JPH08288100A - 小型荷電粒子加速装置 - Google Patents
小型荷電粒子加速装置Info
- Publication number
- JPH08288100A JPH08288100A JP8409695A JP8409695A JPH08288100A JP H08288100 A JPH08288100 A JP H08288100A JP 8409695 A JP8409695 A JP 8409695A JP 8409695 A JP8409695 A JP 8409695A JP H08288100 A JPH08288100 A JP H08288100A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- charged particle
- electromagnet
- particle beam
- small
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】全体として簡素化した断熱構造と高い保守性を
有し、さらに高い真空度の到達力と排気速度を持った真
空ダクトを有する小型荷電粒子加速装置を提供する。 【構成】荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダクト
と、荷電粒子ビームを加速させる超伝導高周波加速装置
と、荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏向電磁石と、
荷電粒子ビームを収束させる超伝導収束電磁石とを備え
て構成される小型荷電粒子加速装置において、真空ダク
ト全周と、超伝導高周波加速装置、超伝導偏向電磁石、
および超伝導収束電磁石を含む全ての超伝導機器とを、
同一の断熱容器の内部に収納する。
有し、さらに高い真空度の到達力と排気速度を持った真
空ダクトを有する小型荷電粒子加速装置を提供する。 【構成】荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダクト
と、荷電粒子ビームを加速させる超伝導高周波加速装置
と、荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏向電磁石と、
荷電粒子ビームを収束させる超伝導収束電磁石とを備え
て構成される小型荷電粒子加速装置において、真空ダク
ト全周と、超伝導高周波加速装置、超伝導偏向電磁石、
および超伝導収束電磁石を含む全ての超伝導機器とを、
同一の断熱容器の内部に収納する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばＳＯＲ装置や、
医療用に使用される荷電粒子加速もしくは蓄積リング装
置に係り、特に構造が簡単でコンパクトな小型荷電粒子
加速装置に関するものである。
医療用に使用される荷電粒子加速もしくは蓄積リング装
置に係り、特に構造が簡単でコンパクトな小型荷電粒子
加速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は、この種の小型荷電粒子加速装置
の構成例を示す模式図である。すなわち、図５におい
て、小型荷電粒子加速装置は、荷電粒子ビームの通路を
形成する真空ダクト１と、上記荷電粒子ビームを加速さ
せる超伝導高周波加速装置２と、上記荷電粒子ビームを
偏向させる超伝導偏向電磁石３と、上記荷電粒子ビーム
を収束させる超伝導収束電磁石４とから成っている。
の構成例を示す模式図である。すなわち、図５におい
て、小型荷電粒子加速装置は、荷電粒子ビームの通路を
形成する真空ダクト１と、上記荷電粒子ビームを加速さ
せる超伝導高周波加速装置２と、上記荷電粒子ビームを
偏向させる超伝導偏向電磁石３と、上記荷電粒子ビーム
を収束させる超伝導収束電磁石４とから成っている。
【０００３】また、構成機器のうちの超伝導高周波加速
装置２、超伝導偏向電磁石３、および超伝導収束電磁石
４を含む超伝導機器は、それぞれ独立した断熱容器５内
に収納されている。
装置２、超伝導偏向電磁石３、および超伝導収束電磁石
４を含む超伝導機器は、それぞれ独立した断熱容器５内
に収納されている。
【０００４】図６は、図５の小型荷電粒子加速装置にお
けるＢ−Ｂ断面図である。すなわち、図６において、荷
電粒子ビームの通る真空ダクト１と超伝導コイル６は、
液体ヘリウムに浸漬冷却されている。液体ヘリウムは、
低温冷媒流路用配管７に収納されている。
けるＢ−Ｂ断面図である。すなわち、図６において、荷
電粒子ビームの通る真空ダクト１と超伝導コイル６は、
液体ヘリウムに浸漬冷却されている。液体ヘリウムは、
低温冷媒流路用配管７に収納されている。
【０００５】また、液体ヘリウムは、気相と液相との２
相混合であり、超伝導コイル６が気相領域に出ないよう
に、低温冷媒流路用配管７は気相の量が考慮されてい
る。さらに、低温冷媒流路用配管７の周りは、輻射シー
ルド８、および断熱容器５で覆われている。
相混合であり、超伝導コイル６が気相領域に出ないよう
に、低温冷媒流路用配管７は気相の量が考慮されてい
る。さらに、低温冷媒流路用配管７の周りは、輻射シー
ルド８、および断熱容器５で覆われている。
【０００６】一方、超伝導偏向電磁石３、および超伝導
収束電磁石４を含む電磁石部は、他の機器に磁気的な影
響を与えないように磁気シールド９を有している。ま
た、真空ダクト１は、荷電粒子ビームの散乱による減衰
を防止するために高真空状態を維持しており、そのため
排気ポンプ等を有している。
収束電磁石４を含む電磁石部は、他の機器に磁気的な影
響を与えないように磁気シールド９を有している。ま
た、真空ダクト１は、荷電粒子ビームの散乱による減衰
を防止するために高真空状態を維持しており、そのため
