JPH08106999A - 加速器の偏向部真空チェンバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高エネルギのＳＯＲ光に対する発熱に耐えら
れ、ベーキングの際の変形もなく、複雑な形状でも簡単
に製作できる加速器の偏向部真空チェンバーを提供する
こと。 【構成】 偏向部真空チェンバー１０のＳＯＲ光が当た
るＳＯＲ光受光部１２以外の本体部分１１をアルミニウ
ムやその合金の押出材として複雑な形状であっても簡単
に押出成形で作るようにしている。そして、ＳＯＲ光が
当たるＳＯＲ光受光部１２を内外に銅やその合金の内外
板１２ｃ，１２ｄを配置し、中間部１２ｂをアルミニウ
ムやその合金とした３層クラッド材で構成しており、内
外の銅板１２ｃ，１２ｄでベーキングの際などの熱によ
る変形を相殺し、中間部１２ｂのアルミニウムで本体部
分１１への接合を同種金属間として容易にしている。さ
らに、３層の中間部１２ｂに冷却水流路１３を形成し、
ＳＯＲ光による発熱を効率良く冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高エネルギ物理学の
研究やＳＯＲ光（シンクロトロン放射光）の研究に用い
られる加速器の偏向部真空チェンバーの改良に関し、発
生するＳＯＲ光による熱に対する冷却効果が大きく、し
かも複雑な断面形状の真空チェンバーを容易に製作でき
るようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】高エネルギ物理学の素粒子研究やＳＯＲ
光（シンクロトロン放射光）の研究に用いられる粒子加
速器では、例えば荷電粒子を発生する電子銃などからの
電子ビームを線型加速装置で光速近くに加速して真空チ
ェンバーで構成された蓄積リングに入射し、蓄積リング
に設けた高周波加速空洞で電子ビームにエネルギを与え
ながら水平方向および垂直方向それぞれの収束電磁石で
収束させるとともに、軌道調整電磁石で軌道を調整し、
さらに偏向電磁石で偏向させて蓄積リング中を周回させ
るようになっている。

【０００３】このような粒子加速器で高エネルギの粒子
や高強度のＳＯＲ光を取出そうとすると、高エネルギ化
や高電流化した大型の加速器としなければならない。

【０００４】大型の加速器の蓄積リングは、直線部真空
チャンバーと偏向部真空チャンバーを連結して全体とし
て環状に形成されている。

【０００５】従来の蓄積リングの偏向部前後の構造は、
例えば図２（ａ）に示すように、直線部真空チェンバー
１に水平方向収束用４極電磁石２と水平方向軌道調整電
磁石３が配置され、直線部真空チェンバー１に連結され
た偏向部真空チェンバー４に偏向電磁石５が配置され、
さらに偏向部真空チェンバー４に連結された直線部真空
チェンバー６に垂直方向収束用４極電磁石７が配置され
ている。

【０００６】このような偏向部真空チェンバー４は、偏
向電磁石５の小形化のためや加速粒子の偏向にともなっ
て放射されるＳＯＲ光が壁面に衝突して発生するガスを
除去する必要から、図２（ｂ）に断面構造を示すよう
に、水平方向に偏平な中空な楕円部分４ａとこれに連通
する内周側の中空な矩形部分４ｂとで構成されており、
楕円部分４ａの上下に偏向電磁石５が配置され、矩形部
分４ｂにイオンポンプやＮＥＧポンプ（Non Evaporable
Getter Pump）等の真空排気ポンプが接続されている。

【０００７】このような偏向部真空チェンバー４では、
加速粒子の偏向にともなってＳＯＲ光が接線方向外側に
放射され、偏向部真空チェンバー４の内壁４ｃに当た
り、内壁４ｃが発熱する。

【０００８】このため、偏向部真空チェンバー４の材料
を放射されるＳＯＲ光のエネルギに対応して選択し、Ｓ
ＯＲ光の発熱エネルギが小さい場合にはステンレス鋼
で、１０kw／m 程度の場合にはアルミニウムやその合金
で、さらに数１０kw／m 以上の場合には銅やその合金で
偏向部真空チェンバーを製作して発熱に対して耐えられ
るようにしており、高エネルギ物理学の素粒子研究等に
用いられる粒子加速器では、偏向部真空チェンバーで数
１０kw／m の高発熱エネルギのＳＯＲ光が放射されるこ
とから銅やその合金を使用しなければならない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、銅やその合
金を用いて偏向部真空チェンバー４を製作しようとする
と、アルミニウム合金の場合のように押出加工によって
楕円部分４ａと矩形部分４ｂを一体に製作することが出
来ず、各部４ａ，４ｂを別に製作し、溶接やろう付けな
どで接合しなければならず、製作が難しく、コストも嵩
むという問題がある。

【００１０】そこで、偏向部真空チェンバー４のＳＯＲ
光が直接当たる内壁４ｃ部分を銅やその合金とするた
め、銅やその合金とアルミニウムやその合金とのクラッ
ド材を用いたものもあるが、粒子加速器の運転前に行う
ベーキングの際、１５０℃程度に加熱すると、クラッド
材部分が変形してしまうという問題が生じる。

