JPH1126195A - 超電導高周波加速空胴装置 - Google Patents
超電導高周波加速空胴装置Info
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- JPH1126195A JPH1126195A JP18128497A JP18128497A JPH1126195A JP H1126195 A JPH1126195 A JP H1126195A JP 18128497 A JP18128497 A JP 18128497A JP 18128497 A JP18128497 A JP 18128497A JP H1126195 A JPH1126195 A JP H1126195A
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- frequency accelerating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、大気側からの熱の侵入を抑制でき、
経済的に有利な運転を実現できる超電導高周波加速空胴
装置を提供する。 【解決手段】液体ヘリウム容器３の液体ヘリウム４内に
設けられる超電導高周波加速空胴１にビームパイプ２を
介して荷電粒子を輸送するとともに、入力カプラー６よ
り供給される高周波電力５により超電導高周波加速空胴
１内に高電磁界を発生させ荷電粒子ビームにエネルギー
を与えるようにしたもので、超電導高周波加速空胴１と
大気側ビームパイプ２との間に、荷電粒子に面する内面
側を超電導材、外面側を前記超電導材に比べ熱伝導率の
低い材料により構成したハイブリッドビームパイプ１０
を設けている。
経済的に有利な運転を実現できる超電導高周波加速空胴
装置を提供する。 【解決手段】液体ヘリウム容器３の液体ヘリウム４内に
設けられる超電導高周波加速空胴１にビームパイプ２を
介して荷電粒子を輸送するとともに、入力カプラー６よ
り供給される高周波電力５により超電導高周波加速空胴
１内に高電磁界を発生させ荷電粒子ビームにエネルギー
を与えるようにしたもので、超電導高周波加速空胴１と
大気側ビームパイプ２との間に、荷電粒子に面する内面
側を超電導材、外面側を前記超電導材に比べ熱伝導率の
低い材料により構成したハイブリッドビームパイプ１０
を設けている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビームの
加速器などに使用される超電導高周波加速空胴装置に関
するものである。
加速器などに使用される超電導高周波加速空胴装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に加速器は、電子、陽子、イオンな
どの荷電粒子を電磁力で数十億電子ボルト（数GeV ）程
度の高いエネルギー状態に加速するための装置で、もと
もとは、原子核や素粒子の研究のために開発されてきた
ものである。
どの荷電粒子を電磁力で数十億電子ボルト（数GeV ）程
度の高いエネルギー状態に加速するための装置で、もと
もとは、原子核や素粒子の研究のために開発されてきた
ものである。
【０００３】そして、このような加速器には、荷電粒子
を加速するため、そのビームラインに高周波加速空胴が
設けられている。この高周波加速空胴は、共振によって
内部に電磁エネルギーを蓄え、高電磁界を発生させてビ
ームにエネルギーを与えて加速するための装置である。
を加速するため、そのビームラインに高周波加速空胴が
設けられている。この高周波加速空胴は、共振によって
内部に電磁エネルギーを蓄え、高電磁界を発生させてビ
ームにエネルギーを与えて加速するための装置である。
【０００４】ところで、高周波加速空胴では、内部が高
電界なると、高周波加速空胴の内表面に循環電流が流れ
るが、この循環電流は、高周波電流であるため、高周波
加速空胴の内面の材料に応じた表皮深さを流れ、ジュー
ル熱を生じる。
電界なると、高周波加速空胴の内表面に循環電流が流れ
るが、この循環電流は、高周波電流であるため、高周波
加速空胴の内面の材料に応じた表皮深さを流れ、ジュー
ル熱を生じる。
【０００５】このため、高周波加速空胴のうち常電導の
もので、銅やアルミニウムなどで作られた高周波加速空
胴により、荷電粒子ビームの加速に必要な高電界を得よ
うとすると、ジュール損失が極めて大きくなってしま
い、このジュール損失を補うために、さらに大きな高周
波電力を供給できる大出力の高周波発振器を必要とす
る。ところが、このような大出力の高周波発振器は、現
存しておらず、また、高周波加速空胴の冷却面でも問題
が生じることから、常電導高周波加速空胴の適用には限
界がある。
もので、銅やアルミニウムなどで作られた高周波加速空
胴により、荷電粒子ビームの加速に必要な高電界を得よ
うとすると、ジュール損失が極めて大きくなってしま
い、このジュール損失を補うために、さらに大きな高周
波電力を供給できる大出力の高周波発振器を必要とす
る。ところが、このような大出力の高周波発振器は、現