排気ポンプ等を有している。
【０００７】しかしながら、上述したような構成の小型
荷電粒子加速装置においては、次のような問題がある。
すなわち、超伝導高周波加速装置２、超伝導偏向電磁石
３、および超伝導収束電磁石４を含む複数の超伝導機器
を使用する場合、各種機器が独立した断熱容器５を有し
ているため、加速器全体としての断熱構造、および保守
が複雑になるという問題がある。
荷電粒子加速装置においては、次のような問題がある。
すなわち、超伝導高周波加速装置２、超伝導偏向電磁石
３、および超伝導収束電磁石４を含む複数の超伝導機器
を使用する場合、各種機器が独立した断熱容器５を有し
ているため、加速器全体としての断熱構造、および保守
が複雑になるという問題がある。
【０００８】一方、超伝導偏向電磁石３、および超伝導
収束電磁石４を含む電磁石部の磁気シールド９は、その
材料として通常、鉄系の材料が使用されるが、低温にお
いてぜい性があるため、構造材としての機能を兼ねるこ
とはない。
収束電磁石４を含む電磁石部の磁気シールド９は、その
材料として通常、鉄系の材料が使用されるが、低温にお
いてぜい性があるため、構造材としての機能を兼ねるこ
とはない。
【０００９】また、それぞれの断熱容器５は、２相流に
よる浸漬冷却のため、液体、気体の２相混合の冷媒を処
理する機能を有していなければならず、超伝導機器の冷
却空間が大きくなり、それに伴って輻射シールド８、そ
の他の断熱空間や、磁気シールド９が大きくなるという
問題がある。
よる浸漬冷却のため、液体、気体の２相混合の冷媒を処
理する機能を有していなければならず、超伝導機器の冷
却空間が大きくなり、それに伴って輻射シールド８、そ
の他の断熱空間や、磁気シールド９が大きくなるという
問題がある。
【００１０】さらに、２相混合の液体ヘリウムを圧送し
て冷却する方法は、冷媒を通過させる低温冷媒流路用配
管７内の圧力損失が大きくなり過ぎたり、気相の液体ヘ
リウムへの超伝導コイル６の露出によって冷却機能が劣
化する可能性があるという問題がある。
て冷却する方法は、冷媒を通過させる低温冷媒流路用配
管７内の圧力損失が大きくなり過ぎたり、気相の液体ヘ
リウムへの超伝導コイル６の露出によって冷却機能が劣
化する可能性があるという問題がある。
【００１１】さらにまた、真空ダクト１は、常温、もし
くは超伝導装置を通過する箇所のみ低温としているた
め、全体を冷却する場合よりも、到達できる真空度、お
よび排気速度が高くならない。
くは超伝導装置を通過する箇所のみ低温としているた
め、全体を冷却する場合よりも、到達できる真空度、お
よび排気速度が高くならない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
小型荷電粒子加速装置においては、断熱構造、および保
守が複雑になる、輻射シールドや磁気シールドが大きく
なる、冷却機能が劣化する可能性がある、到達できる真
空度、および排気速度が高くならないという問題があっ
た。
小型荷電粒子加速装置においては、断熱構造、および保
守が複雑になる、輻射シールドや磁気シールドが大きく
なる、冷却機能が劣化する可能性がある、到達できる真
空度、および排気速度が高くならないという問題があっ
た。
【００１３】本発明の第１の目的は、全体として簡素化
した断熱構造と高い保守性を有し、さらに高い真空度の
到達力と排気速度を持った真空ダクトを有する小型荷電
粒子加速装置を提供することにある。
した断熱構造と高い保守性を有し、さらに高い真空度の
到達力と排気速度を持った真空ダクトを有する小型荷電
粒子加速装置を提供することにある。
【００１４】また、本発明の第２の目的は、構造の簡単
でコンパクトな超伝導磁気シールド付きの断熱容器を有
する小型荷電粒子加速装置を提供することにある。さら
に、本発明の第３の目的は、単層流のため取扱いが容易
で、冷却能力が大きく、圧送する場合の圧力損失が小さ
く、コンパクトな断熱容器を有する超伝導機器を有する
小型荷電粒子加速装置を提供することにある。
でコンパクトな超伝導磁気シールド付きの断熱容器を有
する小型荷電粒子加速装置を提供することにある。さら
に、本発明の第３の目的は、単層流のため取扱いが容易
で、冷却能力が大きく、圧送する場合の圧力損失が小さ
く、コンパクトな断熱容器を有する超伝導機器を有する
小型荷電粒子加速装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】荷電粒子ビームの通路を
形成する真空ダクトと、荷電粒子ビームを加速させる超
伝導高周波加速装置と、荷電粒子ビームを偏向させる超
伝導偏向電磁石と、荷電粒子ビームを収束させる超伝導
収束電磁石とを備えて構成される小型荷電粒子加速装置
において、まず、上記第１の目的を達成するために、請
求項１に対応する発明では、真空ダクト全周と、超伝導
高周波加速装置、超伝導偏向電磁石、および超伝導収束
電磁石を含む全ての超伝導機器とを、同一の断熱容器の
内部に収納して成る。
形成する真空ダクトと、荷電粒子ビームを加速させる超
伝導高周波加速装置と、荷電粒子ビームを偏向させる超
伝導偏向電磁石と、荷電粒子ビームを収束させる超伝導
収束電磁石とを備えて構成される小型荷電粒子加速装置
において、まず、上記第１の目的を達成するために、請
求項１に対応する発明では、真空ダクト全周と、超伝導
高周波加速装置、超伝導偏向電磁石、および超伝導収束
電磁石を含む全ての超伝導機器とを、同一の断熱容器の
内部に収納して成る。
【００１６】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項２に対応する発明では、超伝導偏向電磁石、およ
び超伝導収束電磁石を含む電磁石部の磁気シールドを超
伝導材料にて構成し、かつ当該磁気シールドは低温冷媒
