JPH08107000A - Microtron electron accelerator - Google Patents

Microtron electron accelerator

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JPH08107000A
JPH08107000A JP23985294A JP23985294A JPH08107000A JP H08107000 A JPH08107000 A JP H08107000A JP 23985294 A JP23985294 A JP 23985294A JP 23985294 A JP23985294 A JP 23985294A JP H08107000 A JPH08107000 A JP H08107000A
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JP
Japan
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electron
electron beam
cavity
microtron
acceleration cavity
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Application number
JP23985294A
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Japanese (ja)
Inventor
敦子 ▲高▼藤
Atsuko Takato
Katsuhiro Kuroda
勝広 黒田
Katsuya Sugiyama
勝也 杉山
Masatoshi Nishimura
正俊 西村
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To stably obtain an electron beam of a large electric current in a microtron electron accelerator to accelerate an electron by making it perform circular orbit motion by an electric field and a magnetic field by arranging an accelerating cavity in the magnetic field so as to produce the high frequency electric field when a microwave is inputted. CONSTITUTION: An accelerating cavity 1 is constituted in a cylinder shape, and an electron source composed of a cathode 4 and an anode 5 is arranged outside a wall surface of the accelerating cavity 1. An electron is made to perform circular orbit motion in a passage of the cathode → a first passing hole → the inside of a cavity → a second passing hole → the outside of the cavity →the first passing hole → the inside of the cavity → a third passing hole → the outside of the cavity through three electron beam passing holes 61, 62 and 63 arranged in a cavity wall surface. Constitution of which device constitution-operational condition are optimized is formed. Therefore, electrons more than a conventional critical value can be accelerated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロトロン電子加速
器に係り、特に小型で高エネルギーの電子ビームを安定
に得るのに好適な電子源、加速空胴部の構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microtron electron accelerator, and more particularly to a structure of an electron source and an accelerating cavity which are small and suitable for stably obtaining an electron beam of high energy.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロトロン電子加速器とはマイクロ
波で電子を加速するものである。マイクロトロンの加速
原理は、図8(a)に示すように、マイクロ波3の入力
により高周波電界Eを作る加速空胴1を一様磁界Bを作
る電磁石2内に配置し、これらの電界Eと磁界Bにより
電子eを円軌道運動させて加速するものである。加速空
胴1には電子eを放出する電子源40を設け、一様磁界
B内には、電子ビームを直線状に導く偏向パイプ7と、
電子ビームを外へ取り出すための取り出しパイプ8を設
けている。電子源40から放出された電子eは加速空胴
1内に導かれて初期加速され、一様磁界B内で円軌道9
0Bを描いて加速空胴1内へ再入射する。この後加速空
胴1での加速と一様磁界B内での円軌道運動(91、9
2、……96)が繰り返され、電子eは所望のエネルギ
ーになるまで加速される。加速された電子eの円軌道は
一回加速されるごとに軌道直径がλ/π(λ:マイクロ
波3の自由空間波長)ずつ大きくなる。所望のエネルギ
ーになるまで加速された電子ビームは、円軌道上に設置
された移動可能な偏向パイプ7を通って接線方向へ導か
れる。偏向パイプ7を出た電子は一様磁界Bによってエ
ネルギーによらない一点に向かって円偏向され、固定さ
れた取り出しパイプ8によって一様磁界Bの外部へ取り
出される。
2. Description of the Related Art Microtron electron accelerators are those that accelerate electrons by microwaves. The acceleration principle of the microtron is that, as shown in FIG. 8A, the acceleration cavity 1 that creates a high-frequency electric field E by the input of the microwave 3 is arranged in an electromagnet 2 that creates a uniform magnetic field B, and these electric fields E are generated. And the magnetic field B causes the electron e to move in a circular orbit and accelerate. An electron source 40 that emits electrons e is provided in the acceleration cavity 1, and in the uniform magnetic field B, a deflection pipe 7 that linearly guides the electron beam,
A take-out pipe 8 for taking out the electron beam to the outside is provided. The electrons e emitted from the electron source 40 are guided into the acceleration cavity 1 and are initially accelerated, and the circular orbit 9 is generated in the uniform magnetic field B.
0B is drawn and re-injected into the acceleration cavity 1. After this, acceleration in the acceleration cavity 1 and circular orbital motion in the uniform magnetic field B (91, 9
2, ... 96) are repeated, and the electron e is accelerated until it has a desired energy. Each time the circular orbit of the accelerated electron e is accelerated, the orbit diameter increases by λ / π (λ: free space wavelength of the microwave 3). The electron beam accelerated to the desired energy is guided tangentially through a movable deflection pipe 7 installed on a circular orbit. The electrons emitted from the deflection pipe 7 are circularly deflected by the uniform magnetic field B toward a point independent of energy, and are taken out of the uniform magnetic field B by the fixed extraction pipe 8.