存しておらず、また、高周波加速空胴の冷却面でも問題
が生じることから、常電導高周波加速空胴の適用には限
界がある。
【０００６】そこで、最近では、高周波加速空胴の内表
面に電流が流れてもジュール損失が生じないように電気
抵抗がほぼ０Ωである超電導材により高周波加速空胴を
構成することが考えられている。
面に電流が流れてもジュール損失が生じないように電気
抵抗がほぼ０Ωである超電導材により高周波加速空胴を
構成することが考えられている。
【０００７】このような超電導高周波加速空胴は、多方
面での使用が期待されるが、特に最近では、放射性廃棄
物の消滅処理用の加速器において、限られた電力、限ら
れた空間の範囲の中で、できるだけ高いエネルギーを持
った粒子を得るためのものが切望されている。
面での使用が期待されるが、特に最近では、放射性廃棄
物の消滅処理用の加速器において、限られた電力、限ら
れた空間の範囲の中で、できるだけ高いエネルギーを持
った粒子を得るためのものが切望されている。
【０００８】図５は、この種の超電導高周波加速空胴装
置の一例として、Cornell 大学が計画しているＢファク
トリー用超電導高周波加速空胴装置の概略構成を示すも
のである。
置の一例として、Cornell 大学が計画しているＢファク
トリー用超電導高周波加速空胴装置の概略構成を示すも
のである。
【０００９】この場合、超電導高周波加速空胴装置は、
超電導材からなる超電導高周波加速空胴１、この超電導
高周波加速空胴１両端に接続される荷電粒子の輸送路を
なすＮｂのような超電導材からなるビームパイプ２、液
体ヘリウム容器３、この液体ヘリウム容器３に貯蔵され
た冷却剤の液体ヘリウム４、超電導高周波加速空胴１に
高周波電力５を供給する入力カプラー６および真空容器
７とからなっている。
超電導材からなる超電導高周波加速空胴１、この超電導
高周波加速空胴１両端に接続される荷電粒子の輸送路を
なすＮｂのような超電導材からなるビームパイプ２、液
体ヘリウム容器３、この液体ヘリウム容器３に貯蔵され
た冷却剤の液体ヘリウム４、超電導高周波加速空胴１に
高周波電力５を供給する入力カプラー６および真空容器
７とからなっている。
【００１０】そして、超電導高周波加速空胴１およびビ
ームパイプ２を液体ヘリウム容器３内部に設置する。液
体ヘリウム容器３は、図示しない液体ヘリウム注入ポー
トと気化ヘリウム回収ポートを有し、液体ヘリウム容器
３内部を液体ヘリウム４で満たすことで、超電導高周波
加速空胴１を浸漬冷却し、さらに液体ヘリウム容器３を
真空容器７内に収容するとともに、液体ヘリウム容器３
の外側のビームパイプ２、入力カプラー６に、それぞれ
熱交換器９を配置することで、液体ヘリウム容器３内部
への熱の侵入を遮断している。また、超電導高周波加速
空胴１には、入力カプラー６の高周波窓８を通して高周
波電力５が供給される。
ームパイプ２を液体ヘリウム容器３内部に設置する。液
体ヘリウム容器３は、図示しない液体ヘリウム注入ポー
トと気化ヘリウム回収ポートを有し、液体ヘリウム容器
３内部を液体ヘリウム４で満たすことで、超電導高周波
加速空胴１を浸漬冷却し、さらに液体ヘリウム容器３を
真空容器７内に収容するとともに、液体ヘリウム容器３
の外側のビームパイプ２、入力カプラー６に、それぞれ
熱交換器９を配置することで、液体ヘリウム容器３内部
への熱の侵入を遮断している。また、超電導高周波加速
空胴１には、入力カプラー６の高周波窓８を通して高周
波電力５が供給される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成した超電導高周波加速空胴装置にあっては、液体ヘ
リウム容器３を貫通しているとビームパイプ２および入
力カプラー６を伝わる大気側からの熱の侵入が大きいた
め、これらを考慮した大きな冷却能力を有する冷凍機が
必要になるとともに、高価な液体ヘリウム４も大量に必
要とし、経済的に不利になるという問題があった。
構成した超電導高周波加速空胴装置にあっては、液体ヘ
リウム容器３を貫通しているとビームパイプ２および入
力カプラー６を伝わる大気側からの熱の侵入が大きいた
め、これらを考慮した大きな冷却能力を有する冷凍機が
必要になるとともに、高価な液体ヘリウム４も大量に必
要とし、経済的に不利になるという問題があった。
【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、大気側からの熱の侵入を抑制でき、経済的に有利な
運転を実現できる超電導高周波加速空胴装置を提供する
ことを目的とする。
で、大気側からの熱の侵入を抑制でき、経済的に有利な
運転を実現できる超電導高周波加速空胴装置を提供する
ことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
液体ヘリウム中に設けられる超電導高周波加速空胴にビ
ームパイプを介して荷電粒子を輸送するとともに、入力
カプラーより供給される高周波電力により前記超電導高
周波加速空胴内に高電磁界を発生させ前記荷電粒子ビー
ムにエネルギーを与えるようにした超電導高周波加速空
