JPS58155700A - 粒子加速器の加速電極 - Google Patents
粒子加速器の加速電極Info
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- JPS58155700A JPS58155700A JP3811882A JP3811882A JPS58155700A JP S58155700 A JPS58155700 A JP S58155700A JP 3811882 A JP3811882 A JP 3811882A JP 3811882 A JP3811882 A JP 3811882A JP S58155700 A JPS58155700 A JP S58155700A
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- truncated conical
- waterway
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、粒子加速管中に整列して垂設される粒子加速
器の加速電極の冷却機構に特徴を有するものである。
器の加速電極の冷却機構に特徴を有するものである。
従来の粒子加速器は、第１図に示すように大電力の高騰
波を用いる粒子加速管（１）の内部に、多数個の環状を
なす加速電極（２）を、非常に高精度に芯出しされた間
隔、同心度、傾き等のアライメントによって一直線にラ
イン状−に位置決めし、一定間隔毎に吊下げて配設した
構造になっている。
波を用いる粒子加速管（１）の内部に、多数個の環状を
なす加速電極（２）を、非常に高精度に芯出しされた間
隔、同心度、傾き等のアライメントによって一直線にラ
イン状−に位置決めし、一定間隔毎に吊下げて配設した
構造になっている。
また、前記のような粒子加速器においては、共振周波数
で高い加速電界を得るために１粒子加速管（１）の内径
りと加速電極（２）の各部寸法（第２図に示すり、、Ｄ
２．Ｄｌ、Ｄ、、Ｔ、、Ｔ２等）が電気的に自ら決定さ
れている。
で高い加速電界を得るために１粒子加速管（１）の内径
りと加速電極（２）の各部寸法（第２図に示すり、、Ｄ
２．Ｄｌ、Ｄ、、Ｔ、、Ｔ２等）が電気的に自ら決定さ
れている。
さらに、前記の加速電極（２）は、外側の平円板部（Ａ
１）と中心側の穴（Ａ′）明き截頭円錐柱部（Ａ２）（
ノーズコーン部）とからなる電極（５）の部分を有し１
おり、該電極（Ａ）においては、大電力高周波の壁損失
による発熱を生じ、その発熱量は、第６図に示すような
発熱曲線となり〜、特に同図から明らかなように第２図
に示す截頭円錐柱部（ノーズコーン部）（Ａ２）の部分
に高い発熱を生ずる。
１）と中心側の穴（Ａ′）明き截頭円錐柱部（Ａ２）（
ノーズコーン部）とからなる電極（５）の部分を有し１
おり、該電極（Ａ）においては、大電力高周波の壁損失
による発熱を生じ、その発熱量は、第６図に示すような
発熱曲線となり〜、特に同図から明らかなように第２図
に示す截頭円錐柱部（ノーズコーン部）（Ａ２）の部分
に高い発熱を生ずる。
よって、前記発熱による温度上昇を防ぐために電極（５
）を冷却する必要があるが、粒子加速管（１）内は超高
真空に保持され、また、該電極ＧＡ）は機能上外表面か
ら冷却することが不可能であるため、内部に流体（一般
的には純水）を流して温度を一定にすることが必要とな
る。
）を冷却する必要があるが、粒子加速管（１）内は超高
真空に保持され、また、該電極ＧＡ）は機能上外表面か
ら冷却することが不可能であるため、内部に流体（一般
的には純水）を流して温度を一定にすることが必要とな
る。
従って、前記した条件下で加速電極（２）を冷却する従
来の構造は、第４図、第５図に示すように電極（８）に
併設されている支持型８（Ａ３）に献入日通路（α）か
ら冷却水を流入し、截頭円錐柱部（Ａ２）Ｋ設けた半円
弧状の両水路（α２）、および平円板部（Ａ１）Ｋ設け
た半円弧状の両水路（α１）に矢示のように流通せしめ
たのち、出口通路０）から排出するようになっている。
来の構造は、第４図、第５図に示すように電極（８）に
併設されている支持型８（Ａ３）に献入日通路（α）か
ら冷却水を流入し、截頭円錐柱部（Ａ２）Ｋ設けた半円
弧状の両水路（α２）、および平円板部（Ａ１）Ｋ設け
た半円弧状の両水路（α１）に矢示のように流通せしめ
たのち、出口通路０）から排出するようになっている。
しかし、前記した従来の加速電極（２）においては（１
）、第４図、縞５図に示すように平円板部（Ａ１）にお
ける水路が少なく、伝熱面積が小さいので、平円板部（
八〇）の温度が高くなる。
）、第４図、縞５図に示すように平円板部（Ａ１）にお
ける水路が少なく、伝熱面積が小さいので、平円板部（
八〇）の温度が高くなる。
（２）、穴明き截頭円錐柱部（Ａ２）即ちノーズコーン
部の水路断面積が大きく、冷却水の流速が小さいので、
流量一定の条件下では熱伝達率が小さくなり、最も発熱
が大きいノーズコーン部な効率よく冷却することができ
ない。（加速電極数が非常に多く、ポンプの設備費が高
くなるため実際上流量の増加は望めない。） などＫより、加速電極の全面に亘って、温度偏差による
熱応力および熱変形を生ずる欠点がある。
部の水路断面積が大きく、冷却水の流速が小さいので、
流量一定の条件下では熱伝達率が小さくなり、最も発熱
が大きいノーズコーン部な効率よく冷却することができ
ない。（加速電極数が非常に多く、ポンプの設備費が高
くなるため実際上流量の増加は望めない。） などＫより、加速電極の全面に亘って、温度偏差による
熱応力および熱変形を生ずる欠点がある。
本発明は、従来の粒子加速器の加速電極におゆる前記し
たような欠点を解消するために開発されたものであって
、外側の平円板部と中心側の穴明き截−円錐柱部とから
なる電極内に該軸を中心とする略円形状あるいは半円弧
状の水路を多重に設けて、前記水路の隣接端部な屈曲通
路にて連結するとともに、前記電極に併設され℃いる支
持警部内に設けた入口通路を前配水路の最内側に直結し
かつ前記人口通路を囲む出口通路を前記水路の最外側に
直結した冷却水路を設け、前記截頭円錐柱部内Ｖこおけ
る前記冷却水路を小断面積にしかつ外表面に近接させて
多数配設した点く特徴を有し、その目的とする処は、第
３図に示すような壁損失が与えられ、第２図に示すよう
な加速電極の諸寸法が電気的に決定され、かつ冷却水量
を極力少くしなければならない条件下で、 （イ）、冷却水が沸騰しないように加速電極の温度を極
力低くし、 （ロ）、加速電極の温度分布を極力均等にし、熱応力度
および局部変形を小さくするとともに、（ハ）、加速電
極を安価に製作するため、材料費および加工費の安価な
最も一般的な材料（鋼材）で製作できるようにした、 粒子加速器の加速ｔｍを供する点にある。
たような欠点を解消するために開発されたものであって
、外側の平円板部と中心側の穴明き截−円錐柱部とから
なる電極内に該軸を中心とする略円形状あるいは半円弧
状の水路を多重に設けて、前記水路の隣接端部な屈曲通
路にて連結するとともに、前記電極に併設され℃いる支
持警部内に設けた入口通路を前配水路の最内側に直結し
かつ前記人口通路を囲む出口通路を前記水路の最外側に
直結した冷却水路を設け、前記截頭円錐柱部内Ｖこおけ
る前記冷却水路を小断面積にしかつ外表面に近接させて
多数配設した点く特徴を有し、その目的とする処は、第
３図に示すような壁損失が与えられ、第２図に示すよう
な加速電極の諸寸法が電気的に決定され、かつ冷却水量
を極力少くしなければならない条件下で、 （イ）、冷却水が沸騰しないように加速電極の温度を極
力低くし、 （ロ）、加速電極の温度分布を極力均等にし、熱応力度
および局部変形を小さくするとともに、（ハ）、加速電
極を安価に製作するため、材料費および加工費の安価な
最も一般的な材料（鋼材）で製作できるようにした、 粒子加速器の加速ｔｍを供する点にある。
本発明は、ｊｉｊｌ記の構成よりなっており、加速電極
の全面に亘って合理的に冷却水路が配設され、特に最も
発熱量の大きい截頭円錐柱部における冷却水路を小断面
積°にしかつ外表面に近接させて多数配設しているので
、截頭円錐柱部（ノーズコーン部〕の温度を極めて効率
よく低下させることができるとともに、全面に亘って略
一様に冷却することができ、温度偏差による熱応力およ
び熱変形を著しく小さくすることができる。従って、熱
伝導率の大きい高価な材料（例えば銅、黄銅）を使用し
ないで、比較的に熱伝導率の小さい鋼材な使用して安価
な加速電極にすることが可能となる。
の全面に亘って合理的に冷却水路が配設され、特に最も
発熱量の大きい截頭円錐柱部における冷却水路を小断面
積°にしかつ外表面に近接させて多数配設しているので
、截頭円錐柱部（ノーズコーン部〕の温度を極めて効率
よく低下させることができるとともに、全面に亘って略
一様に冷却することができ、温度偏差による熱応力およ
び熱変形を著しく小さくすることができる。従って、熱
伝導率の大きい高価な材料（例えば銅、黄銅）を使用し
ないで、比較的に熱伝導率の小さい鋼材な使用して安価
な加速電極にすることが可能となる。
以下、本発明の実施例を図示について説明するＯ第６図
ないし第１１図に１第１図に示すような粒子加速管＋１
）の内部に整列して垂設される本発明の一実施例である
加速電極α３の各部を示し又おり、該加速電極α２は、
第７図に示すように外側の平円板部（Ａ１）と中心側の
穴（Ａ′）明きり截頭円錐柱５（Ａ２）とよりなる全体
が略円環状の電極（Ａ）の部分、および該電極（Ａ）Ｋ
併設された支持首部（Ａ３）（第６図参照）からなって
おり、さらに、それらの内部には後記するような全面に
亘る冷却水路か配設され又いる。
ないし第１１図に１第１図に示すような粒子加速管＋１
）の内部に整列して垂設される本発明の一実施例である
加速電極α３の各部を示し又おり、該加速電極α２は、
第７図に示すように外側の平円板部（Ａ１）と中心側の
穴（Ａ′）明きり截頭円錐柱５（Ａ２）とよりなる全体
が略円環状の電極（Ａ）の部分、および該電極（Ａ）Ｋ
併設された支持首部（Ａ３）（第６図参照）からなって
おり、さらに、それらの内部には後記するような全面に
亘る冷却水路か配設され又いる。
即ち、この実施例における冷却水路は、第６間断面に示
すように電極（８）の外側の平円板ｍ（Ａ１）および截
頭円錐柱部（Ａ２）の内部のいずれにおい℃も、それら
の軸を中心とする略円形状あるいは対の半円弧状の水路
（１〜ｒｎ、 ａ’ ）を多重に設けて水路間の半径方
向の肉厚を薄くし、全面に亘って伝熱面積を大幅に増大
し、水路（１〜ｍ／ ）の隣接端部な図示のように屈曲
通路を介して連結するとともに、電極（Ａ）Ｋ併設され
℃いる支持首部（Ａ３）Ｋ設けた入口通路（Ｑ）を前配
水路の最内側の端部に直結し、かつ、入口通路（α）を
囲むように支持首部（Ａ３）に設けた出口通路β）を前
記水路の最外側の端部に直結して、加速電極α２の内部
全面に亘る冷却水路が配設され℃いる。
すように電極（８）の外側の平円板ｍ（Ａ１）および截
頭円錐柱部（Ａ２）の内部のいずれにおい℃も、それら
の軸を中心とする略円形状あるいは対の半円弧状の水路
（１〜ｒｎ、 ａ’ ）を多重に設けて水路間の半径方
向の肉厚を薄くし、全面に亘って伝熱面積を大幅に増大
し、水路（１〜ｍ／ ）の隣接端部な図示のように屈曲
通路を介して連結するとともに、電極（Ａ）Ｋ併設され
℃いる支持首部（Ａ３）Ｋ設けた入口通路（Ｑ）を前配
水路の最内側の端部に直結し、かつ、入口通路（α）を
囲むように支持首部（Ａ３）に設けた出口通路β）を前
記水路の最外側の端部に直結して、加速電極α２の内部
全面に亘る冷却水路が配設され℃いる。
さらに１前記の冷却水路は、ノーズコーン部即ち截頭円
錐柱部（Ａ２）の内部において、第７図断面に℃示しさ
らに＠８図ないし第１０間断面に示すようになつ℃おり
、全般的に水路が小断面積に形成され、截頭円錐柱部（
Ａ２）の厚さ方向に６分割（分割数を増すこともできる
）にした両側の略円形状の水路（（社）（イ）および半
円弧状の水路（めに罠形成し、冷却水の流速を増大し熱
伝達率を向上せしめ、冷却水と内壁との温度差を小さく
シ又おり、さらに、外表面と水路との肉厚δを極力薄く
し、また穴（Ａ′）に対し又も近接させた構造として熱
伝等による温度差を小さくし、全体的には、截頭円錐柱
部（Ａ２）の内部に配設されている冷却水路は、第１１
図に示すような水路（ｂ−ｙｚ、 ｍ’ ）の経路にな
っている。
錐柱部（Ａ２）の内部において、第７図断面に℃示しさ
らに＠８図ないし第１０間断面に示すようになつ℃おり
、全般的に水路が小断面積に形成され、截頭円錐柱部（
Ａ２）の厚さ方向に６分割（分割数を増すこともできる
）にした両側の略円形状の水路（（社）（イ）および半
円弧状の水路（めに罠形成し、冷却水の流速を増大し熱
伝達率を向上せしめ、冷却水と内壁との温度差を小さく
シ又おり、さらに、外表面と水路との肉厚δを極力薄く
し、また穴（Ａ′）に対し又も近接させた構造として熱
伝等による温度差を小さくし、全体的には、截頭円錐柱
部（Ａ２）の内部に配設されている冷却水路は、第１１
図に示すような水路（ｂ−ｙｚ、 ｍ’ ）の経路にな
っている。
第６図ないし第１１図に示した本発明の一実施例は、前
記したようになっており、該加速電極鰺の内部に配設さ
れ又いる冷却水路の構造の詳述を兼ねてその作用を説明
する。
記したようになっており、該加速電極鰺の内部に配設さ
れ又いる冷却水路の構造の詳述を兼ねてその作用を説明
する。
冷却水は、第６図に示す支持首部（Ａ３）と平円板部（
Ａ１）を貫く入口通路（α）から截頭円錐柱部（Ａ２）
内に導入されて一部が水路（（１）に分流され、その分
流量は２分割となる。なお、水路（１）側は分流水路（
α）＠と同一構造になっているので、その説明は分流水
路（α）＠の説明によって一部省略する。
Ａ１）を貫く入口通路（α）から截頭円錐柱部（Ａ２）
内に導入されて一部が水路（（１）に分流され、その分
流量は２分割となる。なお、水路（１）側は分流水路（
α）＠と同一構造になっているので、その説明は分流水
路（α）＠の説明によって一部省略する。
第８図断面に示す入口通路（ａ）の分流水路（α）中の
冷却水は、第９図断面に示す水路Ｃｂ）を通つ又第１０
間断面に示す水路（Ｃ）に出℃、水路＜ｃ＞を出た冷却
水は、水路（判を経て水路（りより第９図断面に示す水
路（イ）を通り、第８図断面に示す水路（ｙ）に出たの
ち、水路（ｇ′）を流れて第７図断面に矢示で示す水路
（Ａ）を通り水路（りに出る。ここで入口通路（α）か
ら分流した他方の水路（ａ’）から流れてきた（詳細は
省略、第１１図参照）冷却水と合流し、再び半円弧状の
水路に分岐して水路（すｔ ＯＬ （＆）ｔ ＜句を経
て出口通路０）から排出される。
冷却水は、第９図断面に示す水路Ｃｂ）を通つ又第１０
間断面に示す水路（Ｃ）に出℃、水路＜ｃ＞を出た冷却
水は、水路（判を経て水路（りより第９図断面に示す水
路（イ）を通り、第８図断面に示す水路（ｙ）に出たの
ち、水路（ｇ′）を流れて第７図断面に矢示で示す水路
（Ａ）を通り水路（りに出る。ここで入口通路（α）か
ら分流した他方の水路（ａ’）から流れてきた（詳細は
省略、第１１図参照）冷却水と合流し、再び半円弧状の
水路に分岐して水路（すｔ ＯＬ （＆）ｔ ＜句を経
て出口通路０）から排出される。
従って、前記した実施例においては、発Ｍ量の極めて大
きい電極（Ａ）の截頭円錐柱部（Ａ２）の内部におい℃
、小断面積に形成された略円形状の両水路（ｍ）（Ｗｔ
）および中央部の半円弧状の対をなす水路（！Ｉ）に流
通することになり、冷却水の流速が増大され℃熱伝導率
が著しく向上されるとともに、厚み方向の全面に亘つ又
均等に降温されかつ外衣面の降温も良好になって、冷却
水と内壁との温度差が小さくなり、さらに、外側の平円
板部（Ａ１）においても、多重に形成された対の半円弧
状の水路によつ又缶水路間の半径方向の肉厚が薄くなり
熱伝導率が向上されて均一な降温効果が得られる。
きい電極（Ａ）の截頭円錐柱部（Ａ２）の内部におい℃
、小断面積に形成された略円形状の両水路（ｍ）（Ｗｔ
）および中央部の半円弧状の対をなす水路（！Ｉ）に流
通することになり、冷却水の流速が増大され℃熱伝導率
が著しく向上されるとともに、厚み方向の全面に亘つ又
均等に降温されかつ外衣面の降温も良好になって、冷却
水と内壁との温度差が小さくなり、さらに、外側の平円
板部（Ａ１）においても、多重に形成された対の半円弧
状の水路によつ又缶水路間の半径方向の肉厚が薄くなり
熱伝導率が向上されて均一な降温効果が得られる。
よって、この実施例によれば、加速電極ａｚｏ）全面に
亘って温度偏差による熱応力および熱変形を著しく小さ
くすることができ、特に最高の発熱量を生ずる截頭円錐
柱部（Ａ２）の降温も十分に達成できるため、熱伝導率
の大きい高価な材料（例えば銅、黄銅）を使用せずに、
熱伝導率の小さい鋼材を使用することが可能となり、安
価な加速電極を提供することができる。
亘って温度偏差による熱応力および熱変形を著しく小さ
くすることができ、特に最高の発熱量を生ずる截頭円錐
柱部（Ａ２）の降温も十分に達成できるため、熱伝導率
の大きい高価な材料（例えば銅、黄銅）を使用せずに、
熱伝導率の小さい鋼材を使用することが可能となり、安
価な加速電極を提供することができる。
なお、前記実施例では截頭円錐柱部（ノーズコーン部）
の水路を、その厚み方向に６分割した状態に構成してい
るが、本発明においては特に６分割に限られるものでは
ない。
の水路を、その厚み方向に６分割した状態に構成してい
るが、本発明においては特に６分割に限られるものでは
ない。
以上本発明を実施例について説明したが、勿論不発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。
第１図は従来の粒子加速器の概要を示す断面図、第２図
は従来の加速電極の電極部分のみを示す縦断断面形状図
、ｗｃ６図（８）＠ま 第２図の電極の部分１）ジョン
図および発熱量の状態図、第４図は第２図の電極内部に
配設した冷却水路の説明画、第５図は第４図の■−■断
面図、第６図は本発明の一実施例を示す加速電極の断面
図（第５図と同様な断面）、第７図は第６図の１−■断
面図、第８図は第７図の■−■断面図、第９図は第７図
の■−■断面図、第１０図は第７図のＸ−Ｘ断面図、第
１１図は実施例の截頭円錐柱部における水路の状態を示
す見取図である。 １：粒子加速管 １２：加速電極 え、電極 Ａ１：千円板部 Ａ２：截頭円錐柱部 Ａ３：支持首部Ａ′：穴
ａ：入口通路 ｂ−へｍ′：水路 Ｓ：出口通路 復代理人弁理士岡 本 １ 文 外２名 馬３図 （Ｂ）（Ａ） 単位面積当りの兜照量（７゛久猪）１１馬６図 トＩ
は従来の加速電極の電極部分のみを示す縦断断面形状図
、ｗｃ６図（８）＠ま 第２図の電極の部分１）ジョン
図および発熱量の状態図、第４図は第２図の電極内部に
配設した冷却水路の説明画、第５図は第４図の■−■断
面図、第６図は本発明の一実施例を示す加速電極の断面
図（第５図と同様な断面）、第７図は第６図の１−■断
面図、第８図は第７図の■−■断面図、第９図は第７図
の■−■断面図、第１０図は第７図のＸ−Ｘ断面図、第
１１図は実施例の截頭円錐柱部における水路の状態を示
す見取図である。 １：粒子加速管 １２：加速電極 え、電極 Ａ１：千円板部 Ａ２：截頭円錐柱部 Ａ３：支持首部Ａ′：穴
ａ：入口通路 ｂ−へｍ′：水路 Ｓ：出口通路 復代理人弁理士岡 本 １ 文 外２名 馬３図 （Ｂ）（Ａ） 単位面積当りの兜照量（７゛久猪）１１馬６図 トＩ
Claims (1)
- 外側の平円板部と中心側の穴明き截頭円錐柱部とからな
る電極内に該軸を中心とする略円形状あるいは半円弧状
の水路を多重に設けて、前記水路の隣接端部を屈曲通路
にて連結するとともに、前記電極に併設され（いる支持
首部内に設けた入口通路を前記水路の最内側に直結しか
つ前記入口通路を囲む出口通路を前記水路の最外＠に直
結した冷却水路を設け、前記截頭円錐柱部内における前
記冷却水路を小断面積にしかつ外表面に近接させて多数
配設したことに特徴を有する粒子加速管中に整列して垂
設される粒子加速器の加速電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3811882A JPS58155700A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 粒子加速器の加速電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3811882A JPS58155700A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 粒子加速器の加速電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58155700A true JPS58155700A (ja) | 1983-09-16 |
| JPH0326520B2 JPH0326520B2 (ja) | 1991-04-11 |
Family
ID=12516547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3811882A Granted JPS58155700A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 粒子加速器の加速電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58155700A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016526261A (ja) * | 2013-05-17 | 2016-09-01 | スチュアート，マーティン，エー． | ダイヤモンドまたはダイヤモンド様炭素を利用する誘電体壁加速器 |
| JP2017501390A (ja) * | 2013-11-21 | 2017-01-12 | スチュアート，マーティン，エー． | 誘電体壁加速器および用途および使用の方法 |
-
1982
- 1982-03-12 JP JP3811882A patent/JPS58155700A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016526261A (ja) * | 2013-05-17 | 2016-09-01 | スチュアート，マーティン，エー． | ダイヤモンドまたはダイヤモンド様炭素を利用する誘電体壁加速器 |
| US10490310B2 (en) | 2013-05-17 | 2019-11-26 | Martin A. Stuart | Dielectric wall accelerator utilizing diamond or diamond like carbon |
| JP2017501390A (ja) * | 2013-11-21 | 2017-01-12 | スチュアート，マーティン，エー． | 誘電体壁加速器および用途および使用の方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0326520B2 (ja) | 1991-04-11 |
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