【0003】この種の従来技術が記載された例として、
本願発明者等による発明「マイクロトロン電子加速器」
の公開特許公報、特開平6−1181100号、が挙げ
られる。上記従来技術では加速空胴1の形状を直方体で
構成しており、特に直方体の場合に関して、大電流ビー
ムを安定に得るための最適な装置構成・動作条件が開示
されている(図8(b))。例えば、加速空胴の空胴間
隔(加速ギャップ)bは18〜28mmの範囲が最適で
ある。
As an example in which this type of prior art is described,
Invention by the inventors of the present application "Microtron electron accelerator"
Japanese Patent Laid-Open No. 6-118100. In the above prior art, the shape of the accelerating cavity 1 is configured by a rectangular parallelepiped, and particularly in the case of the rectangular parallelepiped, the optimum device configuration and operating conditions for stably obtaining a large current beam are disclosed (FIG. 8 (b). )). For example, the cavity gap (acceleration gap) b of the acceleration cavity is optimally in the range of 18 to 28 mm.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】マイクロトロンでは、
得られる電子ビームの電流量、安定性が装置構成・動作
条件に大きく依存する。そのため、大電流ビームが安定
に得られるマイクロトロンを実現するためには装置構成
・動作条件の最適化が必要である。上記従来技術では、
大電流ビームを安定に得るための装置構成・動作条件の
最適化は直方体加速空胴の場合に限られていた。そのた
め、従来技術では、最適化された装置構成・動作条件に
おいても、得られる電子ビームの電流量には限界があっ
た。本発明の目的は、従来技術を改善し、直方体の加速
空胴より更に大電流ビームを安定に加速できるマイクロ
トロン電子加速器を提供することにある。
With the microtron,
The current amount and stability of the obtained electron beam largely depend on the device configuration and operating conditions. Therefore, in order to realize a microtron that can stably obtain a large current beam, it is necessary to optimize the device configuration and operating conditions. In the above conventional technology,
The optimization of the device configuration and operating conditions to obtain a large current beam stably was limited to the case of a rectangular parallelepiped acceleration cavity. Therefore, in the prior art, there is a limit to the amount of electron beam current that can be obtained even under optimized device configurations and operating conditions. An object of the present invention is to provide a microtron electron accelerator, which is an improvement over the conventional technique and which can stably accelerate a large current beam more than a rectangular parallelepiped acceleration cavity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、マイクロ波を入力されて高周波
電界Eを作る加速空胴を一様磁界B内に配置し、これら
の磁界Bと電界Eにより電子eを円軌道運動させて加速
するマイクロトロン電子加速器において、加速空胴を円
筒型で構成し、上記円筒型加速空胴の円形底面の壁の上
記電子源をはさむ位置に第1及び第2の電子ビーム通過
孔、上記円筒型加速空胴の他方の底面の壁の上記第1の
電子ビーム通過孔に対向する位置に第3の電子通過孔を
設け、上記電子eを発生する電子源をカソードとカソー
ドから引き出された電子ビームを通過させる細孔を持つ
アノードで構成し、かつ上記電子源を上記加速空胴の中
心軸および上記第1及び第2の電子ビーム通過孔を含む
面上で、上記加速空胴の外部かつ上記中心軸及び上記円
形底面の壁から特定の距離に設けた。さらに、加速空胴
の寸法や一様磁界B等のマイクロトロンの装置構成・動
作条件について、大電流の電子ビームを安定に得るため
の最適条件を考慮した構成としている。
In order to achieve the above object, in the present invention, an accelerating cavity for receiving a microwave to generate a high frequency electric field E is arranged in a uniform magnetic field B, and these magnetic fields B are In a microtron electron accelerator in which the electrons e are orbitally moved by the electric field E to accelerate, the accelerating cavity is formed in a cylindrical shape, and the circular accelerating cavity has a circular bottom wall at a position sandwiching the electron source. First and second electron beam passage holes, and a third electron passage hole is provided in a wall of the other bottom surface of the cylindrical acceleration cavity at a position facing the first electron beam passage hole to generate the electron e. The electron source is composed of a cathode and an anode having a hole through which an electron beam extracted from the cathode passes, and the electron source is provided with a central axis of the acceleration cavity and the first and second electron beam passage holes. Acceleration above in terms of including From the body of the external and the central axis and the wall of the circular bottom it is provided a certain distance. Furthermore, regarding the device configuration and operating conditions of the microtron, such as the dimensions of the accelerating cavity and the uniform magnetic field B, the optimal conditions for stably obtaining a large-current electron beam are taken into consideration.