胴装置において、前記超電導高周波加速空胴と大気側の
ビームパイプとの間に、前記荷電粒子に面する内面側を
超電導材、外面側を前記超電導材に比べ熱伝導率の低い
材料により構成したビームパイプを設けている。
液体ヘリウム中に設けられる超電導高周波加速空胴にビ
ームパイプを介して荷電粒子を輸送するとともに、入力
カプラーより供給される高周波電力により前記超電導高
周波加速空胴内に高電磁界を発生させ前記荷電粒子ビー
ムにエネルギーを与えるようにした超電導高周波加速空
胴装置において、前記超電導高周波加速空胴と大気側の
ビームパイプとの間に、前記荷電粒子に面する内面側を
超電導材、外面側を前記超電導材に比べ熱伝導率の低い
材料により構成したビームパイプを設けている。
【００１４】このようにすれば、超電導高周波加速空胴
と大気側ビームパイプとの間に、内面側が超電導材、外
面側が超電導材に比べ熱伝導率の低い材料で構成したビ
ームパイプを設けることにより、荷電粒子側の内面は電
気的に超電導特性を保ちながら、外側の面の熱伝導率を
低くできるので、表面電流によるジュール損失を小さく
抑えることができるとともに、大気側からの熱の侵入を
効果的に抑制することができる。
と大気側ビームパイプとの間に、内面側が超電導材、外
面側が超電導材に比べ熱伝導率の低い材料で構成したビ
ームパイプを設けることにより、荷電粒子側の内面は電
気的に超電導特性を保ちながら、外側の面の熱伝導率を
低くできるので、表面電流によるジュール損失を小さく
抑えることができるとともに、大気側からの熱の侵入を
効果的に抑制することができる。
【００１５】請求項２記載の発明は、液体ヘリウム中に
設けられる超電導高周波加速空胴にビームパイプを介し
て荷電粒子を輸送するとともに、入力カプラーより供給
される高周波電力により前記超電導高周波加速空胴内に
高電磁界を発生させ前記荷電粒子ビームにエネルギーを
与えるようにした超電導高周波加速空胴装置において、
前記超電導高周波加速空胴と大気側のビームパイプとの
間に、電気的に超電導特性を有し、且つ超電導材に比べ
熱伝導率の低い高温超電導材により構成したビームパイ
プを設けている。
設けられる超電導高周波加速空胴にビームパイプを介し
て荷電粒子を輸送するとともに、入力カプラーより供給
される高周波電力により前記超電導高周波加速空胴内に
高電磁界を発生させ前記荷電粒子ビームにエネルギーを
与えるようにした超電導高周波加速空胴装置において、
前記超電導高周波加速空胴と大気側のビームパイプとの
間に、電気的に超電導特性を有し、且つ超電導材に比べ
熱伝導率の低い高温超電導材により構成したビームパイ
プを設けている。
【００１６】このようにすれば、超電導高周波加速空胴
と大気側ビームパイプとの間に、電気的に超電導特性を
有し、且つ超電導材に比べ熱伝導率の低い高温超電導材
により構成したビームパイプを設けることにより、電気
的に超電導特性を保ちながら、熱伝導率を低くできるの
で、表面電流によるジュール損失を小さく抑えることが
できるとともに、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制
することができる。
と大気側ビームパイプとの間に、電気的に超電導特性を
有し、且つ超電導材に比べ熱伝導率の低い高温超電導材
により構成したビームパイプを設けることにより、電気
的に超電導特性を保ちながら、熱伝導率を低くできるの
で、表面電流によるジュール損失を小さく抑えることが
できるとともに、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制
することができる。
【００１７】請求項３記載の発明は、液体ヘリウム中に
設けられる超電導高周波加速空胴にビームパイプを介し
て荷電粒子を輸送するとともに、入力カプラーより供給
される高周波電力により前記超電導高周波加速空胴内に
高電磁界を発生させ前記荷電粒子ビームにエネルギーを
与えるようにした超電導高周波加速空胴装置において、
前記入力カプラーは、内面側を超電導材、外面側を前記
超電導材に比べ熱伝導率の低い材料により構成してい
る。
設けられる超電導高周波加速空胴にビームパイプを介し
て荷電粒子を輸送するとともに、入力カプラーより供給
される高周波電力により前記超電導高周波加速空胴内に
高電磁界を発生させ前記荷電粒子ビームにエネルギーを
与えるようにした超電導高周波加速空胴装置において、
前記入力カプラーは、内面側を超電導材、外面側を前記
超電導材に比べ熱伝導率の低い材料により構成してい
る。
【００１８】超電導高周波加速空胴に高周波電力を供給
する入力カプラーを、内面側が超電導材、外面側が超電
導材に比べ熱伝導率の低い材料で構成することにより、
高周波電力に接する内側面は電気的に超電導特性を保ち
ながら、外側の面の熱伝導率を低くできるので、表面電
流によるジュール損失を小さく抑えることができるとと
もに、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制することが
できる。
