JPH10189297A - 加速器用真空チェンバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無端状ダクトとビームチャンネルとの接続部
分に組み込まれる真空チェンバにおいて、放射光ビーム
の入射による熱変形や熱損傷を抑止できるようにする。 【解決手段】 電子ｅから放出される放射光ビームｓ
を、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部に穿設したビーム通
過開口２８から放射光取出部材２２及びビームライン接
続部材２３を介して外部へ出射させる際に、チェンバ本
体２１の凸湾曲壁部内に穿設された２本の冷却媒体流路
２５に冷却媒体１３を連続的に流通させることにより、
チェンバ本体２１の凸湾曲壁部を効果的に冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加速器用真空チェン
バに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光速に近い速度で移動する電子がその進
行方向を磁場や電場で曲げられると、電子の軌道の接線
方向に放射光とよばれる電磁波（光）を放出する。

【０００３】図８は放射光発生手段の一例を示すもの
で、この放射光発生手段は、線形加速装置１とシンクロ
トロン等の粒子加速器２とを備えている。

【０００４】線形加速装置１は、電子（荷電粒子）ｅを
射出する電子銃等の電子発生装置３と、一端が電子発生
装置３に接続された直管状の加速ダクト４と、該加速ダ
クト４の内方を移動する電子ｅに高周波を付与して該電
子ｅを加速する高周波加速装置５とを有している。

【０００５】粒子加速器２は、筒状の真空チェンバを複
数接続することにより形成された無端状ダクト６と、該
無端状ダクト６の湾曲部分において電子ｅの軌道を曲げ
るための偏向電磁石７と無端状ダクト６の内方を移動す
る電子ｅに高周波を付与して該電子ｅを加速する高周波
加速装置８とを有している。

【０００６】上記の無端状ダクト６の所定の湾曲部分に
は、線形加速装置１から出射される電子ｅが無端状ダク
ト６の直管部分にその管軸に沿って入射し得るように、
前記の加速ダクト４の他端部が接続されている。

【０００７】また、加速ダクト４が接続されている部分
とは異なる無端状ダクト６の他の湾曲部分には、該湾曲
部分を光速に近い速度で移動する電子ｅの進行方向が曲
げられることにより放出される放射光ビームｓを無端状
ダクト６の外部へ導くための直管状のビームチャンネル
９の一端が接続されている。

【０００８】更に、ビームチャンネル９の他端には、前
記の放射光ビームｓを利用する実験を行うための実験装
置１０が設けられている。

【０００９】図８に示す放射光発生手段によって放射光
ビームｓを放出させる際には、加速ダクト４、無端状ダ
クト６、ビームチャンネル９及び実験装置１０の内方を
超高真空状態に減圧して、電子ｅが光速に近い速度で移
動できる状態とした後、電子発生装置３から電子ｅを出
射させる。

【００１０】電子発生装置３から射出される電子ｅは、
高周波加速装置５によって加速され、無端状ダクト６に
入射する。

【００１１】この電子ｅは、高周波加速装置８によって
加速されて無端状ダクト６を周回するとともに、偏向電
磁石７により各湾曲部分において軌道を曲げられ、これ
により、電子ｅから放射光ビームｓが放出される。

【００１２】無端状ダクト６のビームチャンネル９が接
続されている湾曲部分において放出される放射光ビーム
ｓは、ビームチャンネル９を経て実験装置１０に入射す
る。

【００１３】一方、放射光ビームｓは電子ｅの軌道上を
発光点とする発散光であるため、ビームチャンネル９を
経て実験装置１０に入射するだけでなく、無端状ダクト
６の湾曲部分を構成しているチェンバ本体の凸湾曲壁部
の内面にも、放射光ビームｓが入射することになり、放
射光ビームｓのエネルギー値が高い場合には、チェンバ
本体に温度上昇に起因した変形や損傷が生じることがあ
る。

【００１４】そこで、図４及び図５に示すように、無端
状ダクト６を構成する真空チェンバ１１の外側面に、該
真空チェンバ１１の内壁面において放射光ビームｓが入
射する部分に沿って延びる冷却媒体管路１２を溶接固着
し、水等の冷却媒体１３を冷却媒体管路１２に連続的に
流通させて、電子ｅの軌道上を発光点とした放射光ビー
ムｓによる真空チェンバ１１の熱変形や熱損傷を抑制し
たり、あるいは、図６及び図７に示すように、無端状ダ
クト６を構成する真空チェンバ１４の所定箇所に、該真
空チェンバ１４の内側面への放射光ビームｓの入射を防
止するアブソーバー１５を設置して、電子ｅの軌道上を
発光点とした放射光ビームｓによる真空チェンバ１４の
熱変形や熱損傷を抑制している。