流路用配管を兼ねるようにする。
請求項２に対応する発明では、超伝導偏向電磁石、およ
び超伝導収束電磁石を含む電磁石部の磁気シールドを超
伝導材料にて構成し、かつ当該磁気シールドは低温冷媒
流路用配管を兼ねるようにする。
【００１７】さらに、上記第２の目的を達成するため
に、請求項３に対応する発明では、超伝導偏向電磁石、
および超伝導収束電磁石を含む電磁石部の磁気シールド
を超伝導材料にて構成し、かつ当該磁気シールドは断熱
機器の輻射シールドを兼ねるようにする。
に、請求項３に対応する発明では、超伝導偏向電磁石、
および超伝導収束電磁石を含む電磁石部の磁気シールド
を超伝導材料にて構成し、かつ当該磁気シールドは断熱
機器の輻射シールドを兼ねるようにする。
【００１８】さらにまた、上記第３の目的を達成するた
めに、請求項４に対応する発明では、超伝導高周波加速
装置、超伝導偏向電磁石、および超伝導収束電磁石を含
む全ての超伝導機器を、超臨界状態の低温流体冷媒にて
冷却するようにする。
めに、請求項４に対応する発明では、超伝導高周波加速
装置、超伝導偏向電磁石、および超伝導収束電磁石を含
む全ての超伝導機器を、超臨界状態の低温流体冷媒にて
冷却するようにする。
【００１９】
【作用】従って、まず、請求項１に対応する発明の小型
荷電粒子加速装置においては、真空ダクト全周と、全て
の超伝導機器とを同一の断熱容器の中に収納することに
より、全体として簡素化した断熱構造と高い保守性を有
し、さらに高い真空度の到達力と排気速度を持った真空
ダクトを有する小型荷電粒子加速装置を得ることができ
る。
荷電粒子加速装置においては、真空ダクト全周と、全て
の超伝導機器とを同一の断熱容器の中に収納することに
より、全体として簡素化した断熱構造と高い保守性を有
し、さらに高い真空度の到達力と排気速度を持った真空
ダクトを有する小型荷電粒子加速装置を得ることができ
る。
【００２０】また、請求項２に対応する発明の小型荷電
粒子加速装置においては、電磁石部の超伝導磁気シール
ドと低温冷媒流路用配管を兼ねることにより、構造の簡
単な断熱構造を有する小型荷電粒子加速装置を得ること
ができる。
粒子加速装置においては、電磁石部の超伝導磁気シール
ドと低温冷媒流路用配管を兼ねることにより、構造の簡
単な断熱構造を有する小型荷電粒子加速装置を得ること
ができる。
【００２１】さらに、請求項３に対応する発明の小型荷
電粒子加速装置においては、電磁石部の超伝導磁気シー
ルドと輻射シールドを兼ねることにより、構造の簡単な
断熱構造を有する小型荷電粒子加速装置を得ることがで
きる。
電粒子加速装置においては、電磁石部の超伝導磁気シー
ルドと輻射シールドを兼ねることにより、構造の簡単な
断熱構造を有する小型荷電粒子加速装置を得ることがで
きる。
【００２２】さらにまた、請求項４に対応する発明の小
型荷電粒子加速装置においては、超伝導機器を超臨界状
態の低温流体冷媒で冷却することにより、冷媒圧送系の
圧力損失が小さく、コンパクトな断熱構造を有する小型
荷電粒子加速装置を得ることができる。
型荷電粒子加速装置においては、超伝導機器を超臨界状
態の低温流体冷媒で冷却することにより、冷媒圧送系の
圧力損失が小さく、コンパクトな断熱構造を有する小型
荷電粒子加速装置を得ることができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。 （第１の実施例）図１は、本実施例による小型荷電粒子
加速装置の構成例を示す模式図であり、図５および図６
と同一要素には同一符号を付して示している。
て詳細に説明する。 （第１の実施例）図１は、本実施例による小型荷電粒子
加速装置の構成例を示す模式図であり、図５および図６
と同一要素には同一符号を付して示している。
【００２４】図１において、真空ダクト１全周と、超伝
導高周波加速装置２、超伝導偏向電磁石３、および超伝
導収束電磁石４等を含む超伝導機器とは、全て同一の断
熱容器５の中に収納している。
導高周波加速装置２、超伝導偏向電磁石３、および超伝
導収束電磁石４等を含む超伝導機器とは、全て同一の断
熱容器５の中に収納している。
【００２５】また、これらの超伝導機器は、２．３気圧
以上に加圧された超臨界ヘリウムにより、約４Ｋに冷却
しており、超臨界ヘリウムは図示しないヘリウムポンプ
により、リング内と図示しない液化機との間を循環する
ようにしている。
以上に加圧された超臨界ヘリウムにより、約４Ｋに冷却
しており、超臨界ヘリウムは図示しないヘリウムポンプ
により、リング内と図示しない液化機との間を循環する
ようにしている。
【００２６】さらに、真空ダクト１は、リング部全長に
わたって約４Ｋに冷却しており、真空ダクト１内は高真
空状態を維持している。次に、以上のように構成した本
実施例の小型荷電粒子加速装置においては、超伝導機器
が断熱容器５を共用しているため、従来のように個別に
断熱容器を保有する場合に比べて、断熱構造を簡単化す
ることができ、さらに保守性を向上することができる。
わたって約４Ｋに冷却しており、真空ダクト１内は高真
空状態を維持している。次に、以上のように構成した本
実施例の小型荷電粒子加速装置においては、超伝導機器
が断熱容器５を共用しているため、従来のように個別に
断熱容器を保有する場合に比べて、断熱構造を簡単化す
ることができ、さらに保守性を向上することができる。
【００２７】また、超臨界ヘリウムを低温冷媒として使
用していることにより、小型荷電粒子加速装置の冷却回
路内で気体層が生じないため、圧送時の圧力損失が少な
く、気体の回収系も必要がないため、取扱いも容易であ
り、冷却流路にガス空間がないため、断熱容積が小さ
く、全体として装置をコンパクトにすることができる。
用していることにより、小型荷電粒子加速装置の冷却回