する入力カプラーを、内面側が超電導材、外面側が超電
導材に比べ熱伝導率の低い材料で構成することにより、
高周波電力に接する内側面は電気的に超電導特性を保ち
ながら、外側の面の熱伝導率を低くできるので、表面電
流によるジュール損失を小さく抑えることができるとと
もに、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制することが
できる。
【００１９】請求項４記載の発明は、液体ヘリウム中に
設けられる超電導高周波加速空胴にビームパイプを介し
て荷電粒子を輸送するとともに、入力カプラーより供給
される高周波電力により前記超電導高周波加速空胴内に
高電磁界を発生させ前記荷電粒子ビームにエネルギーを
与えるようにした超電導高周波加速空胴装置において、
前記入力カプラーは、電気的に超電導特性を有し、且つ
超電導材に比べ熱伝導率の低い高温超電導材により構成
している。
設けられる超電導高周波加速空胴にビームパイプを介し
て荷電粒子を輸送するとともに、入力カプラーより供給
される高周波電力により前記超電導高周波加速空胴内に
高電磁界を発生させ前記荷電粒子ビームにエネルギーを
与えるようにした超電導高周波加速空胴装置において、
前記入力カプラーは、電気的に超電導特性を有し、且つ
超電導材に比べ熱伝導率の低い高温超電導材により構成
している。
【００２０】このようにすれば、超電導高周波加速空胴
に高周波電力を供給する入力カプラーを、電気的に超電
導特性を有し、且つ超電導材に比べ熱伝導率の低い高温
超電導材より構成することにより、電気的に超電導特性
を保ちながら、熱伝導率を低くできるので、表面電流に
よるジュール損失を小さく抑えることができるととも
に、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制することがで
きる。
に高周波電力を供給する入力カプラーを、電気的に超電
導特性を有し、且つ超電導材に比べ熱伝導率の低い高温
超電導材より構成することにより、電気的に超電導特性
を保ちながら、熱伝導率を低くできるので、表面電流に
よるジュール損失を小さく抑えることができるととも
に、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制することがで
きる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態が適用される超電導高周波加速空胴装置の概略構成を
示すもので、図５と同一部分には同符号を付している。
に従い説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態が適用される超電導高周波加速空胴装置の概略構成を
示すもので、図５と同一部分には同符号を付している。
【００２２】この場合、超電導材からなる超電導高周波
加速空胴１と、該超電導高周波加速空胴１両端に配置さ
れる大気側のビームパイプ２との間に、それぞれハイブ
リッドビームパイプ１０を設けている。このハイブリッ
ドビームパイプ１０は、内側が、例えばＮｂのような超
電導材、外側が、例えばＳＵＳのような熱伝導率の低い
材料からなり、これらＮｂとＳＵＳの間を、例えば熱間
等方加圧（ＨＩＰ）やろう付けなどにより接合してい
る。
加速空胴１と、該超電導高周波加速空胴１両端に配置さ
れる大気側のビームパイプ２との間に、それぞれハイブ
リッドビームパイプ１０を設けている。このハイブリッ
ドビームパイプ１０は、内側が、例えばＮｂのような超
電導材、外側が、例えばＳＵＳのような熱伝導率の低い
材料からなり、これらＮｂとＳＵＳの間を、例えば熱間
等方加圧（ＨＩＰ）やろう付けなどにより接合してい
る。
【００２３】このような構成とすると、液体ヘリウム容
器３の液体ヘリウム４内に浸漬される超電導高周波加速
空胴１に対しビームパイプ２、ハイブリッドビームパイ
プ１０を介して荷電粒子が輸送されるとともに、入力カ
プラー６より供給される高周波電力５により超電導高周
波加速空胴１内部に高電磁界を発生させ荷電粒子ビーム
にエネルギーを与えるようになる。
器３の液体ヘリウム４内に浸漬される超電導高周波加速
空胴１に対しビームパイプ２、ハイブリッドビームパイ
プ１０を介して荷電粒子が輸送されるとともに、入力カ
プラー６より供給される高周波電力５により超電導高周
波加速空胴１内部に高電磁界を発生させ荷電粒子ビーム
にエネルギーを与えるようになる。
【００２４】この場合、荷電粒子を輸送するハイブリッ
ドビームパイプ１０は、荷電粒子に面する内側面をＮｂ
より構成していて、液体ヘリウム容器３内において、電
気的に超電導特性を呈するので、表面電流によって生じ
るジュール損失を極めて小さく抑えることができる。ま
た、ハイブリッドビームパイプ１０の外側の面は、ＳＵ
Ｓより構成していて、従来のＮｂのような超電導材のビ
ームパイプ２のみを用いた場合に比べ、熱伝導率を低く
できるので、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制する
ことができる。ちなみに、液体ヘリウム４の温度（4.2
