JPH0822786A - 電子線形加速器およびそのエネルギ安定化方法 - Google Patents
電子線形加速器およびそのエネルギ安定化方法Info
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- JPH0822786A JPH0822786A JP6153697A JP15369794A JPH0822786A JP H0822786 A JPH0822786 A JP H0822786A JP 6153697 A JP6153697 A JP 6153697A JP 15369794 A JP15369794 A JP 15369794A JP H0822786 A JPH0822786 A JP H0822786A
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- Particle Accelerators (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エネルギが安定した電子ビームを出射できる
電子線形加速器およびそのエネルギ安定化方法を提供す
る。 【構成】 電子銃１は、所定の電流値ｉの電子ビーム３
１を出射する。クライストロン３は、マイクロ波３２を
供給して加速管２内に加速電場を形成する。ビームエネ
ルギ測定装置４は、加速管２から出射された電子ビーム
３１のエネルギＥを測定する。演算器５は、Δｉ＝−Δ
Ｅ／Ｂ（ただし、ΔＥはビームエネルギＥの測定値と設
定値の差、Ｂは定数である）を演算する。電子銃制御装
置６は、演算器５の演算結果に応じて電子銃１のグリッ
ド電圧Ｖｇｃを変化させ、ビーム電流ｉをΔｉだけ変化
させる。
電子線形加速器およびそのエネルギ安定化方法を提供す
る。 【構成】 電子銃１は、所定の電流値ｉの電子ビーム３
１を出射する。クライストロン３は、マイクロ波３２を
供給して加速管２内に加速電場を形成する。ビームエネ
ルギ測定装置４は、加速管２から出射された電子ビーム
３１のエネルギＥを測定する。演算器５は、Δｉ＝−Δ
Ｅ／Ｂ（ただし、ΔＥはビームエネルギＥの測定値と設
定値の差、Ｂは定数である）を演算する。電子銃制御装
置６は、演算器５の演算結果に応じて電子銃１のグリッ
ド電圧Ｖｇｃを変化させ、ビーム電流ｉをΔｉだけ変化
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電子線形加速器および
そのエネルギ安定化方法に関し、特に、電子ビームを出
射する電子銃と、その電子銃から出射された電子ビーム
を所定のエネルギに加速するための加速管とを備えた電
子線形加速器およびそのエネルギ安定化方法に関する。
そのエネルギ安定化方法に関し、特に、電子ビームを出
射する電子銃と、その電子銃から出射された電子ビーム
を所定のエネルギに加速するための加速管とを備えた電
子線形加速器およびそのエネルギ安定化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、シンクロトロン放射光装置
（たとえば、材料分析装置、超超ＬＳＩ用の露光装置、
医学用診断装置）の電子ビーム源として電子線形加速器
が使用されている。
（たとえば、材料分析装置、超超ＬＳＩ用の露光装置、
医学用診断装置）の電子ビーム源として電子線形加速器
が使用されている。
【０００３】図５は従来の電子線形加速器の構成を示す
ブロック図である。図５を参照して、この電子線形加速
器は、電子銃５１、加速管５２およびクライストロン５
３を備える。電子銃５１は、所定の電流値ｉの電子ビー
ム３１を加速管５２内に出射する。加速管５２にはクラ
イストロン５３から所定のパワーＰのマイクロ波３２が
供給され、加速管５２内に加速電場が形成される。電子
銃５１から出射された低エネルギの電子ビーム３１は加
速管５２内で所定のエネルギＥまで加速され、図示しな
いシンクロトロン放射光装置に入射される。
ブロック図である。図５を参照して、この電子線形加速
器は、電子銃５１、加速管５２およびクライストロン５
３を備える。電子銃５１は、所定の電流値ｉの電子ビー
ム３１を加速管５２内に出射する。加速管５２にはクラ
イストロン５３から所定のパワーＰのマイクロ波３２が
供給され、加速管５２内に加速電場が形成される。電子
銃５１から出射された低エネルギの電子ビーム３１は加
速管５２内で所定のエネルギＥまで加速され、図示しな
いシンクロトロン放射光装置に入射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなシンクロト
ロン放射光装置は一般に受入れ可能な電子ビーム３１の
エネルギ幅が狭いので、エネルギＥが安定した電子ビー
ム３１を出射できる電子線形加速器が要求される。
ロン放射光装置は一般に受入れ可能な電子ビーム３１の
エネルギ幅が狭いので、エネルギＥが安定した電子ビー
ム３１を出射できる電子線形加速器が要求される。
【０００５】Nuclear Instruments and Methods in Phy
sics Research A318(1992) P.42 〜46,P.W.van Amersfo
ort et al., “First lasing with FELIX ”に記載され
ているように、クライストロン５３から出力されるマイ
クロ波３２のパワーＰを安定化させることにより電子ビ
ーム３１のエネルギＥを安定化させる方法もあるが、十
分でなかった。
sics Research A318(1992) P.42 〜46,P.W.van Amersfo
