JPH0785998A - 粒子線形加速器の加速空洞 - Google Patents
粒子線形加速器の加速空洞Info
- Publication number
- JPH0785998A JPH0785998A JP25532093A JP25532093A JPH0785998A JP H0785998 A JPH0785998 A JP H0785998A JP 25532093 A JP25532093 A JP 25532093A JP 25532093 A JP25532093 A JP 25532093A JP H0785998 A JPH0785998 A JP H0785998A
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- Japan
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- cell
- acceleration
- dtl
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 比較的高い共振周波数をもつアルバレ型粒子
線形加速器ＤＴＬにおいて、入射エネルギーの低減、加
速空洞の長さの短縮および構造の単純化を図る。 【構成】 ＤＴＬはドリフトチューブ１のビーム穴２の
中心に沿って走る粒子を、ギャップ５の電場により加速
する装置である。本発明は、比較的高い共振周波数をも
つＤＴＬにおいて、４πモードセル６と２πモードセル
８を同一タンク４内で移行セル７を介して連結する。
線形加速器ＤＴＬにおいて、入射エネルギーの低減、加
速空洞の長さの短縮および構造の単純化を図る。 【構成】 ＤＴＬはドリフトチューブ１のビーム穴２の
中心に沿って走る粒子を、ギャップ５の電場により加速
する装置である。本発明は、比較的高い共振周波数をも
つＤＴＬにおいて、４πモードセル６と２πモードセル
８を同一タンク４内で移行セル７を介して連結する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粒子線形加速器、例え
ば、小型で可搬性のある多目的陽子線形加速器やがん治
療用装置の入射用加速器などに広く用いることができ
る。
ば、小型で可搬性のある多目的陽子線形加速器やがん治
療用装置の入射用加速器などに広く用いることができ
る。
【０００２】
【従来の技術】アルバレ型粒子線形加速器（以下、ＤＴ
Ｌという）における通常の加速モードは２πモードであ
る。すなわち、ｎ番目のユニットセルの加速ギャップで
加速された粒子が次のｎ＋１番目のユニットセルの加速
ギャップに来た時には、高周波数電場の位相は２π変化
しており、粒子は加速される。
Ｌという）における通常の加速モードは２πモードであ
る。すなわち、ｎ番目のユニットセルの加速ギャップで
加速された粒子が次のｎ＋１番目のユニットセルの加速
ギャップに来た時には、高周波数電場の位相は２π変化
しており、粒子は加速される。
【０００３】４πモードの加速ではこれが４π変化す
る。しかし、４πモードによる加速の効率は、２πモー
ドに比べて悪いので、なるべく早く２πモードに移行す
ることが必要である。
る。しかし、４πモードによる加速の効率は、２πモー
ドに比べて悪いので、なるべく早く２πモードに移行す
ることが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】粒子線形加速器の小型
化あるいは高性能化を図るためには共振周波数を高くと
る方が良いが、その場合、ＤＴＬへの粒子の入射エネル
ギーを低くすると、２πモード加速は、ドリフトチュー
ブが短くなり、必要な集束要素を格納できないので、集
束の安定領域に入らなくなる。
化あるいは高性能化を図るためには共振周波数を高くと
る方が良いが、その場合、ＤＴＬへの粒子の入射エネル
ギーを低くすると、２πモード加速は、ドリフトチュー
ブが短くなり、必要な集束要素を格納できないので、集
束の安定領域に入らなくなる。
【０００５】上記を解決するために４πモード加速を採
用すると、４πモードからどのようにして２πモードに
移行するかが問題となる。
用すると、４πモードからどのようにして２πモードに
移行するかが問題となる。
【０００６】さらに、４πモードセルと２πモードセル
を別々のタンクに収納すると、両者間の粒子輸送上の問
題、加速器の長さの増大、高周波給電上および構造上の
複雑さを伴うことになる。本発明は前述した問題を解決
しようとするものである。
を別々のタンクに収納すると、両者間の粒子輸送上の問
題、加速器の長さの増大、高周波給電上および構造上の
複雑さを伴うことになる。本発明は前述した問題を解決
しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、比較的高い共
振周波数（例えば、３００ＭＨｚ以上）をもつＤＴＬに
おいて、４πモード加速を採用することによって、粒子
の入射エネルギーの低減を図ったものである。また、４
πモードセルから２πモードセルへの移行は、移行セル
を介して行うという方法を採用している。さらに、４π
モードセル、移行セルおよび２πモードを同一タンク内
に収納することによって、課題の解決を行っている。
振周波数（例えば、３００ＭＨｚ以上）をもつＤＴＬに
おいて、４πモード加速を採用することによって、粒子
の入射エネルギーの低減を図ったものである。また、４
πモードセルから２πモードセルへの移行は、移行セル
を介して行うという方法を採用している。さらに、４π
モードセル、移行セルおよび２πモードを同一タンク内
に収納することによって、課題の解決を行っている。
【０００８】
【作用】本発明は、ＤＴＬにおいて、４πモード加速を
採用すれば、ユニットセルの長さが２πモードの場合の
２倍になるため、集束用の磁石の長さを長くでき、した
がって、粒子の入射エネルギーを低減できることを利用
している。また、４πモード加速から２πモード加速へ
の移行は、最も簡単な移行方法を採用することにより、
