JPH10144499A - 粒子加速器 - Google Patents

粒子加速器

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JPH10144499A
JPH10144499A JP9258934A JP25893497A JPH10144499A JP H10144499 A JPH10144499 A JP H10144499A JP 9258934 A JP9258934 A JP 9258934A JP 25893497 A JP25893497 A JP 25893497A JP H10144499 A JPH10144499 A JP H10144499A
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JP
Japan
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particle accelerator
pump
vacuum tube
voltage side
vacuum
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JP9258934A
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English (en)
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Reijer Koudijs
レエイエール・コウデイス
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HIGH VOLTAGE ENG EUROP BV
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HIGH VOLTAGE ENG EUROP BV
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H5/00Direct voltage accelerators; Accelerators using single pulses
    • H05H5/02Details
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H5/00Direct voltage accelerators; Accelerators using single pulses
    • H05H5/06Multistage accelerators

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性のある、補修維持の簡単な粒子加速器
を提供する。 【解決手段】 高電圧側及び低電圧側を有する少なくと
も2つの加速管を有し、該加速管が、その高電圧側の間
に設けられたガス注入用の設備を有するチャンネルと、
該チャンネルに連結された少なくとも1つの真空ポンプ
とを備えている粒子加速器において、少なくとも部分的
に高電圧側と低電圧側との間に連結される真空管を上記
チャンネルに接続させ、低電圧側で、該真空管に上記真
空ポンプを接続させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高電圧側及び低電
圧側を有する少なくとも2つの加速管を備えた粒子加速
器に関する。該加速管は、その高電圧側の間に設けられ
たガス注入用の設備を有するチャンネル、及び、該チャ
ンネルに連結された少なくとも1つの真空ポンプを備え
たものである。
【0002】
【従来の技術】このタイプの粒子加速器は広く知られて
いる。特に、ガスが、電荷交換チャンネル(CEC)内
に注入されるとともに、1つ又はそれ以上のタイプの荷
電粒子若しくは中性粒子からなるビームと相互作用した
後に、真空ポンプによってCECから吸い出される、粒
子加速器が知られている。この粒子加速器では、上記加
速管において好ましくない電荷交換プロセスがもたらさ
れないように、上記ガスが加速管内に入ることを出来る
だけ防止する必要がある。電荷交換プロセスは、粒子加
速器の出力及び品質の低下を導くものである。上記真空
ポンプは、例えば電気的に絶縁された駆動シャフト又は
駆動ベルトからなる駆動機構を介して、モータに連結さ
れるジェネレータによって、必要な力を供給される。絶
縁された駆動機構は、高電圧におけるターミナル内の真
空ポンプ及びジェネレータを、ずっと低い電圧、すなわ
ちアース電位におけるモータから隔離している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の粒子加速