ort et al., “First lasing with FELIX ”に記載され
ているように、クライストロン５３から出力されるマイ
クロ波３２のパワーＰを安定化させることにより電子ビ
ーム３１のエネルギＥを安定化させる方法もあるが、十
分でなかった。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、エ
ネルギが安定した電子ビームを出射できる電子線形加速
器およびそのエネルギ安定化方法を提供することであ
る。
ネルギが安定した電子ビームを出射できる電子線形加速
器およびそのエネルギ安定化方法を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の電子線形加速
器は、電子ビームを出射する電子銃と、前記電子銃から
出射された電子ビームを所定のエネルギに加速するため
の加速管と、前記加速管から出射された電子ビームのエ
ネルギを測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果
に応じて前記電子銃から出射される電子ビームの電流値
を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
器は、電子ビームを出射する電子銃と、前記電子銃から
出射された電子ビームを所定のエネルギに加速するため
の加速管と、前記加速管から出射された電子ビームのエ
ネルギを測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果
に応じて前記電子銃から出射される電子ビームの電流値
を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】また、前記電子銃は、その温度に応じた量
の熱電子を放出するカソードと、前記カソードに対向し
て設けられ、前記カソードから放出された熱電子を集束
し前記電子ビームとして出射させるアノードと、前記カ
ソードと前記アノードの間に設けられ、前記電子ビーム
の電流値を制御するためのグリッドとを含むこととして
もよい。
の熱電子を放出するカソードと、前記カソードに対向し
て設けられ、前記カソードから放出された熱電子を集束
し前記電子ビームとして出射させるアノードと、前記カ
ソードと前記アノードの間に設けられ、前記電子ビーム
の電流値を制御するためのグリッドとを含むこととして
もよい。
【０００９】また、前記制御手段は、前記カソードの温
度を上げても前記電子ビームの電流値が増加しない空間
電荷制限の条件で前記電子銃を動作させ、かつ前記測定
手段の測定結果に応じて前記グリッドと前記カソードの
間の電圧を制御することとしてもよい。
度を上げても前記電子ビームの電流値が増加しない空間
電荷制限の条件で前記電子銃を動作させ、かつ前記測定
手段の測定結果に応じて前記グリッドと前記カソードの
間の電圧を制御することとしてもよい。
【００１０】また、前記制御手段は、前記アノードと前
記カソードの間の電圧を上げても前記電子ビームの電流
値が増加しない温度制限の条件で前記電子銃を動作さ
せ、かつ前記測定手段の測定結果に応じて前記カソード
の温度を制御することとしてもよい。
記カソードの間の電圧を上げても前記電子ビームの電流
値が増加しない温度制限の条件で前記電子銃を動作さ
せ、かつ前記測定手段の測定結果に応じて前記カソード
の温度を制御することとしてもよい。
【００１１】また、前記測定手段は、前記加速管から出
射された電子ビームにレーザ光を照射し、その電子ビー
ムのエネルギに応じた波長の散乱光を生じさせるための
レーザ装置と、前記散乱光の波長を測定するための波長
測定器とを含むこととしてもよい。
射された電子ビームにレーザ光を照射し、その電子ビー
ムのエネルギに応じた波長の散乱光を生じさせるための
レーザ装置と、前記散乱光の波長を測定するための波長
測定器とを含むこととしてもよい。
【００１２】また、前記測定手段は、前記加速管から出
射された電子ビームの進行方向を、その励磁電流と前記
電子ビームのエネルギに応じた角度だけ偏向させるため
の偏向マグネットと、前記加速管から出射される電子ビ
ームの進行方向から所定の角度だけ偏向した位置に設け
られ、その位置を通過する電子ビームの電流値を測定す
るためのビーム電流測定器とを含むこととしてもよい。
射された電子ビームの進行方向を、その励磁電流と前記
電子ビームのエネルギに応じた角度だけ偏向させるため
の偏向マグネットと、前記加速管から出射される電子ビ
ームの進行方向から所定の角度だけ偏向した位置に設け
られ、その位置を通過する電子ビームの電流値を測定す
るためのビーム電流測定器とを含むこととしてもよい。
【００１３】また、この発明の電子線形加速器のエネル
ギ安定化方法は、電子ビームを出射する電子銃と、該電
子銃から出射された電子ビームを所定のエネルギに加速
するための加速管とを備えた電子線形加速器において、
前記加速管から出射される電子ビームのエネルギを安定
化させる方法であって、前記加速管から出射された電子
ビームのエネルギを測定し、その測定結果に応じて前記
電子銃から出射される電子ビームの電流値を制御するこ
とを特徴としている。
ギ安定化方法は、電子ビームを出射する電子銃と、該電
子銃から出射された電子ビームを所定のエネルギに加速
するための加速管とを備えた電子線形加速器において、
前記加速管から出射される電子ビームのエネルギを安定
化させる方法であって、前記加速管から出射された電子
ビームのエネルギを測定し、その測定結果に応じて前記