加速器の長さの増大を防止している。さらに、４πモー
ドセル、移行セルおよび２πモードセルを同一タンク内
に収納しているので、高周波給電上および構成上の複雑
化が回避される。
採用すれば、ユニットセルの長さが２πモードの場合の
２倍になるため、集束用の磁石の長さを長くでき、した
がって、粒子の入射エネルギーを低減できることを利用
している。また、４πモード加速から２πモード加速へ
の移行は、最も簡単な移行方法を採用することにより、
加速器の長さの増大を防止している。さらに、４πモー
ドセル、移行セルおよび２πモードセルを同一タンク内
に収納しているので、高周波給電上および構成上の複雑
化が回避される。
【０００９】
【実施例】図１に本発明に係る加速空洞の要部断面図を
示す。ＤＴＬは、構造的には、ドリフトチューブ１をス
テム３によってタンク４より支持し、ドリフトチューブ
のビーム穴２の中心軸（厳密にはドリフトチューブ内に
装着する集束用の磁石の中心軸）がタンクの中心軸と一
致するようにする。高周波的には、リエントラント型の
空洞共振器を２個対称に接続したものをユニットセルと
し、ある共振周波数に共振するよう、ギャップ５の距離
を調整したものである。
示す。ＤＴＬは、構造的には、ドリフトチューブ１をス
テム３によってタンク４より支持し、ドリフトチューブ
のビーム穴２の中心軸（厳密にはドリフトチューブ内に
装着する集束用の磁石の中心軸）がタンクの中心軸と一
致するようにする。高周波的には、リエントラント型の
空洞共振器を２個対称に接続したものをユニットセルと
し、ある共振周波数に共振するよう、ギャップ５の距離
を調整したものである。
【００１０】電場は、主として、ギャップに集中してお
り、ここで陽子の加速を行う。ユニットセルの長さは加
速が進み、陽子のエネルギーが高くなるにつれて次第に
長くなるが、エネルギーが低い時は短い。
り、ここで陽子の加速を行う。ユニットセルの長さは加
速が進み、陽子のエネルギーが高くなるにつれて次第に
長くなるが、エネルギーが低い時は短い。
【００１１】陽子線形加速器の小型化あるいは高性能化
を図るためには、共振周波数を高くとる方が良いとさ
れ、近年、４００ＭＨｚ以上が選ばれることが多い。Ｄ
ＴＬへの陽子の入射エネルギーを１ＭｅＶ近傍に設定す
ると、２πモードの加速では、ユニットセルの長さが約
３ｃｍであり、集束用の磁石の長さは約２ｃｍしかとれ
ず、集束の安定領域に入らないため、加速が困難であ
る。
を図るためには、共振周波数を高くとる方が良いとさ
れ、近年、４００ＭＨｚ以上が選ばれることが多い。Ｄ
ＴＬへの陽子の入射エネルギーを１ＭｅＶ近傍に設定す
ると、２πモードの加速では、ユニットセルの長さが約
３ｃｍであり、集束用の磁石の長さは約２ｃｍしかとれ
ず、集束の安定領域に入らないため、加速が困難であ
る。
【００１２】４πモードの加速を採用すれば、集束用の
磁石の長さを２倍以上にできるので、集束の安定領域に
入る。
磁石の長さを２倍以上にできるので、集束の安定領域に
入る。
【００１３】陽子のエネルギーが２ＭｅＶ程度まで増加
すると、２πモードの加速でも集束の安定領域に入るの
で、４πモードから２πモードへの移行は２ＭｅＶ近傍
で行うこととしている。図１に示すように、４πモード
セル６から２πモードセル８への移行を移行セル７を介
して行い、これらのセルは同一タンク内に収納してい
る。
すると、２πモードの加速でも集束の安定領域に入るの
で、４πモードから２πモードへの移行は２ＭｅＶ近傍
で行うこととしている。図１に示すように、４πモード
セル６から２πモードセル８への移行を移行セル７を介
して行い、これらのセルは同一タンク内に収納してい
る。
【００１４】本発明に係るＤＴＬの特性を試験するため
製作したコールドモデル加速空洞の構造図を図２に示
す。このモデル加速空洞は、陽子エネルギー約２ＭｅＶ
における４πモードセルから２πモードセルへの移行特
性を試験するための一定速度モデル空洞である。
製作したコールドモデル加速空洞の構造図を図２に示
す。このモデル加速空洞は、陽子エネルギー約２ＭｅＶ
における４πモードセルから２πモードセルへの移行特
性を試験するための一定速度モデル空洞である。
【００１５】加速空洞１０は、４πモードセルが５個、
移行セルが１個、および２πモードセルが１０個の１６
セルから構成されており、加速空洞の等価内径および全
長は、それぞれ、４３０．０および９６７．５ｍｍであ
り、共振周波数は４２５ＭＨｚである。
移行セルが１個、および２πモードセルが１０個の１６
セルから構成されており、加速空洞の等価内径および全
長は、それぞれ、４３０．０および９６７．５ｍｍであ
り、共振周波数は４２５ＭＨｚである。
【００１６】図３に各セルの中心軸上の平均電場（電場
の積分値をセル長で割った値）の測定結果を示す。４π
モードセルにおける平均電場は２πモードセルに比べて
約５％大きいという結果であった。
の積分値をセル長で割った値）の測定結果を示す。４π
モードセルにおける平均電場は２πモードセルに比べて
約５％大きいという結果であった。
【００１７】図４に中心軸上の電場分布の計算結果を示
す。この計算結果では４πモードセルと２πモードセル
の平均電場間の差は約４％であり、測定結果と満足すべ
き一致を示している。
す。この計算結果では４πモードセルと２πモードセル
の平均電場間の差は約４％であり、測定結果と満足すべ
き一致を示している。
【００１８】移行セルの平均電場についても、４πモー
ドセルに比べ僅かに低いという測定結果を計算結果はよ
く再現しており、４πモードの加速から２πモードの加
速へのスムーズな移行が可能であることを示している。
ドセルに比べ僅かに低いという測定結果を計算結果はよ
く再現しており、４πモードの加速から２πモードの加
速へのスムーズな移行が可能であることを示している。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
小型化あるいは高性能化を図るために比較的高い共振周