【0006】[0006]

【作用】電子eを加速する加速空胴を、直方体に比べて
Q値が高い円筒型で構成することにより、より多くの電
子を加速することが可能になる。さらに、円筒型加速空
胴を用いたマイクロトロンの装置構成・動作条件を最適
化することによって幅広い入射条件の電子を安定に加速
することができる。すなわち、大電流ビームが安定に得
られるマイクロトロンを実現することができる。更に、
電子線源がカソードと電子ビームを通過させる細孔を持
つアノードで構成され、かつ加速空胴外部に設けられる
ため、安定な電子ビームを得ることができる。
By configuring the accelerating cavity for accelerating the electrons e with a cylindrical type having a higher Q value than that of the rectangular parallelepiped, more electrons can be accelerated. Furthermore, by optimizing the device configuration and operating conditions of the microtron using the cylindrical acceleration cavity, it is possible to stably accelerate electrons under a wide range of incident conditions. That is, it is possible to realize a microtron that can stably obtain a large current beam. Furthermore,
Since the electron beam source is composed of a cathode and an anode having pores that allow the electron beam to pass therethrough, and is provided outside the acceleration cavity, a stable electron beam can be obtained.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例を示すマイクロトロン電子
加速器の構成図であり、(a)に全体構成の正面図、
(b)に加速空胴の斜視図を示した。まず、本実施例で
は、3GHzで共振する円筒型の加速空胴1が一様磁界
Bをつくる電磁石2内に設けられている。加速空胴1で
は、マイクロ波3の入力により3GHzの高周波加速電
界Eがつくられる。また、加速空胴1の壁面(円筒形底
面)の外側には、同軸状に形成されたカソード4とアノ
ード5より成る電子源が設けられている。具体的には、
カソード4は円柱状の支持棒の一部に取り付けられてお
り、またアノード5は円筒状になっていて電子ビームが
通過する小さな孔が一ヵ所設けられている。また、加速
空胴1には、加速された電子ビームが通過する第1の電
子ビーム通過孔61、円筒底面の電子ビーム通過孔61
から電子源をはさむ位置に第2の電子ビーム通過孔6
2、円筒の他方の底面で電子ビーム通過孔61に対向す
る位置に第3の電子ビーム通過孔63が設けられてい
る。ここで、第1の電子ビーム通過孔61は、電子源配
置位置に近傍の高周波電界Eが強い方の底面に、第2の
電子ビーム通過孔62は同じく底面の高周波電界Eが弱
い位置に設けられている。また、一様磁界B内には、移
動可能な偏向パイプ7と、電子ビームを外部へ取り出す
ための取り出しパイプ8が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a microtron electron accelerator showing an embodiment of the present invention, in which FIG.
A perspective view of the acceleration cavity is shown in (b). First, in this embodiment, a cylindrical acceleration cavity 1 resonating at 3 GHz is provided in an electromagnet 2 that produces a uniform magnetic field B. In the acceleration cavity 1, a high frequency accelerating electric field E of 3 GHz is created by the input of the microwave 3. Further, on the outer side of the wall surface (cylindrical bottom surface) of the acceleration cavity 1, an electron source including a cathode 4 and an anode 5 coaxially formed is provided. In particular,
The cathode 4 is attached to a part of a cylindrical support rod, and the anode 5 is cylindrical and has a small hole through which an electron beam passes. The acceleration cavity 1 has a first electron beam passage hole 61 through which the accelerated electron beam passes, and an electron beam passage hole 61 on the bottom surface of the cylinder.
Second electron beam passage hole 6 at a position sandwiching the electron source from
2. A third electron beam passage hole 63 is provided at a position facing the electron beam passage hole 61 on the other bottom surface of the cylinder. Here, the first electron beam passage hole 61 is provided on the bottom surface where the high frequency electric field E near the electron source arrangement position is strong, and the second electron beam passage hole 62 is also provided on the bottom surface where the high frequency electric field E is weak. Has been. Further, inside the uniform magnetic field B, a movable deflection pipe 7 and a take-out pipe 8 for taking out the electron beam to the outside are provided.