器の欠点は、ターミナル内に存在する真空ポンプが、ア
クセスのし易さに欠けることである。メンテナンス作業
を行うためには、しばしば、上記ターミナル及び加速管
を囲う、一般に金属製のエンケーシングを開き、不可欠
な電気遮蔽用の設備を取り外す必要があり、上記真空ポ
ンプのメンテナンス作業が完了した後には、再度、電気
遮蔽用の設備を取り付ける必要がある。このことが、定
期的に必要とされる真空ポンプのメンテナンス作業を、
時間のかかる且つコストの高いものとし、更に、従来の
粒子加速器の有効な出力の削減をもたらす。
【0004】従来の粒子加速器のまた別の欠点は、真空
ポンプ用に必要な電力をもたらすために、絶縁された駆
動機構のみならず、ジェネレータ及びモータが必要とさ
れることである。それらの部品は、扱いにくい箇所での
メンテナンスを必要とし、また、それらは、このタイプ
の粒子加速器において必然的に起こり得る高電圧のブレ
ークダウン(breakdown)に対して傷つき易い。
【0005】本発明の目的は、信頼性のある、補修維持
の簡単な粒子加速器を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、本発明に係る粒子加速器は、少なくとも部分的に高
電圧側と低電圧側との間に連結されている、上記チャン
ネルに接続された真空管を有しており、低電圧側で、該
真空管に真空ポンプが連結されていることを特徴とす
る。
【0007】本発明に係る粒子加速器の利点は、上記真
空ポンプがアース電位にあり、その結果、メンテナンス
をより簡単に、より迅速に且つより経済的に行えること
である。加えて、絶縁材料,ジェネレータ及びモータか
らなる駆動機構を要しないことである。更に、以前高電
圧にあったが、今ではアース電位にある真空ポンプにつ
いての高電圧のブレークダウンによる傷つき易さが抑制
され、その結果、粒子加速器の信頼性を向上させること
ができる。
【0008】本発明に係る粒子加速器のまた別の利点
は、外側に取り付けられる真空ポンプについては、より
大きなスペースが容易に得られるので、使用すべき真空
ポンプの寸法及びタイプを自由に選択し得ることであ
る。
【0009】本発明の一つの実施の形態に係る粒子加速
器は、それが、上記真空管の低電圧側と真空ポンプとの
間に連結されるバルブを有することを特徴とするもので
ある。
【0010】この実施の形態に係る粒子加速器の利点
は、アース電位にあるバルブが、真空ポンプのメンテナ
ンス作業が行われる前に閉じられることである。その結
果、加速管及び真空管を開く必要がなく、真空ポンプの
メンテナンス作業にかかる時間を節約することができ
る。
【0011】本発明のまた別の実施の形態に係る粒子加
速器は、複数のポンプ孔を備えた等電位プレートが、真
空管内に設けられていることを特徴とするものである。
上記ポンプ孔は、真空管の中心まわりに、螺旋状に(偏
心的に)配列されている。この実施の形態に係る粒子加
速器の利点は、上記加速管内に必然的に存在し、電場を
通じて、等電位面に対して垂直方向に加速させられる荷
電粒子が、高速に達する前に、等電位面に衝突すること
である。この結果、真空管の高いブレークダウン強度が
得られ、好ましくない必然的な輻射の生成を軽減するこ
とができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図
1,図2及び図3は、共に、粒子加速器1の関連図であ
る。この粒子加速器1では、電荷をもつあるいは中性の
粒子が、放射源(不図示)付近にある少なくとも1つの
加速管2において、加速されて送られる。加速管2は、
ターミナル3(terminal)に接続された高電圧側と、ア
ース電位にある、一般に金属製のエンケーシング(enca
sing)4に接続された低電圧側とを備えている。類似し
た形式で、第2の加速管15が、ターミナル3とエンケ
ーシング4の間に接続されている。加速管2及び15
は、それ自体知られた電極(不図示)を備えている。こ
れらの電極は絶縁体により互いに隔離され、コロナリン
グにより取り囲まれている。更に、このタイプの加速管
は、スパークアパーチャ(spark aperture),等電位領
域、及び、所望であれば、加速管2及び15に実質的に
均一な電圧を印加するための抵抗回路網を有している。
【0013】粒子加速器1は、例えば直列式の加速器で
あり、この加速器においては、高電位差が、加速管2及
び15において高電圧にあるターミナルに向かう方向
に、若しくはターミナルから離れる方向に、放射源から
発せられる荷電粒子を加速させるために利用される。1
つ又はそれ以上の、真空若しくは高真空の拡散ポンプ,
収着ポンプ、若しくは低温ポンプにより、真空がもたら