路内で気体層が生じないため、圧送時の圧力損失が少な
く、気体の回収系も必要がないため、取扱いも容易であ
り、冷却流路にガス空間がないため、断熱容積が小さ
く、全体として装置をコンパクトにすることができる。
【００２８】さらに、リング状の真空ダクト１は、全周
が極低温となっているため、気体分子が壁面に吸着する
クライオポンプの効果が生じ、真空ダクト１内を真空状
態とする時の高い排気速度と、高い真空度を得ることが
できる。
が極低温となっているため、気体分子が壁面に吸着する
クライオポンプの効果が生じ、真空ダクト１内を真空状
態とする時の高い排気速度と、高い真空度を得ることが
できる。
【００２９】ここで、いま一例として、周長２０ｍ、冷
却流路直径１０ｃｍの真空ダクト１を考えた場合、ｓ：
排気速度ｌ／ｓ、ＷP ：ポンプ確率、ＡP ：冷却流路表
面積ｃｍ2 、ｖ／４：表面排気速度ｌ／ｓｃｍ2 、γ：
再蒸発確率、α：凝縮確率とすると、排気速度は、以下
のように極めて大きな値となる。
却流路直径１０ｃｍの真空ダクト１を考えた場合、ｓ：
排気速度ｌ／ｓ、ＷP ：ポンプ確率、ＡP ：冷却流路表
面積ｃｍ2 、ｖ／４：表面排気速度ｌ／ｓｃｍ2 、γ：
再蒸発確率、α：凝縮確率とすると、排気速度は、以下
のように極めて大きな値となる。
【００３０】
【数１】
【００３１】上述したように、本実施例の小型荷電粒子
加速装置では、真空ダクト１全周と、超伝導高周波加速
装置２、超伝導偏向電磁石３、および超伝導収束電磁石
４等を含む超伝導機器とを、全て同一の断熱容器５の中
に収納するようにしているので、全体としての断熱構造
が簡単な、かつ保守性の良好な加速装置を得ることが可
能となる。
加速装置では、真空ダクト１全周と、超伝導高周波加速
装置２、超伝導偏向電磁石３、および超伝導収束電磁石
４等を含む超伝導機器とを、全て同一の断熱容器５の中
に収納するようにしているので、全体としての断熱構造
が簡単な、かつ保守性の良好な加速装置を得ることが可
能となる。
【００３２】ここで、断熱構造の簡素化は、加速装置の
建設コストを低減させるばかりでなく、故障の発生確率
を低減させ、信頼性の高い加速装置とすることができ
る。さらに、リング状の真空ダクト１の全周を低温に冷
却するようにしているので、高い真空度と排気速度を得
ることが可能となる。
建設コストを低減させるばかりでなく、故障の発生確率
を低減させ、信頼性の高い加速装置とすることができ
る。さらに、リング状の真空ダクト１の全周を低温に冷
却するようにしているので、高い真空度と排気速度を得
ることが可能となる。
【００３３】ここで、高い真空度は、蓄積リングにおい
ては、長寿命の蓄積ビームを得ることができる。また、
高い排気速度は、排気時間の短縮化につながり、加速装
置を効率よく起動することができることになる。
ては、長寿命の蓄積ビームを得ることができる。また、
高い排気速度は、排気時間の短縮化につながり、加速装
置を効率よく起動することができることになる。
【００３４】（第２の実施例）図２は、本実施例による
小型荷電粒子加速装置の構成例を示す断面図（図１のＡ
−Ａ断面図に相当）であり、図１と同一要素には同一符
号を付して示している。
小型荷電粒子加速装置の構成例を示す断面図（図１のＡ
−Ａ断面図に相当）であり、図１と同一要素には同一符
号を付して示している。
【００３５】図２において、超伝導偏向電磁石３のコイ
ルを囲む、超伝導材料であるＮｂＴｉで構成された超伝
導磁気シールド１０は、真空層との境界を構成してお
り、低温冷媒流路用配管、すなわち液体ヘリウムの流路
を兼ねている。
ルを囲む、超伝導材料であるＮｂＴｉで構成された超伝
導磁気シールド１０は、真空層との境界を構成してお
り、低温冷媒流路用配管、すなわち液体ヘリウムの流路
を兼ねている。
【００３６】次に、以上のように構成した本実施例の小
型荷電粒子加速装置においては、超伝導磁気シールド１
０とヘリウム流路用配管が共通となっているため、別々
に保有する場合に比べて、構造を簡易化し、コンパクト
化することができる。
型荷電粒子加速装置においては、超伝導磁気シールド１
０とヘリウム流路用配管が共通となっているため、別々
に保有する場合に比べて、構造を簡易化し、コンパクト
化することができる。
【００３７】上述したように、本実施例の小型荷電粒子
加速装置では、電磁石部の超伝導磁気シールド１０と低
温冷媒流路用配管を兼ねるようにしているので、加速装
置の構造を簡単かつコンパクトにすることが可能とな
る。
加速装置では、電磁石部の超伝導磁気シールド１０と低
温冷媒流路用配管を兼ねるようにしているので、加速装
置の構造を簡単かつコンパクトにすることが可能とな
る。
【００３８】（第３の実施例）図３は、本実施例による
小型荷電粒子加速装置の構成例を示す断面図（図１のＡ
−Ａ断面図に相当）であり、図１と同一要素には同一符
号を付して示している。
小型荷電粒子加速装置の構成例を示す断面図（図１のＡ
−Ａ断面図に相当）であり、図１と同一要素には同一符
号を付して示している。
【００３９】図３において、超伝導材料である酸化物超
伝導体で構成された超伝導磁気シールド１０は、ヘリウ
ムガスにより２０Ｋに冷却しており、同時に外部からの
輻射熱をシールドする輻射シールドを兼ねて構成してい
る。
伝導体で構成された超伝導磁気シールド１０は、ヘリウ
ムガスにより２０Ｋに冷却しており、同時に外部からの
輻射熱をシールドする輻射シールドを兼ねて構成してい
る。
【００４０】次に、以上のように構成した本実施例の小
型荷電粒子加速装置においては、超伝導磁気シールド１
０と輻射シールドが共通となっているため、別々に保有
する場合に比べて、構造を簡易化し、コンパクト化する
ことができる。
型荷電粒子加速装置においては、超伝導磁気シールド１