【0008】以下、本実施例の動作を説明する。カソー
ド4とアノード5の電位差によって、加熱されたカソー
ド4から熱電子eが引き出される。引き出された電子e
は電磁石2のつくる一様磁界Bによって円軌道90Aを
描いた後、第1の電子ビーム通過孔61から加速空胴1
内に入射する。加速空胴1内には、一様磁界Bに加えて
3GHzの高周波加速電界Eが存在しているため、電子
eは一様磁界Bによって偏向されると同時に高周波加速
電界Eによって加速される。そして、第2の電子ビーム
通過孔62から一様磁界B領域に出射する。出射した電
子eは円軌道90Bを描いて電子ビーム通過孔61から
再び加速空胴1内に入射する。ここで電子eは高周波加
速電界Eによって更に加速されて電子ビーム通過孔63
から一様磁界B領域に出射し、より大きな円軌道91を
描いて電子ビーム通過孔61から加速空胴1内に再入射
する。その後、高周波加速電界Eによる加速と一様磁界
Bによる円軌道運動が繰り返され、電子eは所望のエネ
ルギーに達する。所望のエネルギーに達した電子eは、
その円軌道91〜96上に設置された移動可能な偏向パ
イプ7によって偏向され、取り出しパイプ8によって外
部へ取り出される。なお、図1(a)では円軌道を96
まで示したが、実際には30回まで加速可能な構成とし
た。
The operation of this embodiment will be described below. Due to the potential difference between the cathode 4 and the anode 5, thermoelectrons e are extracted from the heated cathode 4. Electronic e pulled out
Draws a circular orbit 90A by the uniform magnetic field B created by the electromagnet 2, and then the acceleration cavity 1 from the first electron beam passage hole 61.
Incident on the inside. Since the high frequency accelerating electric field E of 3 GHz exists in the acceleration cavity 1 in addition to the uniform magnetic field B, the electrons e are deflected by the uniform magnetic field B and simultaneously accelerated by the high frequency accelerating electric field E. Then, it is emitted from the second electron beam passage hole 62 to the uniform magnetic field B region. The emitted electrons e re-enter the acceleration cavity 1 through the electron beam passage hole 61 in a circular orbit 90B. Here, the electrons e are further accelerated by the high frequency accelerating electric field E, and the electrons e
From the electron beam passing hole 61, and re-injects into the acceleration cavity 1 from the electron beam passage hole 61. After that, the acceleration by the high frequency accelerating electric field E and the circular orbital motion by the uniform magnetic field B are repeated, and the electron e reaches a desired energy. The electron e that has reached the desired energy is
It is deflected by the movable deflection pipe 7 installed on the circular orbits 91 to 96, and taken out by the take-out pipe 8. In addition, in FIG. 1 (a), the circular orbit is 96
Although shown up to now, the configuration is such that it can be accelerated up to 30 times.