電子銃から出射される電子ビームの電流値を制御するこ
とを特徴としている。
【００１４】
【作用】この発明に係る電子線形加速器およびそのエネ
ルギ安定化方法にあっては、加速管から出射された電子
ビームのエネルギを測定し、測定結果に応じて電子銃か
ら出射される電子ビームの電流値を制御する。したがっ
て、電子ビームのエネルギを一定に保つように電子ビー
ムの電流値を制御することができ、エネルギが安定した
電子ビームを出射することができる。
ルギ安定化方法にあっては、加速管から出射された電子
ビームのエネルギを測定し、測定結果に応じて電子銃か
ら出射される電子ビームの電流値を制御する。したがっ
て、電子ビームのエネルギを一定に保つように電子ビー
ムの電流値を制御することができ、エネルギが安定した
電子ビームを出射することができる。
【００１５】また、電子銃として、カソード、アノード
およびグリッドを含む３極管構造のものを使用すれば、
電子ビームの電流値を容易に制御できる。
およびグリッドを含む３極管構造のものを使用すれば、
電子ビームの電流値を容易に制御できる。
【００１６】特に、３極管構造の電子銃を空間電荷制限
の条件で動作させグリッドとカソードの間の電圧を制御
すれば、電子ビームの電流値を容易かつ安定に制御でき
る。３極管構造の電子銃を温度制限の条件で動作させカ
ソードの温度を制御しても同様である。
の条件で動作させグリッドとカソードの間の電圧を制御
すれば、電子ビームの電流値を容易かつ安定に制御でき
る。３極管構造の電子銃を温度制限の条件で動作させカ
ソードの温度を制御しても同様である。
【００１７】また、レーザ装置によって電子ビームのレ
ーザ光を照射し、電子ビームのエネルギに応じて発生し
た散乱光の波長を波長測定器により測定すれば、電子ビ
ームのエネルギを容易に測定できる。
ーザ光を照射し、電子ビームのエネルギに応じて発生し
た散乱光の波長を波長測定器により測定すれば、電子ビ
ームのエネルギを容易に測定できる。
【００１８】また、電子ビームの進行方向をビームエネ
ルギと励磁電流に応じた角度だけ偏向させるための偏向
マグネットを設けるとともに、電子ビームの進行方向か
ら所定の角度だけ偏向した位置にビーム電流測定器を設
け、偏向マグネットの励磁電流を掃引すれば、ビーム電
流測定器による測定値が最大になったときの励磁電流か
らビームエネルギを容易に求めることができる。
ルギと励磁電流に応じた角度だけ偏向させるための偏向
マグネットを設けるとともに、電子ビームの進行方向か
ら所定の角度だけ偏向した位置にビーム電流測定器を設
け、偏向マグネットの励磁電流を掃引すれば、ビーム電
流測定器による測定値が最大になったときの励磁電流か
らビームエネルギを容易に求めることができる。
【００１９】
【実施例】実施例を説明する前に、この発明の原理につ
いて説明する。電子線形加速器から出射される電子ビー
ム３１のエネルギＥは一般に式Ｅ＝ＡＰ1/2 −Ｂｉであ
らわされる。但し、Ｐは電子ビーム３１を加速するため
のマイクロ波３２のパワー、ｉは電子ビーム３１の電流
値、ＡおよびＢは定数である。
いて説明する。電子線形加速器から出射される電子ビー
ム３１のエネルギＥは一般に式Ｅ＝ＡＰ1/2 −Ｂｉであ
らわされる。但し、Ｐは電子ビーム３１を加速するため
のマイクロ波３２のパワー、ｉは電子ビーム３１の電流
値、ＡおよびＢは定数である。
【００２０】したがって、ビームエネルギＥを測定し、
その測定値と設定値の差ΔＥに応じて電子ビーム３１の
電流値ｉをΔｉ＝−Ｅ／Ｂだけ変化させることにより、
ビームエネルギＥを設定値に保つことができる。すなわ
ち、電子ビーム３１のエネルギＥの安定化を図ることが
できる。
その測定値と設定値の差ΔＥに応じて電子ビーム３１の
電流値ｉをΔｉ＝−Ｅ／Ｂだけ変化させることにより、
ビームエネルギＥを設定値に保つことができる。すなわ
ち、電子ビーム３１のエネルギＥの安定化を図ることが
できる。
【００２１】以下、この発明の実施例を図を用いて詳細
に説明する。図１はこの発明の一実施例による電子線形
加速器の構成を示すブロック図である。図１を参照し
て、この電子線形加速器は、電子銃１、加速管２および
クライストロン３を備える。また、この電子線形加速器
は、ビームエネルギ測定装置４、演算器５および電子銃
制御装置６を備える。
に説明する。図１はこの発明の一実施例による電子線形
加速器の構成を示すブロック図である。図１を参照し
て、この電子線形加速器は、電子銃１、加速管２および
クライストロン３を備える。また、この電子線形加速器
は、ビームエネルギ測定装置４、演算器５および電子銃
制御装置６を備える。
【００２２】電子銃１は、図２に示すように３極管構造
をしており、互いに対向して設けられたカソード８およ
びアノード１０と、その間に設けられたグリッド９と、
カソード８の背面に設けられたカソードヒータ７とを含
む。
をしており、互いに対向して設けられたカソード８およ
びアノード１０と、その間に設けられたグリッド９と、
カソード８の背面に設けられたカソードヒータ７とを含
む。
【００２３】カソードヒータ７にはヒータ電流Ｉｈが通
電され、グリッド９とカソード８の間にはグリッド電圧
Ｖｇｃが印加され、アノード１０とカソード８の間には
アノード電圧Ｖｐｃが印加される。
電され、グリッド９とカソード８の間にはグリッド電圧
Ｖｇｃが印加され、アノード１０とカソード８の間には
アノード電圧Ｖｐｃが印加される。
【００２４】カソード８は、カソードヒータ７により１
０００℃以上に加熱され、その温度に応じた量の熱電子
を放出する。カソード８から放出された熱電子はグリッ
