JPH0765996A - 高周波加速空洞の高周波入力装置 - Google Patents

高周波加速空洞の高周波入力装置

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JPH0765996A
JPH0765996A JP20925093A JP20925093A JPH0765996A JP H0765996 A JPH0765996 A JP H0765996A JP 20925093 A JP20925093 A JP 20925093A JP 20925093 A JP20925093 A JP 20925093A JP H0765996 A JPH0765996 A JP H0765996A
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JP
Japan
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high frequency
cavity
input device
frequency
power
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Application number
JP20925093A
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English (en)
Inventor
Takuya Kusaka
卓也 日下
Koji Inoue
浩司 井上
Yasuhiro Wasa
泰宏 和佐
Kojin Furukawa
行人 古川
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波加速空洞内の負荷に応じた高周波加速
空洞と高周波入力装置との結合度に調節できるよう構成
された高周波入力装置を提供する。 【構成】 高周波加速空洞2内と電磁結合させたアンテ
ナ23から高周波加速空洞2内に高周波電力を入力する
高周波入力装置1において,上記アンテナ23から上記
高周波加速空洞2内に入力される高周波電力を遮蔽する
金属製遮蔽部材20を上記アンテナ23近傍の空洞内へ
の挿入量変化自在に設ける。高周波加速空洞2と高周波
入力装置1との結合度は,高周波加速空洞2内で加速さ
れる荷電粒子ビームの電流量の変化によって変わるの
で,遮蔽板20の空洞内への挿入量をビーム電流量に応
じて変化させる。ビーム電流量に応じて結合度を変化さ
せると,入力した高周波電力の反射が最小となり,効率
的な電力利用が達成されると共に,反射電力による高周
波電源に加わる影響を低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,荷電粒子ビームを高周
波電界によって加速する高周波加速空洞に装着され,加
速のための高周波電力を高周波加速空洞に投入する高周
波入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5(a)(b)に,高周波加速空洞5
と,これに装着された従来構成になる高周波入力装置1
0とを示す。同図(a)は高周波加速空洞5を部分断面
で示す側面図,同図(b)はそのA−A線矢視断面図で
ある。図5(b)において,高周波入力装置10は高周
波加速空洞5内に対してループアンテナ26により磁気
的に結合され,導波管8から伝送されてくる高周波電力
を高周波加速空洞5に入力できるよう構成されている。
上記高周波入力装置10と高周波加速空洞5との結合の
度合いを示すパラメータとして,結合度βが用いられ
る。この結合度βは,高周波加速空洞5の内部Q値Qin
と高周波加速空洞5の外部Q値Qexとの比,Qin/Qex
=βで表すことができる。又,高周波加速空洞5の壁面
で消費される電力をPc,高周波加速空洞5の内部で加
速するビーム負荷電力をPbとすると,高周波加速空洞
5に入力された電力の反射電力を最小にさせるための条
件は,β=1+(Pb/Pc)として計算できる。上記
ビーム負荷電力Pbは,ビーム電流と加速電圧との積で
ある。従って,高周波加速空洞5における加速のための
ビーム電流量が変化すると,上記反射電力が最小となる
結合度βも変化する。故に,ビーム電流量に応じて結合
度βを変化させることができれば,すべての状態で反射