【0009】以上の構成における最適な条件を、計算機
シミュレーションで電子軌道解析することによって求め
た。その結果、次のようにすればよいことが分かった。
まず、円筒型加速空胴1とカソード4、アノード5の断
面構成図を図2に拡大して示す。図2中の円筒型加速空
胴1の空胴間隔(円筒の高さ)b寸法の最適値を計算機
シミュレーションによって求めた結果を図3に示す。こ
こで、縦軸の安定加速電子数とは、電子のカソード出射
角度と初期入射位相を細かく変化させて電子軌道解析し
たときに、所望のエネルギーを得ることのできた電子数
のことである。ただし、カソード出射角度とは高周波電
界Eの方向を0度としたときの電子の出射方向であり、
初期入射位相とは電子が加速空胴内に初めて入射したと
きのマイクロ波の位相のことである。シミュレーション
においては、カソード出射角度を250〜360度の中
の最適な80度範囲で5度ずつ、初期入射位相を0〜3
60度の範囲で2度ずつ変化させて、合計3060通り
の電子の軌道を計算している。ビーム電流を多く得るた
めの加速空胴1の最適な空胴間隔bは、図3で安定加速
電子数が50個以上になることを目安として、約19〜
29mmの範囲であることが分かった。
The optimum conditions in the above configuration were obtained by analyzing the electron orbit by computer simulation. As a result, it was found that the following should be done.
First, FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional configuration diagram of the cylindrical acceleration cavity 1, the cathode 4 and the anode 5. FIG. 3 shows the result of obtaining the optimum value of the cavity spacing (cylinder height) b dimension of the cylindrical acceleration cavity 1 in FIG. 2 by computer simulation. Here, the number of stable accelerating electrons on the vertical axis is the number of electrons that can obtain a desired energy when electron orbit analysis is performed by finely changing the cathode emission angle and the initial incident phase of electrons. However, the cathode emission angle is the emission direction of electrons when the direction of the high frequency electric field E is 0 degree,
The initial incident phase is the phase of the microwave when the electron first enters the accelerating cavity. In the simulation, the cathode emission angle is 5 degrees in the optimum 80 degree range from 250 to 360 degrees, and the initial incident phase is 0 to 3 degrees.
A total of 3060 electron trajectories are calculated by changing the angle twice within a range of 60 degrees. The optimum cavity spacing b of the accelerating cavity 1 for obtaining a large beam current is about 19-based on the assumption that the number of stable accelerating electrons is 50 or more in FIG.
It was found to be in the range of 29 mm.

【0010】次に、加速空胴1の底面の外壁に設けたカ
ソード4の最適な中心位置を求めた結果を図4及び図5
に示す。横軸はそれぞれカソード中心位置の円筒底面か
らの距離c寸法、円筒中心軸からの高さd寸法である
(図2参照)。図4及び5から、同様にカソード4の最
適な中心位置は円筒底面から空胴外側へ距離約2〜6m
m、円筒中心軸から高さ約2〜13mmであることが分
かった。さらに、一様磁界B強度の最適値を計算機シミ
ュレーションによって求めた結果を図6に示す。その結
果、0.17〜0.23Tの範囲が適していることが分
かった。
Next, the results of finding the optimum center position of the cathode 4 provided on the outer wall of the bottom surface of the acceleration cavity 1 are shown in FIGS.
Shown in The horizontal axis represents the distance c from the bottom of the cylinder at the cathode center position and the height d from the center axis of the cylinder (see FIG. 2). 4 and 5, similarly, the optimum center position of the cathode 4 is about 2 to 6 m from the bottom of the cylinder to the outside of the cavity.
It was found that the height from the central axis of the cylinder was about 2 to 13 mm. Further, FIG. 6 shows the result of obtaining the optimum value of the uniform magnetic field B intensity by computer simulation. As a result, it was found that the range of 0.17 to 0.23T is suitable.