【００１５】アブソーバー１５は、中空状の冷却構造体
１６と、該冷却構造体１６の先端部に固着された銅、ア
ルミニウム合金よりなるブロック状の受光部材１７とで
構成されている。

【００１６】このアブソーバー１５は、真空チェンバ１
４の凸湾曲壁部を貫通し且つ放射光ビームｓが受光部材
１７に入射し得るように真空チェンバ１４に溶接固着さ
れている。

【００１７】更に、冷却構造体１６の内方には、冷却媒
体供給管路１８によって冷却媒体１３が連続的に供給さ
れ、また、冷却構造体１６へ供給された冷却媒体１３は
冷却媒体回収管路１９によって外部へ排出されるように
なっている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図８におけ
る無端状ダクト６の湾曲部分とビームチャンネル９との
接続部分に、図４及び図５に示すような冷却構造を備え
た真空チェンバ１１を組み込むとすると、真空チェンバ
１１の外部へ放射光ビームｓを出射させるためのビーム
通過開口２０を、真空チェンバ１１の凸湾曲壁部に設け
なければならず、よって、ビーム通過開口２０の前後に
おいて冷却媒体管路１２が分断されて該ビーム通過開口
２０の付近における冷却能力が不足し、真空チェンバ１
１に熱変形や熱損傷が発生することがある。

【００１９】また、冷却媒体管路１２を溶接によって真
空チェンバ１１に固着するため、真空チェンバ１１に溶
接歪が生じることが懸念される。

【００２０】一方、図８における無端状ダクト６の湾曲
部分に、図６及び図７に示すような冷却構造を備えた真
空チェンバ１４を組み込むとすると、真空チェンバ１４
に多数のアブソーバー１５を設置しなければならず、真
空チェンバ１４に構造が複雑になる。

【００２１】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、無端状ダクトとビームチャンネルとの接続部分に組
み込まれる加速器用真空チェンバにおいて、放射光ビー
ムの入射による熱変形や熱損傷を抑止できるようにする
ことを目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載した加速器用真空チェンバ
では、湾曲筒状に形成されたチェンバ本体２１の凸湾曲
壁部に、チェンバ本体基端側から先端側へ向って延びる
２本の冷却媒体流路２５を設け、チェンバ本体２１の凸
湾曲壁部におけるチェンバ本体基端寄り部分に、放射光
ビームｓをチェンバ本体外方へ出射させ得るビーム通過
開口２８を設け、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部外面に
一側が開口した中空状の放射光取出部材２２を、該放射
光取出部材２２が前記のビーム通過開口２８を取り囲む
ように固着し、放射光取出部材２２に筒状のビームライ
ン接続部材２３の基端部を、チェンバ本体２１のビーム
通過開口２８から出射される放射光ビームｓがビームラ
イン接続部材２３に入射し得るように取り付けている。

【００２３】また、本発明の請求項２に記載した加速器
用真空チェンバでは、上述した本発明の請求項１に記載
の加速器用真空チェンバの構成に加えて、放射光取出部
材２２に排気ポート３１を取り付け、チェンバ本体２１
の凸湾曲壁部におけるチェンバ本体先端寄り部分に、チ
ェンバ本体２１の内方と放射光取出部材２２の内方とを
連通する排気孔２９を設けている。

【００２４】更に、本発明の請求項３に記載した加速器
用真空チェンバでは、本発明の請求項１あるいは請求項
２に記載の加速器用真空チェンバの構成に加えて、チェ
ンバ本体２１の凸湾曲壁部外面に該凸湾曲壁部の円弧状
縁部に沿って延び且つ外方へ向って突出するフランジ部
３０を形成し、フランジ部３０及びチェンバ本体２１の
凸湾曲壁部外面に放射光取出部材２２の開口縁部を固着
している。