電力を最小にすることができ,効率的な高周波電力の入
力が可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記従
来構成では結合度βを変化させることはできない。それ
は,結合度βを変化させるためには,ループアンテナ2
6の取り付け角度や設置位置を変化させ得る構造でなけ
ればならない。ところが,ループアンテナ26の取り付
け位置及び角度を変化させ得る高周波入力装置を構成す
ることは下記の問題があって実現できない。 (1)高周波加速空洞5内は高真空(例えば,10-9
orr以下)に排気されているので,ループアンテナ2
6の取り付け角度を変化させるため,真空気密を保って
ループアンテナ26を回転させることは技術的に困難で
あること。 (2)高周波入力装置10は導波管8などの高周波伝送
線路に接続されているので,設置位置を変化させるべく
ループアンテナ26の空洞内への突き出し量を変化させ
ることは困難であること。 従って,従来構成になる高周波入力装置では結合度βを
一定にせざるを得ず,すべての状態でのビーム電流に対
する反射電力が最小となる条件を満足させることができ
ない課題があった。具体的には,上記従来構成になる高
周波加速空洞5では,数10kW程度の高周波電力を入
力したとき,反射電力は平均して1kW程度あり,この
反射電力は無駄な電力消費となっていた。本発明は上記
従来の課題に鑑みて創案されたもので,高周波加速空洞
内の負荷に応じた高周波加速空洞と入力装置との結合度
に調節できるよう構成された高周波加速空洞の高周波入
力装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する手段は,荷電粒子に高周波エネルギ
ーを与えて加速する高周波加速空洞に装着され,上記高
周波加速空洞内と電磁結合させたアンテナから上記高周
波加速空洞内に高周波電力を入力する高周波加速空洞の
高周波入力装置において,上記アンテナから上記高周波
加速空洞内に入力される高周波電力を遮蔽する金属製遮
蔽部材を上記アンテナ近傍の空洞内への挿入量変化自在
に設けたことを特徴とする高周波加速空洞の高周波入力
装置として構成される。
【0005】
【作用】高周波加速空洞と高周波入力装置との結合度
は,高周波加速空洞内で加速される荷電粒子ビームの電
流量の変化によって変わるので,上記ビーム電流量に応
じて結合度を変化させると,入力した高周波電力の反射
が最小となり,効率的な電力利用が達成されると共に,
反射電力による高周波電源に加わる悪影響を低減させる
ことができる。本発明は,高周波加速空洞内に高周波電
力を入力する高周波入力装置のアンテナ近傍に金属製遮
蔽部材を設け,この遮蔽部材の空洞内への挿入量を変化
させることにより,高周波入力装置から高周波加速空洞
内に入力される高周波電力の遮蔽量を変化させる。この
遮蔽板の空洞内への挿入量の変化により上記結合度を変
化させ得るので,上記ビーム電流量に応じて遮蔽板の挿
入量を変化させることにより頭書の目的が達成される。
【0006】
【実施例】以下,添付図面を参照して,本発明を具体化
した実施例につき説明し,本発明の理解に供する。尚,
以下の実施例は本発明を具体化した一例であって,本発
明の技術的範囲を限定するものではない。ここに,図1
は本発明の第1実施例に係る高周波入力装置が装着され
た高周波加速空洞を部分断面で示す側面図(a)と,そ
のA−A線矢視断面図(b),図2は第1実施例に係る
結合度調整機構の制御構成を示す断面図,図3は本発明
の第2実施例に係る高周波入力装置が装着された高周波
加速空洞の構成を示す空洞内側面図,図4は図3上のC
−C線位置の矢視断面図である。尚,従来構成と同一の
要素には同一の符号を付し,その説明を省略する。図1
において,高周波加速空洞2は,放射光発生装置に使用
される電子ビームを加速するための加速装置として構成
されたもので,図1(b)に示すように,該高周波加速
空洞2に高周波電力を入力するための高周波入力装置1
が,空洞壁に設けられた取付ポート11に取り付けられ
ている。上記高周波加速空洞2の加速共振モードは,T
M010モードに設定されている。この加速共振モード
では,高周波加速空洞2の軸付近には電子ビームを加速
する電界が発生し,壁面付近には磁界が発生する。従っ