される上記加速管2及び15の一部分では、ターミナル
3内に配置されたCEC6(charge-exchange channe
l)において電荷交換プロセスが行われる。この電荷交
換プロセスは、所望の流出速度を確保するために必要で
ある。更に、粒子加速器1は、中性粒子がアース電位か
らターミナル3へ送られるタイプのものであり、この加
速器では、粒子に所望の流出速度を付与するために、上
記粒子がCEC6においてイオン化され、続いて、この
イオンが第2の加速管15において加速させられる。
【0014】このように、CEC6において好適である
電荷交換プロセスを維持するために、ガスシリンダ7か
ら供給パイプ8を通じてCEC6内に、ガスが注入され
る。このガスは、CEC6中を移動する荷電粒子又は中
性粒子のビームと相互作用する。加速管2及び15に流
入するガスは好ましくない電荷交換プロセスをもたらす
ことになるため、CEC6内の気圧が高まった領域は、
出来る限りCEC6において局部的に維持されなければ
ならない。CEC6に注入されたガスは、両端部9及び
10を経て、高電圧にあるターミナル3内に存在する真
空ポンプ11へ流出する。排出されたガスについては、
所望であれば、それをリターンパイプ12を経て再循環
させることが可能であるが、この再循環は任意によるも
のである。
【0015】真空ポンプ11に必要な電力は、アース電
位におけるモータ16に順次駆動されるジェネレータ1
4によってもたらされる。ジェネレータ14及びモータ
16の間に必要とされる機械的な連結手段は、例えば駆
動シャフト又は駆動ベルトであってもよい。なお、モー
タ16及びジェネレータ14の間の電位差を維持するた
めに、これらの連結手段は絶縁体である。
【0016】図2は、公知の粒子加速器の他の実施の形
態を示す。この粒子加速器1は、真空ポンプ11,ジェ
ネレータ14、若しくはモータ16を有していない。こ
の実施の形態にみられる問題は、電荷交換チャンネル6
に注入されるガスが、加速管2及び15を通じて、完全
に排出される必要があることであり、この結果、上記加
速管2及び15においてより大きな圧力の上昇がもたら
されることとなり、上記加速管2及び15において、よ
り多くの電荷交換プロセスが行われる。
【0017】図3は、本発明の実施の形態に係る粒子加
速器1を示す。この粒子加速器1では、全体として金属
で作られた真空管13が、ターミナル3及びエンケーシ
ング4の間に連結され、それによって、エンケーシング
4上の真空ポンプが、真空管13に連結されている。か
かる真空管は、加速管2及び15に関して前述した手段
に類似する手段を備えている。この実施の形態では、真
空ポンプがアース電位にあり、直接にアクセスし得るの
で、真空ポンプのメンテナンスが非常に容易である。真
空管13内にバルブ(不図示)を設けることにより、そ
のバルブよりも前に位置する粒子加速器1の部分につい
てのメンテナンス作業が、加速管2及び15内の真空状
態を解除して真空管13を分解することなく行われる。
【0018】上記真空管13内には、真空ポンプ11へ
のガスの排出を可能とすべく作用する複数のポンプ孔
(不図示)を備えた等電位プレート5が配置されてい
る。実際には、これらのポンプ孔を真空管13の中心か
ら離して設けることが都合が良いと考えられている。そ
の結果、上記加速管内に必然的に存在し、電場を通じ
て、等電位面に垂直な方向に加速させられる荷電粒子
が、高速に達する前に等電位面に衝突する。これによっ
て、上記加速管の高いブレークダウン強度がもたらさ
れ、好ましくない必然的な輻射の生成が抑制される。
【0019】尚、本発明は、以上の例示された実施態様
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
において、種々の改良あるいは設計上の変更が可能であ
ることは言うまでもない。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、真空ポンプがアース電位にあるので、メンテナ
ンスをより簡単に、より迅速に且つより経済的に行え
る。加えて、絶縁材料,ジェネレータ及びモータからな
る駆動機構を要しない。更に、以前高電圧にあったが、
今ではアース電位にある上記真空ポンプについての高電
圧のブレークダウンによる傷つき易さが抑制され、その
結果、粒子加速器の信頼性を向上させることができる。
【0021】また、本発明によれば、真空ポンプが外側
に取り付けられるので、使用すべき真空ポンプの寸法及
びタイプを自由に選択することができる。更に、本発明
に係る粒子加速器は、上記真空管の低電圧側と真空ポン
プとの間に連結されるバルブを有しており、このアース
電位にあるバルブが、真空ポンプのメンテナンス作業が