【００２５】本発明の請求項１から請求項３に記載の加
速器用真空チェンバのいずれにおいても、放射光ビーム
ｓの一部を、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部に穿設した
ビーム通過開口２８から放射光取出部材２２及びビーム
ライン接続部材２３を介して外部へ出射させる際に、チ
ェンバ本体２１の凸湾曲壁部内に穿設された２本の冷却
媒体流路２５に冷却媒体を連続的に流通させ、凸湾曲壁
部への放射光ビームｓの入射に起因したチェンバ本体２
１の熱変形や熱損傷を抑止する。

【００２６】また、本発明の請求項２に記載した加速用
真空チェンバでは、ビーム通過開口２８に加えてチェン
バ本体２１の凸湾曲壁部に設けた排気孔２９により、チ
ェンバ本体２１の内方と放射光取出部材２２の内方との
連通開口面積を増大させ、チェンバ本体２１の内方の効
率減圧効率及び真空度分布の均一化の向上を図る。

【００２７】更に、本発明の請求項３記載した加速器用
真空チェンバにおいては、チェンバ本体２１の凸湾曲壁
部外面の円弧状縁部に形成したフランジ部３０に、放射
光取出部材２２の開口縁部を溶接固着することにより、
チェンバ本体２１の凸湾曲壁部外面に対する放射光取出
部材２２の溶接固着作業の簡便化を図る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２９】図１から図３は本発明の加速器用真空チェ
ンバの実施の形態の一例を示すものであり、この加速器
用真空チェンバは、無端状ダクト６に組み込まれる湾曲
筒状のチェンバ本体２１と、該チェンバ本体２１の凸湾
曲壁部の外面に固着された中空状の放射光取出部材２２
と、該放射光取出部材２２に取り付けられ且つビームチ
ャンネル９を介して実験装置１０（図８参照）が接続さ
れる短筒状のビームライン接続部材２３とを備えてい
る。

【００３０】チェンバ本体２１は、熱伝導率が高いアル
ミニウム合金の押出成形加工によって形成したものであ
る。

【００３１】チェンバ本体２１の基端及び先端には、チ
ェンバ本体２１を他の真空チェンバ（図示せず）とに接
続するための真空フランジ２４が溶接固着されている。

【００３２】チェンバ本体２１の凸湾曲壁部内には、チ
ェンバ本体基端側から先端側へ向って延びる２本の冷却
媒体流路２５が穿設されている。

【００３３】上記の冷却媒体流路２５の基端部には、チ
ェンバ本体２１の凸湾曲壁部に取り付けられた供給管接
続部材２６が連通し、冷却媒体流路２５の先端部には、
チェンバ本体２１の凸湾曲壁部に取り付けられた回収管
接続部材２７が連通している。

【００３４】更に、供給管接続部材２６には、冷却媒体
供給管を介して冷却媒体ポンプの吐出口が接続され、ま
た、回収管接続部材２７には、冷却媒体回収管を介して
熱交換器及び冷却冷却媒体ポンプの吸引口が接続されて
おり、冷却媒体ポンプを作動させると、冷却媒体流路２
５に水等の冷却媒体１３が連続的に流通するようになっ
ている。

【００３５】チェンバ本体２１の凸湾曲壁部の基端寄り
部分には、チェンバ本体２１の内方、あるいは、該チェ
ンバ本体２１の電子ｅの進行方向上流側に位置する他の
真空チェンバの内方において放出される放射光ビームｓ
をチェンバ本体２１の外部へ出射させるためのビーム通
過開口２８が、先に述べた２本の冷却媒体流路２５の間
に位置するように穿設されている。

【００３６】また、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部の先
端寄り部分には、チェンバ本体２１の内方から外方へ貫
通する排気孔２９がチェンバ本体２１の円弧方向に複数
穿設されている。

【００３７】上記の排気孔２９の間隔は、チェンバ本体
２１の内方、あるいは、該チェンバ本体２１の電子ｅの
進行方向上流側に位置する他の真空チェンバの内方にお
いて放出される放射光ビームｓが排気孔２９を通過する
ことなく該排気孔２９に隣接する部分に入射し得るよう
に設定されている。

【００３８】更に、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部外面
の円弧状縁部には、凸湾曲壁部に沿って延び且つ外方へ
向って突出するフランジ部３０が形成されている。

【００３９】放射光取出部材２２は、熱伝導率が高いア
ルミニウム合金によって形成され一側が開口した中空状
に形成されている。

【００４０】この放射光取出部材２２の一側の開口縁部
は、前記のチェンバ本体２１のフランジ部３０、凸湾曲
壁部のビーム通過開口２８の穿設箇所よりも基端側に位
置する部分の外面、凸湾曲壁部の排気孔２９の穿設箇所
よりも先端側に位置する部分の外面に密着し得る形状に
形成され且つこれら各部に対して溶接により固着されて
いる。

