かしながら、極めて高価な高周波発 振器の使用を避けることを可能にする装置を提供することにある。

本発明は、 一加速すべき電子ビームを放出する第１供給源と、−外側円筒導体、及びこれと 同軸の内側円筒導体によって画成され、軸線と直交する中間平面内で外側導体の 第１直径に沿って電子ビームを入射される同軸空洞とを含む電子加速器において 、 電子ビームを放出する第２供給源を含み、この電子ビームを該ビームが同軸空洞 を通過する時に減速することにより、第１供給源からの電子ビームを加速するの に必要な電磁界を発生させることを可能にすることを特徴とする電子加速器に関 する。

この第２電子ビームを前記中間平面とは異なる平面に沿って同軸空洞へ入射する ことにより、電子を空洞の壁に向かって偏向させ、空洞から除去することを可能 にする。

第２ｉ子供給源に、放出される電子の強度変調を可能にする手段、具体的には、 制御グリッドまたはリアレンジャーを設ける。

このような手段は、電子ビームを利用する装置において公知である。電子ビーム 強度を、第２供給源からの電子が空洞内に現われた瞬間、減速性ラジアル電界と 出会うように変調する。このように変調すれば、電子は、その運動エネルギーを 空洞内の電磁界に譲り、電磁界を確立保持する。第２供給源から入射される電子 のエネルギーは、これらの電子が低いがゼロではない残留エネルギーを維持しな がら空洞の壁に達するように設定するのが好ましい。このように設定すれば、電 子ビームと空洞との間のエネルギー変換値は８０乃至９０％に達することができ る。

図面の簡単な説明 図１は、同軸空洞を有する加速器の中間平面に沿った断面図である。

図２は、本発明に係る電子加速器の同軸空洞の主軸に沿った断面図である。

発明を実施するための最良の形態 図１は、本発明に係る電子加速器における同軸空洞の中間平面に沿った断面図を 示す。

空洞５は、外側円筒導体ＩＯ１これと同軸の内側円筒導体２０゜及び両導体の軸 線３０と直交する２つのフランジ１５及び２５によって画成される。

この構成では、電界Ｅは純粋にラジアルであり；中間平面において最大であり、 この平面の両側で弱まり、フランジ１５及び２５において消滅する。同様に、磁 界Ｍはフランジ沿いに最大となり、中間平面において消滅し、符号を変える。

主電子ビームｌは、供給源１００から中間平面に沿って同軸空洞５に入射され、 この中間平面では磁界Ｍがゼロに等しいからビームＩは偏移しない。

電子ビームｌは、外側導体ｌＯの第１直径に沿って孔１１がら空洞に進入し、直 径を挟んで対向する２つの孔２１及び２２から内側導体２０を通過し、孔１２を 通って空洞から出る。

位相及び周波数に関する必要条件が満たされれば、主ビームｌは、同軸空洞５を 通過する全工程にわたって加速される。

具体的には、ビームが内側導体２０を通過すると電界Ｅが消え、その結果、空洞 の第１部分（外側導体１０と内側導体２０との間）を通過中に電界が加速を起こ させ、内側導体の向こう側に延びる軌道の第２部分、即ち、内側導体２０と外側 導体ｌＯとの間を通過中に再び加速を起こさせる。

同軸空洞５の外側に主電子ビームｌを偏向させてこれを外側導体ｌＯの第２直径 に沿って再入射する少なくとも１つのデフレクタ５１を設ける。このビームは、 孔１３がら空洞へ再び導入され、再び加速されて孔１４から再び空洞の外へ出る 。

空洞を出たビームは、デフレクタ５３によって再び偏向させられ、第３直径に沿 って再び空洞に入射され、このようにして３回目の、さらにはそれ以上の回数の 加速作用がビームに働く。

磁気デフレクタ５１．５３・・・・・・は、主電子ビーム１を集束する極めて幅 広い二面角の入力面を有することが好ましい。

図２は、同軸空洞の主軸に沿った断面を示す。

本発明の重要な特徴として、同軸空洞を有する電子加速器は、ビーム強度変調手 段２１０を備えた第２供給源２００を含み、この第２供給源２００から放出され た電子ビーム２は、空洞５に入射された瞬間、電界Ｅがこのビーム２を減速させ る。これによって、第１電子ビームｌを加速させるのに必要な電磁界を発生させ ることができる。

減速される電子の運動エネルギー損失が同軸空洞５内に高周波電磁界を発生させ ることを可能にする。

この第２電子ビーム２は、中間平面４０とは異なる平面に沿って同軸空洞５へ入 射するのが好ましい。このようにすれば、電子を空洞の壁に向かって偏向させる ことにより、空洞から除去することができる。

この場合には、電子が電磁界によって反対方向に再び加速作用を受けて再加速さ れるから、電子が空洞内にとどまるように減速させない方がよい。

従って、第２ビームからの電子は、空７Ｆ４５の壁にまで達することができるよ うに、ある程度の残留運動エネルギーを持っている必要がある。

それゆえ、電子の運動エネルギーから磁気エネルギーへの変換度は、８０乃至９ ０％の値に制限される。

この方式は極めて高価な装置である外部高周波発振器を使用しな（でもよいとい う点で有利である。事実、外部高周波発振器は、電子加速器の総コストの約３０ ％に相当する。

さらにまた、本発明に係る加速器は、構造が簡単であり、このことは電子加速器 の信頼性を著しく高めることにつながる。

ｒ工Ｇ、２ 補正書の翻訳文の提出書（特許法第１８４条の８）平成５年１１月２９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．加速すべき電子ビームを放出する第１供給源（１００）と、外側円筒導体（ １０）及びこれと同じ軸線（３０）を有する内側円筒導体（２０）によって画成 され、軸線（３０）と直交する中間平面（４０）内で外側導体（１０）の第１直 径に沿って電子ビーム（１）を入射される同軸空洞（５）とを含む電子加速器に おいて、 電子ビーム（２）を放出する第２供給源（２００）を含み、この電子ビーム（２ ）を該ビームが同軸空洞（５）を通過する時に減速することにより、第１供給源 （１００）からの電子ビーム（１）を加速するのに必要な電磁界の発生を可能に することを特徴とする電子加速器。 ２．中間平面（４０）とは異なる平面に沿って同軸空洞（５）に第２電子ビーム （２）を入射することにより、空洞（５）の壁に向かって電子を偏向させること を可能にする請求項１に記載の電子加速器。 ３．第２供給源（２００）に電子ビーム（２）の強度を変調させる手段（２１０ ）を設けた請求項１または２に記載の電子加速器。 ４．空洞（５）を通過したビームを受けとめ、これを偏向させ、中間平面（４０ ）内で外側導体（１０）の第２直径に沿って空洞（５）へ再入射する少なくとも １つの電子デフレクタ（５１，５３）を空洞の外側に配直した請求項１乃至３の いずれかに記載の電子加速器。