【００１１】さらに、クラッド材の銅やその合金部分に
スリットを形成して変形を防止するようにした偏向部真
空チェンバーもあるが、スリットが形成してあるためＳ
ＯＲ光の光路が変化して加速粒子に悪影響を及ぼすとい
う問題がある。

【００１２】この発明は、上記従来技術における問題点
を解決してエネルギの大きなＳＯＲ光に対する発熱に耐
えることができ、ベーキングのための加熱の際の変形も
なく、複雑な形状であっても簡単に製作することができ
る加速器の偏向部真空チェンバーを提供しようとするも
のである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明の加速器の偏向部真空チェンバーは、加速器の
偏向部真空チェンバーのＳＯＲ光受光部を除く本体部分
をアルミニウムやその合金の押出材で形成する一方、偏
向部真空チェンバーのＳＯＲ光受光部を、内外に銅やそ
の合金板を配置するとともに中間部をアルミニウムやそ
の合金とした三層クラッド材で形成し、このＳＯＲ光受
光部の中間部と前記偏向部真空チェンバーの本体部分と
を接合するとともに、このＳＯＲ光受光部の中間部に冷
却水流路を形成したことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】この発明の加速器の偏向部真空チェンバーによ
れば、偏向部真空チェンバーのＳＯＲ光が当たるＳＯＲ
光受光部以外の本体部分をアルミニウムやその合金の押
出材としており、複雑な形状であっても簡単に押出成形
で作ることができるようにしている。

【００１５】そして、ＳＯＲ光が当たるＳＯＲ光受光部
を内外に銅やその合金を配置し、中間部をアルミニウム
やその合金とした３層クラッド材で構成するようにして
おり、内外の銅やその合金でベーキングの際などの熱に
よる変形を相殺できるようにし、中間部のアルミニウム
やその合金で本体部分への接合を同種金属間として容易
にしている。

【００１６】さらに、３層の中間部に冷却流路を形成し
ており、ＳＯＲ光による発熱を効率良く冷却できるよう
にしている。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳
細に説明する。図１（ａ），（ｂ）はこの発明の加速器
の偏向部真空チェンバーの一実施例の部分縦断面図及び
横断面図である。

【００１８】この加速器の偏向部真空チェンバー１０
は、水平方向に偏平な中空楕円部分１１ａとこの中空楕
円部分１１ａに連結されて内周側に配置される中空矩形
部分１１ｂとからなる本体部分１１を備えており、中空
楕円部分１１ａの外周側の端部は上下に対向したフラン
ジ部１１ｃが形成されて開口した形状とされ、中空楕円
部分１１ａと中空矩形部分１１ｂとがスロット１１ｄで
連通されている。

【００１９】この中空楕円部分１１ａと中空矩形部分１
１ｂとからなる本体部分１１がアルミニウムやその合
金、例えばA6063Ex を用いて押出成形によって一体に製
作される。

【００２０】一方、この偏向部真空チェンバー１０の本
体部分１１のフランジ部１１ｃの間は、加速粒子の偏向
によって接線方向外側に放射されるＳＯＲ光が当たるＳ
ＯＲ光受光部１２となり、本体部分１１のフランジ部１
１ｃの開口部を塞いで真空チェンバーとするためのＳＯ
Ｒ光受光部１２は、本体部分１１のフランジ部１１ｃの
外側端面に当られる上下に突き出してフランジ部１２ａ
が形成されたアルミニウムやその合金，例えば純アルミ
A1100 で作られた中間部１２ｂと、この中間部１２ｂの
両側に当られて中空楕円部分１１ａの内外に位置する銅
やその合金、たとえば無酸素銅C1020 で作られた板１２
ｃ，１２ｄとで３層クラッド材（Cu/Al/Cu）で構成して
ある。このアルミニウムやその合金の中間部１２ｂと銅
やその合金の内外板１２ｃ，１２ｄとのクラッドは、例
えば爆接等によって３層が一体とされる。

【００２１】さらに、ＳＯＲ光受光部１２のアルミニウ
ムやその合金の中間部には、軸方向に沿って孔が開けら
れて冷却水流路１３とされ、両端が当板１３ａで塞がれ
るとともに、冷却水流路１３の両端部近傍に外側に突き
出して冷却水給排口１３ｂ，１３ｃが形成してある。

【００２２】そして、偏向部真空チェンバー１０の本体
部分１１のフランジ部１１ｃの外側端面にＳＯＲ光受光
部１２の中間部１２ｂの上下のフランジ部１２ａが当ら
れてアルミニウムやその合金同志の接合として、例えば
Ｔｉｇ溶接によって接合され中空楕円部分１１ａを気密
状態にして真空チェンバーとして機能するようにしてい
る。

【００２３】このように構成した偏向部真空チェンバー
１０は、直線部真空チェンバーとの間などに連結される
とともに、中空楕円部分１１ａの上下に偏向電磁石５が
配置され、さらに中空矩形部分１１ｂに真空排気ポンプ
が接続され加速器の偏向部が構成される。