【００４１】すなわち、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部
に穿設されているビーム通過開口２８並びに排気孔２９
は、放射光取出部材２２によって気密に取り囲まれた状
態になっている。

【００４２】また、放射光取出部材２２の底面には、排
気ポンプ（図示せず）の吸引口に接続されるべき排気ポ
ート３１が取り付けられており、該排気ポート３１は、
前記のビーム通過開口２８並びに排気孔２９を介してチ
ェンバ本体２１の内方に連通するようになっている。

【００４３】ビームライン接続部材２３は、熱伝導率が
高いアルミニウム合金の押出成形加工によって形成した
ものである。

【００４４】このビームライン接続部材２３の基端部
は、チェンバ本体２１の内方、あるいは、該チェンバ本
体２１の電子ｅの進行方向上流側に位置する他の真空チ
ェンバの内方において放出される放射光ビームｓがビー
ムライン接続部材２３の内方へ入射し得るように、放射
光取出部材２２の端面に溶接により固着されている。

【００４５】ビームライン接続部材２３の先端部には、
真空フランジ３２が取り付けられており、該真空フラン
ジ３２は、ビームチャンネル９の基端部の真空フランジ
３３に締結されている。

【００４６】なお、図１から図３では、チェンバ本体２
１の内方を進行する電子ｅの軌道をチェンバ本体２１に
沿って曲げるための偏向電磁石の図示を省略している。

【００４７】図１から図３に示す加速器用真空チェンバ
が組み込まれた無端状ダクト６から放射光ビームｓを放
出させる際には、放射光取出部材２２の排気ポート３１
に接続された排気ポンプ、他の真空チェンバに接続され
た排気ポンプを作動させることにより、チェンバ本体２
１及び他の真空チェンバによって構成される無端状ダク
ト６、放射光取出部材２２、ビームライン接続部材２
３、ビームチャンネル９のそれぞれの内方を超高真空状
態に減圧して、電子ｅが光速に近い速度で移動できる状
態とする。

【００４８】このとき、図１から図３に示す加速器用真
空チェンバにおいては、チェンバ本体２１の内方と放射
光取出部材２２の内方とが、ビーム通過開口２８並びに
複数の排気孔２９を介して連通しているので、チェンバ
本体２１の内方を効率よく減圧することができ、また、
チェンバ本体２１の内方の真空度の分布も均一になる。

【００４９】次いで、冷却媒体ポンプを作動させること
により、チェンバ本体２１の冷却媒体流路２５に水等の
冷却媒体を連続的に流通させておく。

【００５０】この状態で、線形加速装置１（図８参照）
から電子ｅを無端状ダクト６へ出射させ、該無端状ダク
ト６において電子ｅを周回させる。

【００５１】無端状ダクト６に組み込まれているチェン
バ本体２１の内方を進行する際に、電子ｅの軌道が偏向
電磁石（図示せず）によってチェンバ本体２１に沿うよ
うに曲げられる際に放出される放射光ビームｓの一部
は、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部に穿設されたビーム
通過開口２８を通過し、放射光取出部材２２の内方を経
てビームライン接続部材２３に入射し、更に、ビームチ
ャンネル９から実験装置１０（図８参照）に到達する。

【００５２】一方、上記の経路でビーム通過開口２８を
通過しない放射光ビームｓは、チェンバ本体２１の凸湾
曲壁部のビーム通過開口２８や排気孔２９に隣接する部
分に入射することになる。

【００５３】このとき、図１から図３に示す加速器用真
空チェンバにおいては、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部
内に穿設されたチェンバ本体基端側から先端側へ向って
延びる２本の冷却媒体流路２５に冷却媒体１３が連続的
に流通しているので、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部が
効果的に冷却され、放射光ビームｓの入射に起因するチ
ェンバ本体２１の熱変形や熱損傷が抑止される。