K) に対するＳＵＳ３１６の熱伝導率は、Ｎｂに比べ、
１／１００以下であるので、大気側からの熱侵入を小さ
く抑えることが可能になる。
ドビームパイプ１０は、荷電粒子に面する内側面をＮｂ
より構成していて、液体ヘリウム容器３内において、電
気的に超電導特性を呈するので、表面電流によって生じ
るジュール損失を極めて小さく抑えることができる。ま
た、ハイブリッドビームパイプ１０の外側の面は、ＳＵ
Ｓより構成していて、従来のＮｂのような超電導材のビ
ームパイプ２のみを用いた場合に比べ、熱伝導率を低く
できるので、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制する
ことができる。ちなみに、液体ヘリウム４の温度（4.2
K) に対するＳＵＳ３１６の熱伝導率は、Ｎｂに比べ、
１／１００以下であるので、大気側からの熱侵入を小さ
く抑えることが可能になる。
【００２５】従って、このようにすれば、超電導高周波
加速空胴１と大気側のビームパイプ２との間にハイブリ
ッドビームパイプ１０を設けることにより、液体ヘリウ
ム容器３内において、電気的に超電導特性を呈し、表面
電流によって生じるジュール損失を小さく抑えることが
でき、また、外側面については、熱伝導率を低くできる
ことにより、大気側からの熱の侵入を良好に抑制でき
る。これにより、大きな冷却能力を有する冷凍機を必要
としなくなるとともに、高価な液体ヘリウム４の使用量
も大幅に減らすことができるようになり、経済的に極め
て有利な運転を実現できることになる。 （第２の実施の形態）図２は、本発明の第２の実施の形
態が適用される超電導高周波加速空胴装置の概略構成を
示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
加速空胴１と大気側のビームパイプ２との間にハイブリ
ッドビームパイプ１０を設けることにより、液体ヘリウ
ム容器３内において、電気的に超電導特性を呈し、表面
電流によって生じるジュール損失を小さく抑えることが
でき、また、外側面については、熱伝導率を低くできる
ことにより、大気側からの熱の侵入を良好に抑制でき
る。これにより、大きな冷却能力を有する冷凍機を必要
としなくなるとともに、高価な液体ヘリウム４の使用量
も大幅に減らすことができるようになり、経済的に極め
て有利な運転を実現できることになる。 （第２の実施の形態）図２は、本発明の第２の実施の形
態が適用される超電導高周波加速空胴装置の概略構成を
示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
【００２６】この場合、図１で述べたハイブリッドビー
ムパイプ１０に変えて高温超電導ビームパイプ１１を用
い、この高温超電導ビームパイプ１１を、超電導高周波
加速空胴１と、この超電導高周波加速空胴１両端に配置
される大気側のビームパイプ２との間に設けている。こ
の高温超電導ビームパイプ１１は、例えばＹＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7-y のように電気的に超電導特性を有するととも
に、超電導材に比べ熱伝導率の低い高温超電導材からな
るものである。
ムパイプ１０に変えて高温超電導ビームパイプ１１を用
い、この高温超電導ビームパイプ１１を、超電導高周波
加速空胴１と、この超電導高周波加速空胴１両端に配置
される大気側のビームパイプ２との間に設けている。こ
の高温超電導ビームパイプ１１は、例えばＹＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7-y のように電気的に超電導特性を有するととも
に、超電導材に比べ熱伝導率の低い高温超電導材からな
るものである。
【００２７】このような構成とすると、高温超電導ビー
ムパイプ１１は、電気的に超電導特性を得られるので、
表面電流によって生じるジュール損失を小さく抑えるこ
とができる。また、液体ヘリウム４の温度（4.2K) に対
するＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y の熱伝導率は、Ｎｂに比べ、
１／４００以下であるので、大気側からの熱侵入を小さ
く抑えることが可能になる。
ムパイプ１１は、電気的に超電導特性を得られるので、
表面電流によって生じるジュール損失を小さく抑えるこ
とができる。また、液体ヘリウム４の温度（4.2K) に対
するＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y の熱伝導率は、Ｎｂに比べ、
１／４００以下であるので、大気側からの熱侵入を小さ
く抑えることが可能になる。
【００２８】従って、このようにしても、超電導高周波
加速空胴１と大気側のビームパイプ２との間に高温超電
導ビームパイプ１１を設けることにより、電気的に超電
導特性を得られ、表面電流によって生じるジュール損失
を小さく抑えることができる。また、液体ヘリウム４に
対する熱伝導率も低いことから、大気側からの熱の侵入