【0011】以上のシミュレーション結果と3GHzの
マイクロ波に共振する条件を考慮し、本実施例では装置
を次のように構成した。まず円筒型加速空胴1の直径2
aを76.5mm、空胴間隔bを24mmとした。カソ
ード4の中心位置は、加速空胴の円筒底面から空胴外側
への距離cを4.6mm、円筒中心軸からの高さdを7
mmとした。また、一様磁界B強度は0.194Tとし
た。本構成・動作条件にすれば、従来技術における最
適な構成の直方体加速空胴と比較して、加速空胴1のQ
値は約5%高くなること、電子の全エネルギー3〜3
0MeVの範囲で従来技術と比較して安定加速電子数は
約5%多くなることがシミュレーションにより分かっ
た。本実施例により、従来の加速空胴を用いたマイクロ
トロン電子加速器と比較して大電流の電子ビームを安定
に加速できるマイクロトロン電子加速器を得ることがで
きた。このとき取り出した電子ビームの電流量は、4M
eVのとき約165mA、20MeVのとき約22mA
であった。
In consideration of the above simulation results and the condition of resonating with the microwave of 3 GHz, the device is constructed as follows in this embodiment. First, the diameter 2 of the cylindrical acceleration cavity 1
The distance a was 76.5 mm and the cavity distance b was 24 mm. The center position of the cathode 4 is set such that the distance c from the cylinder bottom surface of the acceleration cavity to the outside of the cavity is 4.6 mm, and the height d from the cylinder center axis is 7 mm.
mm. The uniform magnetic field B intensity was 0.194T. According to the present configuration and operating conditions, the Q of the acceleration cavity 1 is higher than that of the rectangular parallelepiped acceleration cavity having the optimum configuration in the prior art.
The value should be about 5% higher, and the total energy of electrons is 3 to 3
It was found by simulation that the number of stable accelerated electrons is increased by about 5% in the range of 0 MeV as compared with the conventional technique. According to this embodiment, a microtron electron accelerator capable of stably accelerating a large-current electron beam as compared with a conventional microtron electron accelerator using an acceleration cavity can be obtained. The current amount of the electron beam extracted at this time is 4M.
About 165mA at eV, about 22mA at 20MeV
Met.

【0012】図7は本発明によるマイクロトロン電子加
速器を用いた医療装置の構成を示すブロック図である。
マイクロトロン電子加速器100の取り出しパイプ8か
ら取り出した電子ビームを四極子レンズや偏向器等を用
いて搬送し、電子ビームそのまま又はX線101に変換
して治療台98上の患者97に照射するように構成して
医療に用いる。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a medical device using the microtron electron accelerator according to the present invention.
The electron beam taken out from the take-out pipe 8 of the microtron electron accelerator 100 is conveyed by using a quadrupole lens, a deflector or the like, and the electron beam as it is or converted into the X-ray 101 is irradiated to the patient 97 on the treatment table 98. It is configured into and used for medical treatment.