ド９を通過し、アノード１０の開口部１０ａから電子ビ
ーム３１として出射される。電子ビーム３１はアノード
１０の開口部１０ａを通過する際に集束される。
０００℃以上に加熱され、その温度に応じた量の熱電子
を放出する。カソード８から放出された熱電子はグリッ
ド９を通過し、アノード１０の開口部１０ａから電子ビ
ーム３１として出射される。電子ビーム３１はアノード
１０の開口部１０ａを通過する際に集束される。
【００２５】加速管２は、円筒導波管の中に複数のディ
スク（中心に孔があけられた円板）を所定の間隔で設け
たものである。クライストロン３は、所定の周波数（た
とえば２８５６ＭＨｚ）で発振する発振器であり、加速
管２内にマイクロ波３２を供給する。クライストロン３
から加速管２内にマイクロ波３２が供給されると、加速
管２内に電子ビーム３１を加速させるための加速電場が
形成される。
スク（中心に孔があけられた円板）を所定の間隔で設け
たものである。クライストロン３は、所定の周波数（た
とえば２８５６ＭＨｚ）で発振する発振器であり、加速
管２内にマイクロ波３２を供給する。クライストロン３
から加速管２内にマイクロ波３２が供給されると、加速
管２内に電子ビーム３１を加速させるための加速電場が
形成される。
【００２６】ビームエネルギ測定装置４は、図３に示す
ように、偏向マグネット１１、レーザ装置１８、波長測
定器１９およびビーム電流測定器２０を含む。
ように、偏向マグネット１１、レーザ装置１８、波長測
定器１９およびビーム電流測定器２０を含む。
【００２７】偏向マグネット１１は、マグネット部１
２、入射管１４および出射管１５，１６を含む。入射管
１４は加速管２と一直線上に設けられる。出射管１５
は、マグネット部１２を介して入射管１４と一直線上に
設けられ、その終端は透明板１７で閉蓋される。出射管
１６は、マグネット部１１を介して入射管１４および出
射管１５に対し所定の角度θだけ偏向して設けられる。
入射管１４と出射管１５，１６は、マグネット部１２内
で互いに導通している。また、マグネット部１２の側面
にはマグネット部１２の中心点（入射管１４および出射
管１５，１６の中心軸の交点）Ｏに対面して窓１３が設
けられている。
２、入射管１４および出射管１５，１６を含む。入射管
１４は加速管２と一直線上に設けられる。出射管１５
は、マグネット部１２を介して入射管１４と一直線上に
設けられ、その終端は透明板１７で閉蓋される。出射管
１６は、マグネット部１１を介して入射管１４および出
射管１５に対し所定の角度θだけ偏向して設けられる。
入射管１４と出射管１５，１６は、マグネット部１２内
で互いに導通している。また、マグネット部１２の側面
にはマグネット部１２の中心点（入射管１４および出射
管１５，１６の中心軸の交点）Ｏに対面して窓１３が設
けられている。
【００２８】レーザ装置１８は、透明板１７に対向して
設けられ、その光軸は加速管２、入射管１４および出射
管１５の中心軸に合わせられる。波長測定器１９は、窓
１３を介してマグネット部１１の中心点Ｏに対向して設
けられる。ビーム電流測定器２０は、出射管１６の終端
に設けられ、真空配管２１を介して図示しないシンクロ
トロン放射光装置に接続される。
設けられ、その光軸は加速管２、入射管１４および出射
管１５の中心軸に合わせられる。波長測定器１９は、窓
１３を介してマグネット部１１の中心点Ｏに対向して設
けられる。ビーム電流測定器２０は、出射管１６の終端
に設けられ、真空配管２１を介して図示しないシンクロ
トロン放射光装置に接続される。
【００２９】マグネット部１１における電子ビーム３１
の偏向角度θは、マグネット部１１に供給される励磁電
流Ｉｍａｇと電子ビーム３１のエネルギＥで決まる。た
とえば励磁電流Ｉｍａｇを大きくすれば偏向角度θも大
きくなり、電子ビーム３１のエネルギＥが大きくなると
偏向角度θは小さくなる。電子ビーム３１のエネルギＥ
およびビーム電流ｉを一定に保って励磁電流Ｉｍａｇを
掃引する（小さい値から大きい値に変化させる）と、励
磁電流Ｉｍａｇがある値のときにビーム電流測定器２０
における測定値が最大になる。このときの励磁電流Ｉｍ
ａｇとビーム電流ｉから電子ビーム３１のエネルギＥを
求めることができる。
の偏向角度θは、マグネット部１１に供給される励磁電
流Ｉｍａｇと電子ビーム３１のエネルギＥで決まる。た
とえば励磁電流Ｉｍａｇを大きくすれば偏向角度θも大
きくなり、電子ビーム３１のエネルギＥが大きくなると
偏向角度θは小さくなる。電子ビーム３１のエネルギＥ
およびビーム電流ｉを一定に保って励磁電流Ｉｍａｇを
掃引する（小さい値から大きい値に変化させる）と、励
磁電流Ｉｍａｇがある値のときにビーム電流測定器２０
における測定値が最大になる。このときの励磁電流Ｉｍ
ａｇとビーム電流ｉから電子ビーム３１のエネルギＥを
求めることができる。
【００３０】また、電子ビーム３１にレーザ光３３を照
射すると、コンプトン効果により電子ビーム３１のエネ
ルギＥに応じた波長の散乱光３４が発生することが知ら
れている。偏向マグネット１１により電子ビーム３１を
出射管１６の方向に偏向させておき、レーザ装置１８か
らレーザ光３３を出射すると、マグネット部１２の中心
点Ｏの近傍で散乱光３４が発生する。散乱光３４の一部
は窓１３を介して波長測定器１９に入射する。この散乱
光３４の波長を波長測定器１９によって測定することに
より、その波長から電子ビーム３１のエネルギＥを求め
ることができる。
射すると、コンプトン効果により電子ビーム３１のエネ
ルギＥに応じた波長の散乱光３４が発生することが知ら
れている。偏向マグネット１１により電子ビーム３１を