を良好に抑制できる。これにより、大きな冷却能力を有
する冷凍機を必要としなくなるとともに、高価な液体ヘ
リウム４の使用量も大幅に減らすことができるようにな
り、経済的に極めて有利な運転を実現できる。 （第３の実施の形態）図３は、本発明の第３の実施の形
態が適用される超電導高周波加速空胴装置の概略構成を
示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
加速空胴１と大気側のビームパイプ２との間に高温超電
導ビームパイプ１１を設けることにより、電気的に超電
導特性を得られ、表面電流によって生じるジュール損失
を小さく抑えることができる。また、液体ヘリウム４に
対する熱伝導率も低いことから、大気側からの熱の侵入
を良好に抑制できる。これにより、大きな冷却能力を有
する冷凍機を必要としなくなるとともに、高価な液体ヘ
リウム４の使用量も大幅に減らすことができるようにな
り、経済的に極めて有利な運転を実現できる。 （第３の実施の形態）図３は、本発明の第３の実施の形
態が適用される超電導高周波加速空胴装置の概略構成を
示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
【００２９】この場合、超電導高周波加速空胴１に高周
波電力５を供給するための入力カプラーをハイブリッド
入力カプラーポート１２により構成している。このハイ
ブリッド入力カプラーポート１２は、内側面が、例えば
Ｎｂのような超電導材、外側の面が、例えばＳＵＳのよ
うな熱伝導率の低い材料からなり、これらＮｂとＳＵＳ
の間を、例えばＨＩＰやろう付けなどにより接合してい
る。
波電力５を供給するための入力カプラーをハイブリッド
入力カプラーポート１２により構成している。このハイ
ブリッド入力カプラーポート１２は、内側面が、例えば
Ｎｂのような超電導材、外側の面が、例えばＳＵＳのよ
うな熱伝導率の低い材料からなり、これらＮｂとＳＵＳ
の間を、例えばＨＩＰやろう付けなどにより接合してい
る。
【００３０】このような構成とすると、ハイブリッド入
力カプラーポート１２は、高周波電力５に接する内側面
をＮｂより構成していて、液体ヘリウム容器３内におい
て、電気的に超電導特性を呈するので、表面電流によっ
て生じるジュール損失を極めて小さく抑えることができ
る。また、ハイブリッド入力カプラーポート１２の冷却
される外側の面は、ＳＵＳより構成していて、従来のＮ
ｂのような超電導材のビームパイプ２のみを用いた場合
に比べ、熱伝導率を低くできるので、大気側からの熱の
侵入を効果的に抑制することができる。ちなみに、液体
ヘリウム４の温度（4.2K) に対するＳＵＳ３１６の熱伝
導率は、Ｎｂに比べ、１／１００以下であるので、大気
側からの熱侵入を小さく抑えることが可能になる。
力カプラーポート１２は、高周波電力５に接する内側面
をＮｂより構成していて、液体ヘリウム容器３内におい
て、電気的に超電導特性を呈するので、表面電流によっ
て生じるジュール損失を極めて小さく抑えることができ
る。また、ハイブリッド入力カプラーポート１２の冷却
される外側の面は、ＳＵＳより構成していて、従来のＮ
ｂのような超電導材のビームパイプ２のみを用いた場合
に比べ、熱伝導率を低くできるので、大気側からの熱の
侵入を効果的に抑制することができる。ちなみに、液体
ヘリウム４の温度（4.2K) に対するＳＵＳ３１６の熱伝
導率は、Ｎｂに比べ、１／１００以下であるので、大気
側からの熱侵入を小さく抑えることが可能になる。
【００３１】従って、このようにすれば、超電導高周波
加速空胴１に高周波電力５を供給する入力カプラーをハ
イブリッド入力カプラーポート１２により構成すること
により、液体ヘリウム容器３内において、電気的に超電
導特性を呈し、表面電流によって生じるジュール損失を
小さく抑えることができ、また、外側面については、熱
伝導率を低くできることにより、大気側からの熱の侵入
を良好に抑制できる。これにより、大きな冷却能力を有
する冷凍機を必要としなくなるとともに、高価な液体ヘ
リウム４の使用量も大幅に減らすことができるようにな
り、経済的に極めて有利な運転を実現できることにな
る。 （第４の実施の形態）図４は、本発明の第４の実施の形
態が適用される超電導高周波加速空胴装置の概略構成を
示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
加速空胴１に高周波電力５を供給する入力カプラーをハ
イブリッド入力カプラーポート１２により構成すること
により、液体ヘリウム容器３内において、電気的に超電
導特性を呈し、表面電流によって生じるジュール損失を
小さく抑えることができ、また、外側面については、熱
伝導率を低くできることにより、大気側からの熱の侵入
を良好に抑制できる。これにより、大きな冷却能力を有
する冷凍機を必要としなくなるとともに、高価な液体ヘ
リウム４の使用量も大幅に減らすことができるようにな
り、経済的に極めて有利な運転を実現できることにな
る。 （第４の実施の形態）図４は、本発明の第４の実施の形