０と輻射シールドが共通となっているため、別々に保有
する場合に比べて、構造を簡易化し、コンパクト化する
ことができる。
【００４１】上述したように、本実施例の小型荷電粒子
加速装置では、電磁石部の超伝導磁気シールド１０と輻
射シールドを兼ねるようにしているので、加速装置の構
造を簡単かつコンパクトにすることが可能となる。
加速装置では、電磁石部の超伝導磁気シールド１０と輻
射シールドを兼ねるようにしているので、加速装置の構
造を簡単かつコンパクトにすることが可能となる。
【００４２】（第４の実施例）図４は、本実施例による
小型荷電粒子加速装置の構成例を示す断面図（図１のＡ
−Ａ断面図に相当）であり、図１と同一要素には同一符
号を付して示している。
小型荷電粒子加速装置の構成例を示す断面図（図１のＡ
−Ａ断面図に相当）であり、図１と同一要素には同一符
号を付して示している。
【００４３】図４において、超伝導コイル６、および真
空ダクト１は、ヘリウムパイプ１２と接触し、超臨界ヘ
リウムにより約４Ｋに間接冷却している。また、超臨界
ヘリウムは、ヘリウムパイプ１２の中を２．３気圧以上
に加圧され循環している。
空ダクト１は、ヘリウムパイプ１２と接触し、超臨界ヘ
リウムにより約４Ｋに間接冷却している。また、超臨界
ヘリウムは、ヘリウムパイプ１２の中を２．３気圧以上
に加圧され循環している。
【００４４】なお、１３はコイルケースを示している。
次に、以上のように構成した本実施例の小型荷電粒子加
速装置においては、超伝導コイル６、および真空ダクト
１が超臨界ヘリウムにより冷却されているため、冷媒圧
送系の圧力損失を小さくすることができ、断熱構造をコ
ンパクトにすることができる。
次に、以上のように構成した本実施例の小型荷電粒子加
速装置においては、超伝導コイル６、および真空ダクト
１が超臨界ヘリウムにより冷却されているため、冷媒圧
送系の圧力損失を小さくすることができ、断熱構造をコ
ンパクトにすることができる。
【００４５】上述したように、本実施例の小型荷電粒子
加速装置では、超伝導機器の冷却に超臨界状態の低温流
体冷媒（超臨界ヘリウム）を使用するようにしているの
で、冷媒を通過させる配管の圧力損失を、２相流の場合
よりも小さく抑えることができ、さらに質量流量を小さ
くすることができるため、コンパクトな冷媒供給系とす
ることが可能となる。
加速装置では、超伝導機器の冷却に超臨界状態の低温流
体冷媒（超臨界ヘリウム）を使用するようにしているの
で、冷媒を通過させる配管の圧力損失を、２相流の場合
よりも小さく抑えることができ、さらに質量流量を小さ
くすることができるため、コンパクトな冷媒供給系とす
ることが可能となる。
【００４６】また、気相処理系は、クエンチ等の異常熱
負荷時のみ考慮したものを設置することとなり、通常時
の機器としては不要となるため、簡単な系統にすること
が可能となる。
負荷時のみ考慮したものを設置することとなり、通常時
の機器としては不要となるため、簡単な系統にすること
が可能となる。
【００４７】さらに、２相流と比べて、超伝導コイル６
の露出による冷却性能の劣化の可能性を低くすることが
でき、信頼性を高めることが可能となる。さらにまた、
超臨界ヘリウムは、単相系であるので、超伝達の計算が
比較的確実にできるため、設計の信頼性を高めることが
可能となる。
の露出による冷却性能の劣化の可能性を低くすることが
でき、信頼性を高めることが可能となる。さらにまた、
超臨界ヘリウムは、単相系であるので、超伝達の計算が
比較的確実にできるため、設計の信頼性を高めることが
可能となる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、まず、請求項１に
対応する発明によれば、荷電粒子ビームの通路を形成す
る真空ダクトと、荷電粒子ビームを加速させる超伝導高
周波加速装置と、荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏
向電磁石と、荷電粒子ビームを収束させる超伝導収束電
磁石とを備えて構成される小型荷電粒子加速装置におい
て、真空ダクト全周と、超伝導高周波加速装置、超伝導
偏向電磁石、および超伝導収束電磁石を含む全ての超伝
導機器とを、同一の断熱容器の内部に収納するようにし
たので、全体として簡素化した断熱構造と高い保守性を
有し、さらに高い真空度の到達力と排気速度を持った真
空ダクトを有する小型荷電粒子加速装置が提供できる。
対応する発明によれば、荷電粒子ビームの通路を形成す
る真空ダクトと、荷電粒子ビームを加速させる超伝導高
周波加速装置と、荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏
向電磁石と、荷電粒子ビームを収束させる超伝導収束電
磁石とを備えて構成される小型荷電粒子加速装置におい
て、真空ダクト全周と、超伝導高周波加速装置、超伝導
偏向電磁石、および超伝導収束電磁石を含む全ての超伝
導機器とを、同一の断熱容器の内部に収納するようにし
たので、全体として簡素化した断熱構造と高い保守性を
有し、さらに高い真空度の到達力と排気速度を持った真
空ダクトを有する小型荷電粒子加速装置が提供できる。
【００４９】また、請求項２に対応する発明によれば、
荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダクトと、荷電粒
子ビームを加速させる超伝導高周波加速装置と、荷電粒
子ビームを偏向させる超伝導偏向電磁石と、荷電粒子ビ
ームを収束させる超伝導収束電磁石とを備えて構成され
る小型荷電粒子加速装置において、超伝導偏向電磁石、
および超伝導収束電磁石を含む電磁石部の磁気シールド
を超伝導材料にて構成し、かつ当該磁気シールドは低温
冷媒流路用配管を兼ねるようにしたので、構造の簡単で