出射管１６の方向に偏向させておき、レーザ装置１８か
らレーザ光３３を出射すると、マグネット部１２の中心
点Ｏの近傍で散乱光３４が発生する。散乱光３４の一部
は窓１３を介して波長測定器１９に入射する。この散乱
光３４の波長を波長測定器１９によって測定することに
より、その波長から電子ビーム３１のエネルギＥを求め
ることができる。
【００３１】演算器５は、ビームエネルギ測定装置４で
測定された電子ビーム３１のエネルギＥの測定値と設定
値の差ΔＥを演算し、電子ビーム３１の電流値ｉをΔｉ
＝−ΔＥ／Ｂだけ変化させることを電子銃制御装置に指
令する。
測定された電子ビーム３１のエネルギＥの測定値と設定
値の差ΔＥを演算し、電子ビーム３１の電流値ｉをΔｉ
＝−ΔＥ／Ｂだけ変化させることを電子銃制御装置に指
令する。
【００３２】電子銃制御装置６は、図４に示すように、
制御部２２、ヒータ電源２３、グリッドパルサ２４およ
び電子銃電源２５を含む。制御部２２は、演算器５から
のビーム電流ｉをΔｉだけ変化させる旨の指令を受け、
この指令に応じた制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ
ヒータ電源２３、グリッドパルサ２４および電子銃電源
２５に出力する。ヒータ電源２３は、制御信号Ｓ１に応
じたヒータ電流Ｉｈを電子銃１のカソードヒータ７に供
給する。グリッドパルサ２４は、制御信号Ｓ２に応じた
値のグリッド電圧Ｖｇｃを電子銃１のグリッド９にパル
ス的に印加する。電子銃電源２５は、制御信号Ｓ３に応
じた電圧のアノード電圧Ｖｐｃを電子銃１のアノード１
０に印加する。
制御部２２、ヒータ電源２３、グリッドパルサ２４およ
び電子銃電源２５を含む。制御部２２は、演算器５から
のビーム電流ｉをΔｉだけ変化させる旨の指令を受け、
この指令に応じた制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ
ヒータ電源２３、グリッドパルサ２４および電子銃電源
２５に出力する。ヒータ電源２３は、制御信号Ｓ１に応
じたヒータ電流Ｉｈを電子銃１のカソードヒータ７に供
給する。グリッドパルサ２４は、制御信号Ｓ２に応じた
値のグリッド電圧Ｖｇｃを電子銃１のグリッド９にパル
ス的に印加する。電子銃電源２５は、制御信号Ｓ３に応
じた電圧のアノード電圧Ｖｐｃを電子銃１のアノード１
０に印加する。
【００３３】電子銃制御装置６による電子銃１の制御方
法としては２つの方法が挙げられる。
法としては２つの方法が挙げられる。
【００３４】第１の方法は、電子銃１を空間電荷制限の
状態で動作させた上で、グリッド電圧Ｖｇｃを制御する
方法である。電子銃１においてグリッド電圧Ｖｇｃおよ
びアノード電圧Ｖｐｃを一定に保ったままヒータ電流Ｉ
ｈを増加させカソード８の温度Ｔｃを増加させていく
と、電子ビーム３１の電流値ｉはカソード温度Ｔｃとと
もに増加するが、カソード温度Ｔｃがある値を越えると
ビーム電流ｉはもはや増加しなくなり一定値に飽和す
る。このビーム電流ｉが飽和したときの条件（Ｉｈ，Ｖ
ｇｃ，Ｖｐｃ）を空間電荷制限の条件という。
状態で動作させた上で、グリッド電圧Ｖｇｃを制御する
方法である。電子銃１においてグリッド電圧Ｖｇｃおよ
びアノード電圧Ｖｐｃを一定に保ったままヒータ電流Ｉ
ｈを増加させカソード８の温度Ｔｃを増加させていく
と、電子ビーム３１の電流値ｉはカソード温度Ｔｃとと
もに増加するが、カソード温度Ｔｃがある値を越えると
ビーム電流ｉはもはや増加しなくなり一定値に飽和す
る。このビーム電流ｉが飽和したときの条件（Ｉｈ，Ｖ
ｇｃ，Ｖｐｃ）を空間電荷制限の条件という。
【００３５】この方法においては、制御部２２は、空間
電荷制限の条件を満たすようなヒータ電流Ｉｈ、グリッ
ド電圧Ｖｇｃおよびアノード電圧Ｖｐｃが出力されるよ
うに制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を出力し、ビーム電流ｉ
を変化させる必要がある場合は、制御信号Ｓ１，Ｓ３を
一定に保ったまま制御信号Ｓ２のみを変化させてグリッ
ド電圧Ｖｇｃを変化させる。
電荷制限の条件を満たすようなヒータ電流Ｉｈ、グリッ
ド電圧Ｖｇｃおよびアノード電圧Ｖｐｃが出力されるよ
うに制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を出力し、ビーム電流ｉ
を変化させる必要がある場合は、制御信号Ｓ１，Ｓ３を
一定に保ったまま制御信号Ｓ２のみを変化させてグリッ
ド電圧Ｖｇｃを変化させる。
【００３６】第２の方法は、電子銃１を温度制限の条件
で動作させた上で、ヒータ電流Ｉｈを制御する方法であ
る。電子銃１においてカソード温度Ｔｃおよびグリッド
電圧Ｖｇｃを一定に保ったままアノード電圧Ｖｐｃを増
加させていくと、ビーム電流ｉはアノード電圧Ｖｐｃと
ともに増加するが、アノード電圧Ｖｐｃがある値を越え
るとビーム電流ｉはもはや増加しなくなり一定値に飽和
する。このビーム電流ｉが飽和したときの条件（Ｉｈ，
Ｖｇｃ，Ｖｐｃ）を温度制限の条件という。
で動作させた上で、ヒータ電流Ｉｈを制御する方法であ
る。電子銃１においてカソード温度Ｔｃおよびグリッド
電圧Ｖｇｃを一定に保ったままアノード電圧Ｖｐｃを増
加させていくと、ビーム電流ｉはアノード電圧Ｖｐｃと
ともに増加するが、アノード電圧Ｖｐｃがある値を越え
るとビーム電流ｉはもはや増加しなくなり一定値に飽和
する。このビーム電流ｉが飽和したときの条件（Ｉｈ，
Ｖｇｃ，Ｖｐｃ）を温度制限の条件という。
【００３７】この方法においては、制御部２２は、温度