【0013】以上、本発明の実施例について述べたが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、以下に
示すような種々の構成でも可能である。例えば、上記実
施例では、カソード4とアノード5を同軸状に形成した
が、カソード4とアノード5の電位差によってカソード
4から電子eが引き出されるものであればよい。電子ビ
ームの取り出し機構についても、上記実施例では移動可
能な偏向パイプ7と固定した取り出しパイプ8で構成し
たがこれに限るものではない。また、上記実施例におけ
る数値は一例であり、実施例に限定されない。例えば、
マイクロ波3の周波数として本実施例では3GHzを用
いたが、これもマイクロトロンの同期条件を満たしてい
ればどのような周波数にしてもよい。その場合、本実施
例で述べてきた最適な装置構成はマイクロ波3の周波数
の逆数に比例する数値に変更させればよく、動作条件は
周波数に比例する数値に変更させればよい。また、加速
回数や電子の全エネルギーの上限も、30回、30Me
Vに限るものではない。さらに、SORリングのインジ
ェクターとして用いてもよい。
The embodiments of the present invention have been described above.
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various configurations as shown below are possible. For example, in the above-mentioned embodiment, the cathode 4 and the anode 5 are formed coaxially, but it is sufficient that the electrons e are extracted from the cathode 4 due to the potential difference between the cathode 4 and the anode 5. The electron beam extraction mechanism is also composed of the movable deflection pipe 7 and the fixed extraction pipe 8 in the above-mentioned embodiment, but is not limited to this. Further, the numerical values in the above-mentioned embodiments are examples, and the present invention is not limited to the embodiments. For example,
Although 3 GHz is used as the frequency of the microwave 3 in this embodiment, any frequency may be used as long as it satisfies the synchronization condition of the microwave. In that case, the optimum device configuration described in the present embodiment may be changed to a value proportional to the reciprocal of the frequency of the microwave 3, and the operating condition may be changed to a value proportional to the frequency. Also, the upper limit of the number of accelerations and the total energy of electrons is 30 times, 30 Me
It is not limited to V. Furthermore, you may use it as an injector of a SOR ring.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、Q値が高い円筒型加速
空胴を使用することによって、空胴での電力損失を少な
くし、多くの電子を加速することができる。さらに、装
置構成・動作条件を最適化したことによって幅広い入射
条件の電子を加速することができる。すなわち、大電流
の電子ビームが安定に得られるマイクロトロン電子加速
器を提供できるという効果がある。
According to the present invention, by using a cylindrical acceleration cavity having a high Q value, it is possible to reduce the power loss in the cavity and accelerate many electrons. Furthermore, by optimizing the device configuration and operating conditions, it is possible to accelerate electrons under a wide range of incident conditions. That is, there is an effect that it is possible to provide a microtron electron accelerator that can stably obtain a high-current electron beam.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すマイクロトロンの構成
FIG. 1 is a block diagram of a microtron showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の構成における加速空胴の拡大断面図FIG. 2 is an enlarged sectional view of the acceleration cavity in the configuration of FIG.

【図3】図1の構成における最適条件の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of optimum conditions in the configuration of FIG.

【図4】図1の構成における最適条件の説明図4 is an explanatory diagram of optimum conditions in the configuration of FIG.

【図5】図1の構成における最適条件の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of optimum conditions in the configuration of FIG.

【図6】図1の構成における最適条件の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of optimum conditions in the configuration of FIG.

【図7】本発明の他の実施例である医療装置の構成図FIG. 7 is a block diagram of a medical device according to another embodiment of the present invention.