て,高周波入力装置1が装着された壁面付近には磁界9
が存在するので,高周波入力装置1の先端部にループア
ンテナ23を形成すると,高周波入力装置1と高周波加
速空洞2とは磁界結合させることができる。上記高周波
入力装置1には導波管8が接続され,図外高周波電源か
らの高周波電力が伝送され,該高周波入力装置1から高
周波加速空洞2内に高周波電力が入力される。この高周
波電力を反射させることなく高周波加速空洞2内に入力
させるためには,高周波入力装置1と高周波加速装置2
との結合度を,電子ビーム加速のビーム電流量に応じて
調整する必要がある。
【0007】そこで,上記高周波入力装置1には,結合
度の調整を可能にすべく,上記ループアンテナ23の先
端部近傍の取付ポート11に金属導体からなる磁界遮蔽
板(金属製遮蔽部材)20の高周波加速空洞2内への突
き出し量を可変とする結合度調整機構3に支持されて設
けられている。該結合度調整機構3は,取付ポート11
に空洞内の真空気密を保った状態で上記磁界遮蔽板20
を駆動装置21により進退駆動できるよう構成されてい
る。上記磁界遮蔽板20の空洞内への突き出し量を大き
くすると,ループアンテナ23に発生する磁界が空洞内
部に侵入する量が制限され,結合度が小さくなる。逆に
突き出し量を小さくすると,結合度を大きくすることが
できる。上記結合度βは,高周波加速空洞2の壁面で消
費される電力に対する高周波入力装置1を通して外部に
放出される電力の比であり,入力した電力の反射電力が
ゼロとなるための条件は,高周波加速空洞2の壁面で消
費される電力をPc,ビーム負荷電力をPbとすると,
β=1+(Pb/Pc)として計算できる。
【0008】そこで,上記磁界遮蔽板20の空洞内への
突き出し量を調整して,結合度βをβ=1+(Pb/P
c)の条件に一致させるようにすれば,入力した電力の
反射電力をゼロにすることができる。具体的には,高周
波加速空洞2内を通過するビーム電流量に応じて磁界遮
蔽板20の突き出し量を調整すれば,上記条件を常に満
足させることができる。上記磁界遮蔽板20の突き出し
量の制御は,図2に示すように構成することができる。
図2において,結合度調整機構3の駆動装置21に,該
駆動装置21による磁界遮蔽板20の駆動量を制御する
結合度制御器15が接続され,導波管8に高周波電源1
8からの入力電力を検出する入力電力検出器16と高周
波加速空洞2内からの反射電力を検出する反射電力検出
器17とが設置され,それぞれの検出値が結合度制御器
15に入力される。上記構成による結合度調整の第1の
方法は,入力電力検出器16により検出される高周波加
速空洞2への入力電力Pin,反射電力検出器17から検
出される高周波加速空洞2からの反射電力Pref を結合
度調節器15に入力して,反射率Pref /Pinが最小と
なるように,駆動装置21による磁界遮蔽板20の空洞
内への突き出し量を調整する。又,結合度調整の第2の
方法は,高周波加速空洞2に設けられているビーム電流
計(図示せず)によるビーム電流量の検出値を結合度調
整器15に入力すると共に,予め磁界遮蔽板20の空洞
内への突き出し量と結合度βとの関係を求めておき,検
出されたビーム電流量に応じて駆動装置21により磁界
遮蔽板20の空洞内への突き出し量を調整する。尚,磁
界遮蔽板20の空洞内への突き出し量を変化させると,
高周波加速空洞2の共振周波数が変化してしまうが,高
周波加速空洞2に設けられている周波数チューナ12を
動作させることによって補正することができる。
【0009】続いて,本発明の第2実施例について説明
する。本実施例は空洞内のビーム加速軸の周囲に配設さ
れた四重極電極の間に発生させる高周波電界により荷電
粒子ビームを加速する高周波四重極加速空洞に本発明を
適用したものである。上記高周波四重極加速空洞は図3
及び図4に示すように,高周波四重極加速空洞25内に
共振回路を形成すると共に,四重極電極47をビーム軸
周囲に支持するための共振回路電極61,62,64,
65が空洞筐体60内に形成されている。この高周波四
重極加速空洞25では磁界68は図示するように発生す
るので,図3に示すように高周波入力装置4に構成した
ループアンテナ24を空洞筐体60内の磁界68と結合
するように配設することによって高周波入力装置4から
高周波電力を入力することができる。本実施例における