態が適用される超電導高周波加速空胴装置の概略構成を
示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
【００３２】この場合、超電導高周波加速空胴１に高周
波電力５を供給するための入力カプラーを高温超電導入
力カプラーポート１３により構成している。この高温超
電導入力カプラーポート１３は、例えばＹＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-y のように電気的に超電導特性を有するとともに、
超電導材に比べ熱伝導率の低い高温超電導材からなるも
のである。
波電力５を供給するための入力カプラーを高温超電導入
力カプラーポート１３により構成している。この高温超
電導入力カプラーポート１３は、例えばＹＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-y のように電気的に超電導特性を有するとともに、
超電導材に比べ熱伝導率の低い高温超電導材からなるも
のである。
【００３３】このような構成とすると、高温超電導入力
カプラーポート１３は、電気的に超電導特性を得られる
ので、表面電流によって生じるジュール損失を小さく抑
えることができる。また、液体ヘリウム４の温度（4.2
K) に対するＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y の熱伝導率は、Ｎｂ
に比べ、１／４００以下であるので、大気側からの熱侵
入を小さく抑えることが可能になる。
カプラーポート１３は、電気的に超電導特性を得られる
ので、表面電流によって生じるジュール損失を小さく抑
えることができる。また、液体ヘリウム４の温度（4.2
K) に対するＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y の熱伝導率は、Ｎｂ
に比べ、１／４００以下であるので、大気側からの熱侵
入を小さく抑えることが可能になる。
【００３４】従って、このようにしても、超電導高周波
加速空胴１に高周波電力５を供給する入力カプラーを高
温超電導入力カプラーポート１３により構成することに
より、電気的に超電導特性を得られ、表面電流によって
生じるジュール損失を小さく抑えることができる。ま
た、液体ヘリウム４に対する熱伝導率も低くできること
から、大気側からの熱の侵入を良好に抑制できる。これ
により、大きな冷却能力を有する冷凍機を必要としなく
なるとともに、高価な液体ヘリウム４の使用量も大幅に
減らすことができるようになり、経済的に極めて有利な
運転を実現できる。
加速空胴１に高周波電力５を供給する入力カプラーを高
温超電導入力カプラーポート１３により構成することに
より、電気的に超電導特性を得られ、表面電流によって
生じるジュール損失を小さく抑えることができる。ま
た、液体ヘリウム４に対する熱伝導率も低くできること
から、大気側からの熱の侵入を良好に抑制できる。これ
により、大きな冷却能力を有する冷凍機を必要としなく
なるとともに、高価な液体ヘリウム４の使用量も大幅に
減らすことができるようになり、経済的に極めて有利な
運転を実現できる。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、表
面電流によるジュール損失を小さく抑えることができる
とともに、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制するこ
とができ、これにより、大きな冷却能力を有する冷凍機
を必要としなくなるとともに、高価な液体ヘリウムの使
用量も大幅に減らすことができるようになり、経済的に
極めて有利な運転を実現できる。
面電流によるジュール損失を小さく抑えることができる
とともに、大気側からの熱の侵入を効果的に抑制するこ
とができ、これにより、大きな冷却能力を有する冷凍機
を必要としなくなるとともに、高価な液体ヘリウムの使
用量も大幅に減らすことができるようになり、経済的に
極めて有利な運転を実現できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。
図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す
図。
図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す
図。
図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す
図。
図。
【図５】従来の超電導高周波加速空胴装置の概略構成を
示す図。
示す図。
１…超電導高周波加速空胴、 ２…ビームパイプ、 ３…液体ヘリウム容器、 ４…液体ヘリウム、 ５…高周波電力、 ６…入力カプラー、 ７…真空容器、 ８…高周波窓、 ９…熱交換器、 １０…ハイブリッドビームパイプ、 １１…高温超電導ビームパイプ、 １２…ハイブリッド入力カプラーポート、 １３…高温超電導入力カプラーポート。
Claims (4)