行われる前に閉じられるため、加速管及び真空管を開く
必要がなく、真空ポンプのメンテナンス作業にかかる時
間を節約することができる。
【0022】また更に、本発明によれば、複数のポンプ
孔を備えた等電位プレートが、真空管内に設けられてお
り、上記ポンプ孔が、真空管の中心まわりに偏心的に配
列されているため、上記加速管内に必然的に存在し、電
場を通じて、等電位面に対して垂直方向に加速させられ
る荷電粒子が、高速に達する前に、等電位面に衝突す
る。この結果、真空管の高いブレークダウン強度が得ら
れ、好ましくない必然的な輻射の生成を軽減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の粒子加速器を示す。
【図2】 従来のまた別の粒子加速器を示す。
【図3】 本発明の実施の形態に係る粒子加速器を示
す。
【符号の説明】
1…粒子加速器 2,15…加速管 3…ターミナル 4…エンケーシング 6…荷電粒子用チャンネル 7…ガスシリンダ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高電圧側及び低電圧側を有する少なくと
    も2つの加速管を有し、該加速管が、その高電圧側の間
    に設けられたガス注入用の設備を有するチャンネルと、
    該チャンネルに連結された少なくとも1つの真空ポンプ
    とを備えている粒子加速器であって、 上記チャンネルに連結された真空管を備え、該真空管
    が、少なくとも部分的に高電圧側と低電圧側との間に連
    結されており、上記真空ポンプが、低電圧側で、上記真
    空管に連結されていることを特徴とする粒子加速器。
  2. 【請求項2】 上記真空管の低電圧側と真空ポンプとの
    間に連結されるバルブを有することを特徴とする請求項
    1記載の粒子加速器。
  3. 【請求項3】 上記真空管が、上記高電圧側から低電圧
    側に連結される真空ポンプへ、より均一な電位勾配を達
    成するための手段を備えていることを特徴とする請求項
    1又は2に記載の粒子加速器。
  4. 【請求項4】 上記均一な電位勾配を達成するための手
    段が、抵抗素子回路網を有することを特徴とする請求項
    3記載の粒子加速器。
  5. 【請求項5】 上記真空管がコロナリングを有すること
    を特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一に記載の
    粒子加速器。
  6. 【請求項6】 上記コロナリング及び/又は真空管が、
    絶縁体及び/又はスパークアパーチャを備えていること
    を特徴とする請求項5記載の粒子加速器。
  7. 【請求項7】 上記真空管が等電位プレートを備えてい
    ることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一に
    記載の粒子加速器。
  8. 【請求項8】 上記等電位プレートがポンプ孔を備えて
    いることを特徴とする請求項7記載の粒子加速器。
  9. 【請求項9】 上記ポンプ孔の中心が一直線上にあるこ
    とを特徴とする請求項8記載の粒子加速器。
  10. 【請求項10】 上記ポンプ孔が、環状部を有する等電
    位面の中心軸上にあることを特徴とする請求項8又は9
    に記載の粒子加速器。
  11. 【請求項11】 上記ポンプ孔が上記等電位面の中心か
    ら外れていることを特徴とする請求項8記載の粒子加速
    器。
  12. 【請求項12】 上記ポンプ孔が上記真空管の中心まわ
    りに螺旋状に配列されていることを特徴とする請求項1
    1記載の粒子加速器。
JP9258934A 1996-09-25 1997-09-24 粒子加速器 Pending JPH10144499A (ja)

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DE96202677-9 1996-09-25
EP96202677A EP0833549B1 (en) 1996-09-25 1996-09-25 Particle accelerator with vacuum pump connected to the low voltage side

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JPH10144499A true JPH10144499A (ja) 1998-05-29

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