コンパクトな超伝導磁気シールド付きの断熱容器を有す
る小型荷電粒子加速装置が提供できる。
荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダクトと、荷電粒
子ビームを加速させる超伝導高周波加速装置と、荷電粒
子ビームを偏向させる超伝導偏向電磁石と、荷電粒子ビ
ームを収束させる超伝導収束電磁石とを備えて構成され
る小型荷電粒子加速装置において、超伝導偏向電磁石、
および超伝導収束電磁石を含む電磁石部の磁気シールド
を超伝導材料にて構成し、かつ当該磁気シールドは低温
冷媒流路用配管を兼ねるようにしたので、構造の簡単で
コンパクトな超伝導磁気シールド付きの断熱容器を有す
る小型荷電粒子加速装置が提供できる。
【００５０】さらに、請求項３に対応する発明によれ
ば、荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダクトと、荷
電粒子ビームを加速させる超伝導高周波加速装置と、荷
電粒子ビームを偏向させる超伝導偏向電磁石と、荷電粒
子ビームを収束させる超伝導収束電磁石とを備えて構成
される小型荷電粒子加速装置において、超伝導偏向電磁
石、および超伝導収束電磁石を含む電磁石部の磁気シー
ルドを超伝導材料にて構成し、かつ当該磁気シールドは
断熱機器の輻射シールドを兼ねるようにしたので、構造
の簡単でコンパクトな超伝導磁気シールド付きの断熱容
器を有する小型荷電粒子加速装置が提供できる。
ば、荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダクトと、荷
電粒子ビームを加速させる超伝導高周波加速装置と、荷
電粒子ビームを偏向させる超伝導偏向電磁石と、荷電粒
子ビームを収束させる超伝導収束電磁石とを備えて構成
される小型荷電粒子加速装置において、超伝導偏向電磁
石、および超伝導収束電磁石を含む電磁石部の磁気シー
ルドを超伝導材料にて構成し、かつ当該磁気シールドは
断熱機器の輻射シールドを兼ねるようにしたので、構造
の簡単でコンパクトな超伝導磁気シールド付きの断熱容
器を有する小型荷電粒子加速装置が提供できる。
【００５１】さらにまた、請求項４に対応する発明によ
れば、荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダクトと、
荷電粒子ビームを加速させる超伝導高周波加速装置と、
荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏向電磁石と、荷電
粒子ビームを収束させる超伝導収束電磁石とを備えて構
成される小型荷電粒子加速装置において、超伝導高周波
加速装置、超伝導偏向電磁石、および超伝導収束電磁石
を含む全ての超伝導機器を、超臨界状態の低温流体冷媒
にて冷却するようにしたので、単相流のため取扱いが容
易で、冷却能力が大きく、圧送する場合の圧力損失が小
さく、コンパクトな断熱容器を有する超伝導機器を有す
る小型荷電粒子加速装置が提供できる。
れば、荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダクトと、
荷電粒子ビームを加速させる超伝導高周波加速装置と、
荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏向電磁石と、荷電
粒子ビームを収束させる超伝導収束電磁石とを備えて構
成される小型荷電粒子加速装置において、超伝導高周波
加速装置、超伝導偏向電磁石、および超伝導収束電磁石
を含む全ての超伝導機器を、超臨界状態の低温流体冷媒
にて冷却するようにしたので、単相流のため取扱いが容
易で、冷却能力が大きく、圧送する場合の圧力損失が小
さく、コンパクトな断熱容器を有する超伝導機器を有す
る小型荷電粒子加速装置が提供できる。
【図１】本発明による小型荷電粒子加速装置の第１の実
施例を示す模式図。
施例を示す模式図。
【図２】本発明による小型荷電粒子加速装置の第２の実
施例を示す断面図。
施例を示す断面図。
【図３】本発明による小型荷電粒子加速装置の第３の実
施例を示す断面図。
施例を示す断面図。
【図４】本発明による小型荷電粒子加速装置の第４の実
施例を示す断面図。
施例を示す断面図。
【図５】従来の小型荷電粒子加速装置の構成例を示す模
式図。
式図。
【図６】図５の小型荷電粒子加速装置におけるＢ−Ｂ断
面図。
面図。
１…真空ダクト、 ２…超伝導高周波加速装置、 ３…超伝導偏向電磁石、 ４…超伝導収束電磁石、 ５…断熱容器、 ６…超伝導コイル、 ７…低温冷媒流路用配管、 ８…輻射シールド、 ９…磁気シールド、 １０…超伝導磁気シールド、 １２…ヘリウムパイプ、 １３…コイルケース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 折笠 朝文 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 中郡 忠重 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内
Claims (4)
- 【請求項１】 荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダ
クトと、前記荷電粒子ビームを加速させる超伝導高周波
加速装置と、前記荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏
向電磁石と、前記荷電粒子ビームを収束させる超伝導収
束電磁石とを備えて構成される小型荷電粒子加速装置に
おいて、 前記真空ダクト全周と、前記超伝導高周波加速装置、超
伝導偏向電磁石、および超伝導収束電磁石を含む全ての