【００２４】したがって、この偏向部真空チェンバー１
０では、ＳＯＲ光受光部１２を中間部１２ｂのアルミニ
ウムやその合金とし、その内外に銅やその合金の板１２
ｃ，１２ｄをクラッドした３層クラッド材としてもクラ
ッド材の接合部にシール性を要求すること無く真空チェ
ンバーとして機能させることができる。

【００２５】また、このＳＯＲ光受光部１２の内外に銅
やその合金の板１２ｃ，１２ｄを配置してクラッド材と
してあり、偏向によって高エネルギのＳＯＲ光が放射さ
れて内板１２ｃに当たって発熱するが、内板１２ｃが銅
やその合金で作られ、しかも内板１２ｃと接する中間部
１２ｂに冷却水流路１３が形成されて冷却水が供給され
るので、効率良く冷却され、損傷が防止される。

【００２６】さらに、偏向部真空チェンバー１０の内部
を高真空に保持するための準備として１５０℃程度まで
加熱して脱ガスを行うベーキングの際にも、ＳＯＲ光受
光部１２の内外に同一材料の内外板１２ｃ，１２ｄがク
ラッドしてあるので、中間部１２ｂとの熱膨張差によっ
て曲がるなどの変形が相殺されて生じることが防止され
る。

【００２７】また、ＳＯＲ光受光部１２の内側は、銅や
その合金の内板１２ｃが位置しており、スリット等のな
い平坦な表面となっているので、加速粒子などのビーム
に何等影響を与えることがなく、安定した状態で運転を
続けることができる。

【００２８】このような加速器の偏向部真空チェンバー
１０によれば、おもな真空バウンダリー部である本体部
分１１をアルミニウムやその合金を用いて製作するよう
にしたので、中空楕円部分１１ａと中空矩形部分１１ｂ
との複雑な断面形状であっても押出し成形することがで
きる。

【００２９】また、ＳＯＲ光からの熱を受けるＳＯＲ光
受光部１２の内板１２ｃを銅やその合金を用いて製作す
るとともに、冷却水流路１３の冷却水によって冷却する
ようにしたので、冷却効率が良い銅・アルミニウム複合
真空チェンバーとすることができる。

【００３０】なお、上記実施例では、本体部分に水平の
フランジ部を形成し、ＳＯＲ光受光部のフランジ部を上
下に突き出すように形成して溶接するようにしたが、図
１（ｂ）の円中に示すように、本体部分のフランジ部を
上下に突き出させてＳＯＲ光受光部の中間部と溶接する
ようにするなど、アルミニウムやその合金部分同志で接
合するものであれば、接合部の形状や構造は適宜選定す
ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上、一実施例とともに具体的に説明し
たようにこの発明の加速器の偏向部真空チェンバーによ
れば、偏向部真空チェンバーのＳＯＲ光が当たるＳＯＲ
光受光部以外の本体部分をアルミニウムやその合金の押
出材としたので、複雑な形状であっても簡単に押出成形
で作ることができる。

【００３２】そして、ＳＯＲ光が当たるＳＯＲ光受光部
を内外に銅やその合金を配置し、中間部をアルミニウム
やその合金とした３層クラッド材で構成するようにした
ので、内外の銅やその合金でベーキングの際などの熱に
よる変形を相殺することができ、中間部のアルミニウム
やその合金で本体部分への接合を同種金属間として容易
に行うことができる。

【００３３】さらに、ＳＯＲ光受光部の３層の中間部に
冷却流路を形成するようにしたので、ＳＯＲ光による発
熱を効率良く冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の加速器の偏向部真空チェンバーの一
実施例の部分縦断面図及び横断面図である。

【図２】この発明の加速器の偏向部真空チェンバーが適
用される加速器の一例の平面図及び横断面図である。

【符号の説明】

１０ 加速器の偏向部真空チェンバー １１ 本体部分 １１ａ 中空楕円部分 １１ｂ 中空矩形部分 １１ｃ フランジ部分 １１ｄ スロット １２ ＳＯＲ光受光部 １２ａ フランジ部 １２ｂ 中間部（アルミニウム） １２ｃ 内板（銅） １２ｄ 外板（銅） １３ 冷却水流路 １３ａ 当板 １３ｂ，１３ｃ 冷却水給排口 ５ 偏向電磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加速器の偏向部真空チェンバーのＳＯＲ光
   受光部を除く本体部分をアルミニウムやその合金の押出
   材で形成する一方、偏向部真空チェンバーのＳＯＲ光受
   光部を、内外に銅やその合金板を配置するとともに中間
   部をアルミニウムやその合金とした三層クラッド材で形
   成し、このＳＯＲ光受光部の中間部と前記偏向部真空チ
   ェンバーの本体部分とを接合するとともに、このＳＯＲ
   光受光部の中間部に冷却水流路を形成したことを特徴と
   する加速器の偏向部真空チェンバー。