【００５４】更に、図１から図３に示す加速器用真空チ
ェンバを製作する際には、チェンバ本体２１の凸湾曲壁
部外面の円弧状縁部に形成した凸湾曲壁部に沿って延び
且つ外方へ向って突出するフランジ部３０に、放射光取
出部材２２の開口縁部を溶接固着するので、チェンバ本
体２１の凸湾曲壁部外面に対する放射光取出部材２２の
溶接固着作業の簡便化を図ることができ、よって、チェ
ンバ本体２１に放射光取出部材２２を容易に且つ確実に
固着することができる。

【００５５】なお、本発明の加速器用真空チェンバは、
上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え
得ることは勿論である。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の加速器用真
空チェンバにおいては、下記のような種々の優れた効果
を奏し得る。

【００５７】（１）本発明の請求項１から請求項３に記
載の加速器用真空チェンバのいずれにおいても、放射光
ビームｓの一部を、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部に穿
設したビーム通過開口２８から放射光取出部材２２及び
ビームライン接続部材２３を介して外部へ出射させる際
に、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部内に穿設された２本
の冷却媒体流路２５に冷却媒体を連続的に流通させるこ
とにより、チェンバ本体２１の凸湾曲壁部を効果的に冷
却するので、アブソーバー等の複雑な冷却機構を用いる
ことなく、凸湾曲壁部への放射光ビームｓの入射に起因
したチェンバ本体２１の熱変形や熱損傷を抑止すること
ができる。

【００５８】（２）本発明の請求項２に記載した加速用
真空チェンバでは、ビーム通過開口２８に加えてチェン
バ本体２１の凸湾曲壁部に設けた排気孔２９により、チ
ェンバ本体２１の内方と放射光取出部材２２の内方との
連通開口面積を増大させているので、チェンバ本体２１
の内方の効率減圧効率及び真空度分布の均一化の向上を
図ることができる。

【００５９】（３）本発明の請求項３記載した加速器用
真空チェンバにおいては、チェンバ本体２１の凸湾曲壁
部外面の円弧状縁部に形成したフランジ部３０に、放射
光取出部材２２の開口縁部を溶接固着するので、チェン
バ本体２１の凸湾曲壁部外面に対する放射光取出部材２
２の溶接固着作業の簡便化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加速器用真空チェンバの実施の形態の
一例を示す断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図４】従来の冷却構造の一例が適用された真空チェン
バを示す断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】従来の冷却構造の他の例が適用された真空チェ
ンバを示す断面図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。

【図８】放射光発生手段の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

２１ チェンバ本体 ２２ 放射光取出部材 ２３ ビームライン接続部材 ２５ 冷却媒体流路 ２８ ビーム通過開口 ２９ 排気孔 ３０ フランジ部 ３１ 排気ポート ｓ 放射光ビーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湾曲筒状に形成されたチェンバ本体（２
   １）の凸湾曲壁部に、チェンバ本体基端側から先端側へ
   向って延びる２本の冷却媒体流路（２５）を設け、チェ
   ンバ本体（２１）の凸湾曲壁部におけるチェンバ本体基
   端寄り部分に、放射光ビーム（ｓ）をチェンバ本体外方
   へ出射させ得るビーム通過開口（２８）を設け、チェン
   バ本体（２１）の凸湾曲壁部外面に一側が開口した中空
   状の放射光取出部材（２２）を、該放射光取出部材（２
   ２）が前記のビーム通過開口（２８）を取り囲むように
   固着し、放射光取出部材（２２）に筒状のビームライン
   接続部材（２３）の基端部を、チェンバ本体（２１）の
   ビーム通過開口（２８）から出射される放射光ビーム
   （ｓ）がビームライン接続部材（２３）に入射し得るよ
   うに取り付けたことを特徴とする加速器用真空チェン
   バ。
2. 【請求項２】 放射光取出部材（２２）に排気ポート
   （３１）を取り付け、チェンバ本体（２１）の凸湾曲壁
   部におけるチェンバ本体先端寄り部分に、チェンバ本体
   （２１）の内方と放射光取出部材（２２）の内方とを連
   通する排気孔（２９）を設けた請求項１に記載の加速器
   用真空チェンバ。
3. 【請求項３】 チェンバ本体（２１）の凸湾曲壁部外面
   に該凸湾曲壁部の円弧状縁部に沿って延び且つ外方へ向
   って突出するフランジ部（３０）を形成し、フランジ部
   （３０）及びチェンバ本体（２１）の凸湾曲壁部外面に
   放射光取出部材（２２）の開口縁部を固着した請求項１
   あるいは請求項２に記載の加速器用真空チェンバ。