高周波入力装置4と高周波四重極加速空洞25との結合
度の調整は,先の実施例と同様に高周波入力装置4に設
けられた結合度調整機構6によって行われる。図3に示
すように,ループアンテナ24の近傍の空洞内に金属導
体からなる磁界遮蔽板(金属製遮蔽部材)22を配し,
この磁界遮蔽板22の空洞内への突き出し量を駆動装置
19により調整する。磁界遮蔽板22の空洞内への突き
出し量の変化により,ループアンテナ24の先端部を通
過する磁束線量が変化し,結合度を調整することができ
る。上記駆動装置19による磁界遮蔽板22の突き出し
量の調整は,先の実施例と同様に結合度制御器14に入
力されるビーム電流,反射電力等の検出器からの検出値
に基づいて制御される。
【0010】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば,高周
波加速空洞内に高周波電力を入力する高周波入力装置の
アンテナ近傍に金属製遮蔽部材を設け,この遮蔽部材の
空洞内への挿入量を変化させることにより,高周波入力
装置から高周波加速空洞内に入力される高周波電力の遮
蔽量を変化させる。この遮蔽板の空洞内への挿入量の変
化により,高周波加速空洞と高周波入力装置との結合度
を変化させることができる。上記結合度は,高周波加速
空洞内で加速される荷電粒子ビームの電流量の変化によ
って変わるので,上記ビーム電流量に応じて結合度を変
化させると,入力した高周波電力の反射が最小となり,
効率的な電力利用が達成されると共に,反射電力による
高周波電源に加わる悪影響を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に係る高周波入力装置が
装着された高周波加速空洞の構成を示す側面図(a)と
そのA−A線矢視断面図(b)。
【図2】 第1実施例構成での結合度調整のための構成
を示す構成図。
【図3】 本発明の第2実施例構成による高周波四重極
加速空洞の側面図。
【図4】 図3のC−C線矢視断面図。
【図5】 従来例に係る高周波入力装置が装着された高
周波加速空洞の構成を示す側面図(a)とそのA−A線
矢視断面図(b)。
【符号の説明】
1,4…高周波入力装置 2,25…高周波加速空洞 3,6…結合度調整機構 20,22…磁界遮蔽板(金属製遮蔽部材) 23,24…ループアンテナ
フロントページの続き (72)発明者 古川 行人 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電粒子に高周波エネルギーを与えて加
    速する高周波加速空洞に装着され,上記高周波加速空洞
    内と電磁結合させたアンテナから上記高周波加速空洞内
    に高周波電力を入力する高周波加速空洞の高周波入力装
    置において, 上記アンテナから上記高周波加速空洞内に入力される高
    周波電力を遮蔽する金属製遮蔽部材を上記アンテナ近傍
    の空洞内への挿入量変化自在に設けたことを特徴とする
    高周波加速空洞の高周波入力装置。
JP20925093A 1993-08-24 1993-08-24 高周波加速空洞の高周波入力装置 Pending JPH0765996A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103947302A (zh) * 2011-09-13 2014-07-23 西门子公司 高频谐振器和具有高频谐振器的粒子加速器
CN108605406A (zh) * 2016-02-05 2018-09-28 三菱重工机械系统株式会社 加速腔用输入耦合器以及加速器

Cited By (3)

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CN103947302A (zh) * 2011-09-13 2014-07-23 西门子公司 高频谐振器和具有高频谐振器的粒子加速器
CN103947302B (zh) * 2011-09-13 2016-09-28 西门子公司 高频谐振器和具有高频谐振器的粒子加速器
CN108605406A (zh) * 2016-02-05 2018-09-28 三菱重工机械系统株式会社 加速腔用输入耦合器以及加速器

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