制限の条件を満たすようなヒータ電流Ｉｈ、グリッド電
圧Ｖｇｃおよびアノード電圧Ｖｐｃが出力されるように
制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を出力し、ビーム電流ｉを変
化させる必要がある場合は、制御信号Ｓ２，Ｓ３を一定
に保ったまま制御信号Ｓ１のみを変化させてヒータ電流
Ｉｈを変化させる。
制限の条件を満たすようなヒータ電流Ｉｈ、グリッド電
圧Ｖｇｃおよびアノード電圧Ｖｐｃが出力されるように
制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を出力し、ビーム電流ｉを変
化させる必要がある場合は、制御信号Ｓ２，Ｓ３を一定
に保ったまま制御信号Ｓ１のみを変化させてヒータ電流
Ｉｈを変化させる。
【００３８】次に、図１〜図４を参照して、この電子線
形加速器の動作例を説明する。まず、電子銃１、加速器
２、クライストロン３およびビームエネルギ測定装置３
の内部を高真空（１×１０-8Ｔｏｏｒ程度）に排気す
る。次に、クライストロン３から加速管２にマイクロ波
３２を供給し、加速管２内に電子ビーム３１を加速する
ための電場を形成する。また、偏向マグネット１１に励
磁電流Ｉｍａｇを通電し、電子ビーム３１を偏向するた
めの磁場を形成する。
形加速器の動作例を説明する。まず、電子銃１、加速器
２、クライストロン３およびビームエネルギ測定装置３
の内部を高真空（１×１０-8Ｔｏｏｒ程度）に排気す
る。次に、クライストロン３から加速管２にマイクロ波
３２を供給し、加速管２内に電子ビーム３１を加速する
ための電場を形成する。また、偏向マグネット１１に励
磁電流Ｉｍａｇを通電し、電子ビーム３１を偏向するた
めの磁場を形成する。
【００３９】次いで、電子銃制御装置６により電子銃１
をたとえば空間電荷制限の条件で動作させ、電子銃１か
ら電子ビーム３１を出射させる。電子銃１から出射され
た低エネルギの電子ビーム３１は、加速管２内に形成さ
れた加速電場により所定のエネルギＥに加速され、加速
管２から出射される。
をたとえば空間電荷制限の条件で動作させ、電子銃１か
ら電子ビーム３１を出射させる。電子銃１から出射され
た低エネルギの電子ビーム３１は、加速管２内に形成さ
れた加速電場により所定のエネルギＥに加速され、加速
管２から出射される。
【００４０】加速管２から出射された電子ビーム３１
は、入射管１４を介してマグネット部１２に入射され
る。マグネット部１２に入射された電子ビーム３１は磁
場により所定の角度θだけ偏向されて出射管１６に出射
され、さらにビーム電流測定器２０および真空配管２１
を介してシンクロトロン放射光装置に入射される。
は、入射管１４を介してマグネット部１２に入射され
る。マグネット部１２に入射された電子ビーム３１は磁
場により所定の角度θだけ偏向されて出射管１６に出射
され、さらにビーム電流測定器２０および真空配管２１
を介してシンクロトロン放射光装置に入射される。
【００４１】また、レーザ装置１８からレーザ光３３が
出射され、加速管２から出射された電子ビーム３１にレ
ーザ光３３が正面から照射される。これにより電子ビー
ム３１のエネルギＥに応じた波長の散乱光３４が発生す
る。散乱光３４の一部はマグネット部１２の側面の窓１
３を介して波長測定器１４に入射する。
出射され、加速管２から出射された電子ビーム３１にレ
ーザ光３３が正面から照射される。これにより電子ビー
ム３１のエネルギＥに応じた波長の散乱光３４が発生す
る。散乱光３４の一部はマグネット部１２の側面の窓１
３を介して波長測定器１４に入射する。
【００４２】演算器５は、波長測定器１９の出力から電
子ビーム３１のエネルギＥを演算し、エネルギＥの設定
値と測定値の差ΔＥを演算し、さらにΔｉ＝−ΔＥ／Ｂ
を演算する。また、演算器５は、演算したΔｉに応じた
信号を電子銃制御装置６に出力する。
子ビーム３１のエネルギＥを演算し、エネルギＥの設定
値と測定値の差ΔＥを演算し、さらにΔｉ＝−ΔＥ／Ｂ
を演算する。また、演算器５は、演算したΔｉに応じた
信号を電子銃制御装置６に出力する。
【００４３】電子銃制御装置６の制御部２２は、演算器
５からの信号を受け、それに応じた制御信号Ｓ２をグリ
ッドパルサ２４に出力する。グリッドパルサ２４は、制
御信号Ｓ２に応じた電圧のグリッド電圧Ｖｇｃを電子銃
１のグリッド９にパルス的に印加する。これにより、ビ
ーム電流ｉがΔｉだけ変化し、電子ビーム３１のエネル
ギＥは設定値に保たれる。
５からの信号を受け、それに応じた制御信号Ｓ２をグリ
ッドパルサ２４に出力する。グリッドパルサ２４は、制
御信号Ｓ２に応じた電圧のグリッド電圧Ｖｇｃを電子銃
１のグリッド９にパルス的に印加する。これにより、ビ
ーム電流ｉがΔｉだけ変化し、電子ビーム３１のエネル
ギＥは設定値に保たれる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電子
ビームのエネルギを測定し、測定結果に応じて電子ビー
ムの電流値を制御するので、電子ビームのエネルギを一
定に保つように電子ビームの電流値を制御することがで
き、エネルギが安定した電子ビームを出射できる。
ビームのエネルギを測定し、測定結果に応じて電子ビー
ムの電流値を制御するので、電子ビームのエネルギを一
定に保つように電子ビームの電流値を制御することがで
き、エネルギが安定した電子ビームを出射できる。
【００４５】また、電子銃として、カソード、アノード
およびグリッドを含む３極管構造のものを使用すれば、
電子ビームの電流値を容易に制御できる。