超伝導機器とを、同一の断熱容器の内部に収納して成る
ことを特徴とする小型荷電粒子加速装置。 - 【請求項２】 荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダ
クトと、前記荷電粒子ビームを加速させる超伝導高周波
加速装置と、前記荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏
向電磁石と、前記荷電粒子ビームを収束させる超伝導収
束電磁石とを備えて構成される小型荷電粒子加速装置に
おいて、 前記超伝導偏向電磁石、および超伝導収束電磁石を含む
電磁石部の磁気シールドを超伝導材料にて構成し、かつ
当該磁気シールドは低温冷媒流路用配管を兼ねるように
したことを特徴とする小型荷電粒子加速装置。 - 【請求項３】 荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダ
クトと、前記荷電粒子ビームを加速させる超伝導高周波
加速装置と、前記荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏
向電磁石と、前記荷電粒子ビームを収束させる超伝導収
束電磁石とを備えて構成される小型荷電粒子加速装置に
おいて、 前記超伝導偏向電磁石、および超伝導収束電磁石を含む
電磁石部の磁気シールドを超伝導材料にて構成し、かつ
当該磁気シールドは断熱機器の輻射シールドを兼ねるよ
うにしたことを特徴とする小型荷電粒子加速装置。 - 【請求項４】 荷電粒子ビームの通路を形成する真空ダ
クトと、前記荷電粒子ビームを加速させる超伝導高周波
加速装置と、前記荷電粒子ビームを偏向させる超伝導偏
向電磁石と、前記荷電粒子ビームを収束させる超伝導収
束電磁石とを備えて構成される小型荷電粒子加速装置に
おいて、 前記超伝導高周波加速装置、超伝導偏向電磁石、および
超伝導収束電磁石を含む全ての超伝導機器を、超臨界状
態の低温流体冷媒にて冷却するようにしたことを特徴と
する小型荷電粒子加速装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8409695A JPH08288100A (ja) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | 小型荷電粒子加速装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8409695A JPH08288100A (ja) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | 小型荷電粒子加速装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08288100A true JPH08288100A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=13820993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8409695A Pending JPH08288100A (ja) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | 小型荷電粒子加速装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08288100A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100712723B1 (ko) * | 2006-02-15 | 2007-05-04 | 한국원자력연구소 | 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체 |
| WO2016204283A1 (ja) * | 2015-06-19 | 2016-12-22 | 株式会社東芝 | 粒子線ビームの制御電磁石及びこれを備えた照射治療装置 |
| CN106793449A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-31 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种医用超导质子同步加速器 |
| US10314158B2 (en) | 2015-05-29 | 2019-06-04 | Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems, Ltd. | Shielding body, and superconducting accelerator |
-
1995
- 1995-04-10 JP JP8409695A patent/JPH08288100A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100712723B1 (ko) * | 2006-02-15 | 2007-05-04 | 한국원자력연구소 | 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체 |
| US10314158B2 (en) | 2015-05-29 | 2019-06-04 | Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems, Ltd. | Shielding body, and superconducting accelerator |
| WO2016204283A1 (ja) * | 2015-06-19 | 2016-12-22 | 株式会社東芝 | 粒子線ビームの制御電磁石及びこれを備えた照射治療装置 |