波数を選択したＤＴＬにおいて、粒子の入射エネルギー
を低減できるため、前段加速器である高周波四重極空洞
（ＲＦＱ）の出口エネルギーを低減することができる。
ＲＦＱは、出口エネルギーが低い場合、出口エネルギー
が高い場合に比べ、要求精度および調整上の困難さが大
幅に緩和されるので、ＲＦＱの製作を容易にする上で大
きな効果がある。
小型化あるいは高性能化を図るために比較的高い共振周
波数を選択したＤＴＬにおいて、粒子の入射エネルギー
を低減できるため、前段加速器である高周波四重極空洞
（ＲＦＱ）の出口エネルギーを低減することができる。
ＲＦＱは、出口エネルギーが低い場合、出口エネルギー
が高い場合に比べ、要求精度および調整上の困難さが大
幅に緩和されるので、ＲＦＱの製作を容易にする上で大
きな効果がある。
【００２０】４πモードセルと２πモードセルを移行セ
ルを介して連結すること、および４πモードセル、移行
セルおよび２πモードセルを同一タンク内に収納するこ
とにより、ＤＴＬの構造の単純化が可能になる。したが
って、ＲＦＱおよびＤＴＬにより構成される加速器を製
作する上で、本発明は大きな効果がある。
ルを介して連結すること、および４πモードセル、移行
セルおよび２πモードセルを同一タンク内に収納するこ
とにより、ＤＴＬの構造の単純化が可能になる。したが
って、ＲＦＱおよびＤＴＬにより構成される加速器を製
作する上で、本発明は大きな効果がある。
【図１】本発明の実施例に係る加速空洞の要部断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明に係る加速空洞の特性試験のために製作
したコールドモデル加速空洞の構造図である。
したコールドモデル加速空洞の構造図である。
【図３】モデル加速空洞における各セルの中心軸上の平
均電場の測定結果である。
均電場の測定結果である。
【図４】モデル加速空洞における中心軸上の電場分布の
計算結果である。
計算結果である。
１ ドリフトチューブ ２ ビーム穴 ３ ステム ４ タンク ５ ギャップ ６ ４πモードセル ７ 移行セル ８ ２πモードセル １０ 加速空洞
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩下 芳久 京都府宇治市五ケ庄（番地なし） 京都大 学化学研究所内 (72)発明者 岡本 宏巳 京都府宇治市五ケ庄（番地なし） 京都大 学化学研究所内 (72)発明者 弘田 實彌 東京都港区芝公園２−４−１ 三菱原子力 工業株式会社内 (72)発明者 池田 一三 東京都港区芝公園２−４−１ 三菱原子力 工業株式会社内 (72)発明者 菅 太郎 東京都港区芝公園２−４−１ 三菱原子力 工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 ３００ＭＨｚ以上の共振周波数をもつア
ルバレ型粒子線形加速器において、４πモードセル、移
行セルおよび２πモードセルを同一タンク内に収納した
ことを特徴とする粒子線形加速器の加速空洞。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25532093A JPH0785998A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 粒子線形加速器の加速空洞 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25532093A JPH0785998A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 粒子線形加速器の加速空洞 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0785998A true JPH0785998A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=17277149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25532093A Pending JPH0785998A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 粒子線形加速器の加速空洞 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785998A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7762209B2 (en) | 2002-08-30 | 2010-07-27 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Plasma processing apparatus |
| JP2010277942A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | Ｈモード型ドリフトチューブ線形加速器、およびその電場分布調整方法 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP25532093A patent/JPH0785998A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7762209B2 (en) | 2002-08-30 | 2010-07-27 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Plasma processing apparatus |
| JP2010277942A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | Ｈモード型ドリフトチューブ線形加速器、およびその電場分布調整方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010116 |