およびグリッドを含む３極管構造のものを使用すれば、
電子ビームの電流値を容易に制御できる。
【００４６】特に、３極管構造の電子銃を空間電荷制限
の条件で動作させグリッドとカソードの間の電圧を制御
すれば、電子ビームの電流値を容易かつ安定に制御でき
る。３極管構造の電子銃を温度制限の条件で動作させカ
ソードの温度を制御しても同様である。
の条件で動作させグリッドとカソードの間の電圧を制御
すれば、電子ビームの電流値を容易かつ安定に制御でき
る。３極管構造の電子銃を温度制限の条件で動作させカ
ソードの温度を制御しても同様である。
【００４７】また、レーザ装置によって電子ビームにレ
ーザ光を照射し、電子ビームのエネルギに応じて発生し
た散乱光の波長を波長測定器により測定すれば、電子ビ
ームのエネルギを容易に測定できる。
ーザ光を照射し、電子ビームのエネルギに応じて発生し
た散乱光の波長を波長測定器により測定すれば、電子ビ
ームのエネルギを容易に測定できる。
【００４８】また、電子ビームの進行方向をビームエネ
ルギと励磁電流に応じた角度だけ偏向させるための偏向
マグネットを設けるとともに、電子ビームの進行方向か
ら所定の角度だけ偏向した位置にビーム電流測定器を設
け、偏向マグネットの励磁電流を掃引すれば、ビーム電
流測定器による測定値が最大になったときの励磁電流か
らビームエネルギを容易に求められる。
ルギと励磁電流に応じた角度だけ偏向させるための偏向
マグネットを設けるとともに、電子ビームの進行方向か
ら所定の角度だけ偏向した位置にビーム電流測定器を設
け、偏向マグネットの励磁電流を掃引すれば、ビーム電
流測定器による測定値が最大になったときの励磁電流か
らビームエネルギを容易に求められる。
【図１】この発明の一実施例による電子線形加速器の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した電子線形加速器の電子銃の構成を
示す一部省略した断面図である。
示す一部省略した断面図である。
【図３】図１に示した電子線形加速器のビームエネルギ
測定装置の構成を示す一部破断した平面図である。
測定装置の構成を示す一部破断した平面図である。
【図４】図１に示した電子線形加速器の電子銃制御装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の電子線形加速器の構成を示すブロック図
である。
である。
１ 電子銃 ２ 加速管 ３ クライストロン ４ ビームエネルギ測定装置 ５ 演算器 ６ 電子銃制御装置 ７ カソードヒータ ８ カソード ９ グリッド １０ アノード １１ 偏向マグネット １８ レーザ装置 １９ 波長測定器 ２０ ビーム電流測定器 ２２ 制御部 ２３ ヒータ電源 ２４ グリッドパルサ ２５ 電子銃電源 ３１ 電子ビーム ３２ マイクロ波 ３３ レーザ光 ３４ 散乱光
Claims (7)
- 【請求項１】 電子ビームを出射する電子銃と、 前記電子銃から出射された電子ビームを所定のエネルギ
に加速するための加速管と、 前記加速管から出射された電子ビームのエネルギを測定
する測定手段と、 前記測定手段の測定結果に応じて前記電子銃から出射さ
れる電子ビームの電流値を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする、電子線形加速器。 - 【請求項２】 前記電子銃は、 その温度に応じた量の熱電子を放出するカソードと、 前記カソードに対向して設けられ、前記カソードから放
出された熱電子を集束し前記電子ビームとして出射させ
るアノードと、 前記カソードと前記アノードの間に設けられ、前記電子
ビームの電流値を制御するためのグリッドとを含むこと
を特徴とする、請求項１に記載の電子線形加速器。 - 【請求項３】 前記制御手段は、前記カソードの温度を
上げても前記電子ビームの電流値が増加しない空間電荷
制限の条件で前記電子銃を動作させ、かつ前記測定手段
の測定結果に応じて前記グリッドと前記カソードの間の
電圧を制御することを特徴とする、請求項２に記載の電
子線形加速器。 - 【請求項４】 前記制御手段は、前記アノードと前記カ
ソードの間の電圧を上げても前記電子ビームの電流値が
増加しない温度制限の条件で前記電子銃を動作させ、か
つ前記測定手段の測定結果に応じて前記カソードの温度
を制御することを特徴とする、請求項２に記載の電子線
形加速器。 - 【請求項５】 前記測定手段は、 前記加速管から出射された電子ビームにレーザ光を照射
し、その電子ビームのエネルギに応じた波長の散乱光を
生じさせるためのレーザ装置と、 前記散乱光の波長を測定するための波長測定器とを含む
ことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載
の電子線形加速器。 - 【請求項６】 前記測定手段は、 前記加速管から出射された電子ビームの進行方向を、そ
の励磁電流と前記電子ビームのエネルギに応じた角度だ
け偏向させるための偏向マグネットと、 前記加速管から出射される電子ビームの進行方向から所
定の角度だけ偏向した位置に設けられ、その位置を通過
する電子ビームの電流値を測定するためのビーム電流測
定器とを含むことを特徴とする、請求項１ないし４のい
ずれかに記載の電子線形加速器。 - 【請求項７】 電子ビームを出射する電子銃と、該電子
銃から出射された電子ビームを所定のエネルギに加速す
るための加速管とを備えた電子線形加速器において、前
記加速管から出射される電子ビームのエネルギを安定化
させる方法であって、 前記加速管から出射された電子ビームのエネルギを測定