| JP2017009389A (ja) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | 株式会社東芝 | 粒子線ビームの制御電磁石及びこれを備えた照射治療装置 |
| CN107851474A (zh) * | 2015-06-19 | 2018-03-27 | 株式会社东芝 | 粒子束控制电磁体及配备有这种电磁体的照射治疗设备 |
| US10256004B2 (en) | 2015-06-19 | 2019-04-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Particle-beam control electromagnet and irradiation treatment apparatus equipped therewith |
| CN106793449A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-31 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种医用超导质子同步加速器 |
| CN106793449B (zh) * | 2017-03-08 | 2018-12-14 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种医用超导质子同步加速器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2183753B1 (en) | Cooling methods | |
| JP6030064B2 (ja) | 小型低温弱収束超伝導サイクロトロン及びイオン加速方法 | |
| Hosokawa et al. | NTT superconducting storage ring—Super‐ALIS | |
| JPH08288100A (ja) | 小型荷電粒子加速装置 | |
| US6640552B1 (en) | Cryogenic superconductor cooling system | |
| US6708503B1 (en) | Vacuum retention method and superconducting machine with vacuum retention | |
| Gröbner | Technological problems related to the cold vacuum system of the LHC | |
| Wiseman et al. | Preliminary design of the interaction region beam transport systems for JLEIC | |
| US11776700B2 (en) | Using superconductors to provide passive magnetic shielding of structures immersed in plasma | |
| Hollister et al. | The cryogenics design of the SuperCDMS SNOLAB experiment | |
| Grundey et al. | Construction and first operation of a pilot CW superconducting electron accelerator | |
| JP4008080B2 (ja) | 差動排気型クライオポンプ | |
| Vom Stein et al. | A superconducting Landau accelerator module for Bessy II | |
| Von Hahn et al. | Cryogenic Concept for the Low‐energy Electrostatic Cryogenic Storage Ring (CSR) at MPI‐K in Heidelberg | |
| JPH029959A (ja) | クライオポンプ | |
| JPH0797664B2 (ja) | 超流動ヘリウム冷却装置 | |
| Lengeler | Superconducting RF cavities for large electron accelerators and storage rings | |
| Dahl et al. | Performance of initial full-length RHIC dipoles | |
| Sur et al. | Superconducting cyclotron and its vacuum system | |
| Jöstlein | Vacuum technology issues for the Superconducting Super Collider | |
| JPH0669028A (ja) | 超電導マグネット | |
| Schuchman | Review of vacuum systems for X-ray lithography light sources | |
| JPH05335144A (ja) | 超電導体システム、及び電流リード導体 | |
| Hobl et al. | New cryogen-free design for superconducting mini-gap undulators | |
| Shu | Technical challenges of superconductivity and cryogenics in pursuing TESLA-TTF |