- 【請求項１】 液体ヘリウム中に設けられる超電導高周
波加速空胴にビームパイプを介して荷電粒子を輸送する
とともに、入力カプラーより供給される高周波電力によ
り前記超電導高周波加速空胴内に高電磁界を発生させ前
記荷電粒子ビームにエネルギーを与えるようにした超電
導高周波加速空胴装置において、 前記超電導高周波加速空胴と大気側のビームパイプとの
間に、前記荷電粒子に面する内面側を超電導材、外面側
を前記超電導材に比べ熱伝導率の低い材料により構成し
たビームパイプを設けたことを特徴とする超電導高周波
加速空胴装置。 - 【請求項２】 液体ヘリウム中に設けられる超電導高周
波加速空胴にビームパイプを介して荷電粒子を輸送する
とともに、入力カプラーより供給される高周波電力によ
り前記超電導高周波加速空胴内に高電磁界を発生させ前
記荷電粒子ビームにエネルギーを与えるようにした超電
導高周波加速空胴装置において、 前記超電導高周波加速空胴と大気側のビームパイプとの
間に、電気的に超電導特性を有し、且つ超電導材に比べ
熱伝導率の低い高温超電導材により構成したビームパイ
プを設けたことを特徴とする超電導高周波加速空胴装
置。 - 【請求項３】 液体ヘリウム中に設けられる超電導高周
波加速空胴にビームパイプを介して荷電粒子を輸送する
とともに、入力カプラーより供給される高周波電力によ
り前記超電導高周波加速空胴内に高電磁界を発生させ前
記荷電粒子ビームにエネルギーを与えるようにした超電
導高周波加速空胴装置において、 前記入力カプラーは、内面側を超電導材、外面側を前記
超電導材に比べ熱伝導率の低い材料により構成したこと
を特徴とする超電導高周波加速空胴装置。 - 【請求項４】 液体ヘリウム中に設けられる超電導高周
波加速空胴にビームパイプを介して荷電粒子を輸送する
とともに、入力カプラーより供給される高周波電力によ
り前記超電導高周波加速空胴内に高電磁界を発生させ前
記荷電粒子ビームにエネルギーを与えるようにした超電
導高周波加速空胴装置において、 前記入力カプラーは、電気的に超電導特性を有し、且つ
超電導材に比べ熱伝導率の低い高温超電導材により構成
したことを特徴とする超電導高周波加速空胴装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18128497A JPH1126195A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 超電導高周波加速空胴装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18128497A JPH1126195A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 超電導高周波加速空胴装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126195A true JPH1126195A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16098010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18128497A Pending JPH1126195A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 超電導高周波加速空胴装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126195A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014175279A (ja) * | 2013-03-13 | 2014-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | ドリフトチューブ線形加速器、および粒子線治療システム |
| KR20180090336A (ko) * | 2016-02-05 | 2018-08-10 | 미츠비시 쥬고 기카이 시스템 가부시키가이샤 | 가속 공동용 입력 커플러 및 가속기 |
-
1997
- 1997-07-07 JP JP18128497A patent/JPH1126195A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014175279A (ja) * | 2013-03-13 | 2014-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | ドリフトチューブ線形加速器、および粒子線治療システム |
| KR20180090336A (ko) * | 2016-02-05 | 2018-08-10 | 미츠비시 쥬고 기카이 시스템 가부시키가이샤 | 가속 공동용 입력 커플러 및 가속기 |
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