【図8】従来のマイクロトロンの構成図FIG. 8 is a block diagram of a conventional microtron.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…加速空胴、 61、62、63
…電子ビーム通過孔、2…電磁石、
90A、90B…初期円軌道、3…マイクロ波、
91〜96…第1〜第6円軌道、4…
カソード、 97…患者、5…アノ
ード、 98…治療台、7…偏向パ
イプ、 99…ガントリ、8…取り出
しパイプ、 100…マイクロトロン電子加
速器、40…電子源、 101…電
子ビーム又はX線。
1 ... Accelerating cavity, 61, 62, 63
... electron beam passage hole, 2 ... electromagnet,
90A, 90B ... initial circular orbit, 3 ... microwave,
91-96 ... 1st-6th circular orbits, 4 ...
Cathode, 97 ... Patient, 5 ... Anode, 98 ... Treatment table, 7 ... Deflection pipe, 99 ... Gantry, 8 ... Extraction pipe, 100 ... Microtron electron accelerator, 40 ... Electron source, 101 ... Electron beam or X-ray.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 正俊 東京都千代田区内神田一丁目1番14号 株 式会社日立メディコ内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masatoshi Nishimura 1-1-14 Kanda, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Hitachi Medical Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マイクロ波を入力して高周波電界をつくる
加速空胴を一様磁界内に配置し、上記磁界と高周波電界
により電子を円軌道運動させて加速するマイクロトロン
電子加速器において、カソードとカソードから引き出さ
れた電子ビームを通過させる孔を有するアノードをもつ
電子源を加速空胴の壁面の外側に配置し、上記加速空胴
を円筒型で形成し、上記加速空胴の底面の電子源をはさ
む位置に第1の電子ビーム通過孔と第2の電子ビーム通
過孔を設け、上記加速空胴の他方の底面の第11の電子
ビーム通過孔に対向する位置に第3の電子ビーム通過孔
を設け、上記第1の電子ビーム通過孔が上記電子源から
の電子ビーム及び円運動し加速された電子ビームを上記
加速空胴内に導く位置に、上記第2の電子ビーム通過孔
が上記電子源からの電子ビームが第3の電子ビーム通過
孔を通過せず上記第1の電子ビーム通過孔と同一の直接
底面を通過してし上記加速空胴外にでる位置に、そして
第3の電子ビーム通過孔が上記加速空胴内で加速された
電子ビームを上記加速空胴の他方の底面から空洞外部に
導く位置に設けられたことを特徴とするマイクロトロン
電子加速器。
1. A microtron electron accelerator in which an accelerating cavity for inputting a microwave to generate a high frequency electric field is arranged in a uniform magnetic field, and electrons are circularly orbitally moved by the magnetic field and the high frequency electric field to accelerate the cathode. An electron source having an anode having a hole for passing an electron beam extracted from the cathode is arranged outside the wall surface of the acceleration cavity, the acceleration cavity is formed in a cylindrical shape, and the electron source on the bottom surface of the acceleration cavity is arranged. A first electron beam passage hole and a second electron beam passage hole are provided in a position sandwiching, and a third electron beam passage hole is provided at a position facing the eleventh electron beam passage hole on the other bottom surface of the acceleration cavity. And the second electron beam passage hole is located at a position where the first electron beam passage hole guides the electron beam from the electron source and the electron beam circularly moved and accelerated into the acceleration cavity. From the source At a position where the electron beam does not pass through the third electron beam passage hole, passes through the same direct bottom surface as the first electron beam passage hole, and goes out of the acceleration cavity, and the third electron beam passage hole. Is provided at a position for guiding an electron beam accelerated in the acceleration cavity to the outside of the cavity from the other bottom surface of the acceleration cavity.
【請求項2】上記電子源が柱状の棒の表面の一部に電子
放出材を設けたカソードと上記柱状の棒に同軸状に形成
され上記電子放出材に対向する位置に孔を持つアノード
で構成されたを特徴とする請求項1に記載のマイクロト
ロン電子加速器。
2. The electron source is a cathode having an electron emitting material provided on a part of the surface of a columnar rod and an anode formed coaxially with the columnar rod and having a hole at a position facing the electron emitting material. The microtron electron accelerator according to claim 1, which is configured.
【請求項3】上記電子源のカソード中心位置が円筒型加
速空胴の底面から空胴外側へ向かって2〜6mm、空胴
中心軸から2〜13mmの位置の配置されたことを特徴
とする請求項1又は2に記載のマイクロトロン電子加速
器。
3. The center position of the cathode of the electron source is arranged at a position of 2 to 6 mm from the bottom surface of the cylindrical acceleration cavity toward the outside of the cavity and 2 to 13 mm from the center axis of the cavity. The microtron electron accelerator according to claim 1.
【請求項4】上記一様磁界の強度が0.17〜0.23
Tの範囲に設定されたことを特徴とする請求項1ないし
3のいずれかに記載の2マイクロトロン電子加速器。
4. The strength of the uniform magnetic field is 0.17 to 0.23.
The two-microtron electron accelerator according to any one of claims 1 to 3, which is set in a range of T.
【請求項5】上記円筒型加速空胴の円筒高さが19〜2
9mmの範囲に設定されたことを特徴とする請求項1な
いし4のいずれかに記載のマイクロトロン電子加速器。
5. The cylindrical height of the cylindrical acceleration cavity is 19-2.
The microtron electron accelerator according to claim 1, wherein the microtron electron accelerator is set in a range of 9 mm.
【請求項6】上記マイクロ波の周波数が2.5〜3.5
GHzの範囲に設定されたことを特徴とする請求項1か
ら5のいずれかに記載のマイクロトロン電子加速器。
6. The microwave has a frequency of 2.5 to 3.5.
The microtron electron accelerator according to claim 1, wherein the microtron electron accelerator is set in a GHz range.
【請求項7】請求項1から6のいずれかに記載のマイク
ロトロン電子加速器を用いたことを特徴とする医療装
置。
7. A medical device using the microtron electron accelerator according to any one of claims 1 to 6.
JP23985294A 1994-10-04 1994-10-04 Microtron electron accelerator Pending JPH08107000A (en)

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