し、その測定結果に応じて前記電子銃から出射される電
子ビームの電流値を制御することを特徴とする、電子線
形加速器のエネルギ安定化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153697A JPH0822786A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 電子線形加速器およびそのエネルギ安定化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153697A JPH0822786A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 電子線形加速器およびそのエネルギ安定化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0822786A true JPH0822786A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=15568151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6153697A Withdrawn JPH0822786A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 電子線形加速器およびそのエネルギ安定化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822786A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990038674A (ko) * | 1997-11-06 | 1999-06-05 | 이해규 | 전자 가속기 제어방법 |
| WO2012119786A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Elekta Ab (Publ) | Electron source for linear accelerators |
| US8569979B2 (en) | 2010-04-26 | 2013-10-29 | Quan Japan Co., Ltd. | Charged particle accelerator and charged particle acceleration method |
| CN109922593A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 电子能量阈值在线监控辐射安全联锁系统装置 |
| CN113078039A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 电子枪装置以及医用直线加速器 |
-
1994
- 1994-07-05 JP JP6153697A patent/JPH0822786A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990038674A (ko) * | 1997-11-06 | 1999-06-05 | 이해규 | 전자 가속기 제어방법 |
| US8569979B2 (en) | 2010-04-26 | 2013-10-29 | Quan Japan Co., Ltd. | Charged particle accelerator and charged particle acceleration method |
| KR101325244B1 (ko) * | 2010-04-26 | 2013-11-04 | 가부시키가이샤 콴 재팬 | 하전입자 가속기 및 하전입자의 가속 방법 |
| WO2012119786A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Elekta Ab (Publ) | Electron source for linear accelerators |
| US20120229024A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Elekta Ab (Publ) | Electron source for linear accelerators |
| CN103535119A (zh) * | 2011-03-10 | 2014-01-22 | 伊利克塔股份有限公司 | 用于直线加速器的电子源 |
| CN103535119B (zh) * | 2011-03-10 | 2016-10-26 | 伊利克塔股份有限公司 | 用于直线加速器的电子源 |
| CN109922593A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 电子能量阈值在线监控辐射安全联锁系统装置 |
| CN109922593B (zh) * | 2017-12-13 | 2024-05-14 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 电子能量阈值在线监控辐射安全联锁系统装置 |
| CN113078039A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 电子枪装置以及医用直线加速器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |