JPS61225800A - Accelerator - Google Patents

Accelerator

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JPS61225800A
JPS61225800A JP6718385A JP6718385A JPS61225800A JP S61225800 A JPS61225800 A JP S61225800A JP 6718385 A JP6718385 A JP 6718385A JP 6718385 A JP6718385 A JP 6718385A JP S61225800 A JPS61225800 A JP S61225800A
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accelerator
acceleration
cylinder
washer
disks
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は荷電粒子を高周波電磁波Cマイクロ波)を用い
て加速する装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a device for accelerating charged particles using high frequency electromagnetic waves (C microwaves).

〔発明の背景〕[Background of the invention]

荷電粒子をライナック(線形加速器;リニアツクとも呼
ばれる。)で高速に加速する場合、単位長さ当たりの加
速量と加速効率が重要なポイントになる。これらの諸量
は、加速管を構成する材料もさることながら、加速管の
構造に犬きく左右される。
When accelerating charged particles at high speed with a linac (linear accelerator; also called linear accelerator), the amount of acceleration per unit length and acceleration efficiency are important points. These quantities are highly dependent on the structure of the accelerating tube as well as the materials that make up the accelerating tube.

従来の加速管の構造として関連するものには、例えば文
献[アイ・トリプルイー トランザクション オン ニ
ュークリア サイエンス N5−28巻j  (IEE
E  Transactions  on  Nucl
earScience、VoL、N5−28.43 (
1981)34401が挙げられる。加速される粒子が
電子の場合を例にとって、従来の加速管の構造の概略を
第2図及び第3図に示す。それぞれの図において、右側
の図は加速管の軸方向の断面図を表わしており、左側の
図は、半径方向の横断面図を表わしている。
Related structures of conventional accelerator tubes include, for example, the literature [I.
E Transactions on Nucl.
earScience, VoL, N5-28.43 (
1981) 34401. Taking as an example the case where the particles to be accelerated are electrons, the structure of a conventional acceleration tube is shown schematically in FIGS. 2 and 3. In each figure, the right-hand view represents an axial cross-sectional view of the accelerator tube, and the left-hand view represents a radial cross-sectional view.

単純なシリンダー状の構造の中をマイクロ波を通すと、
マイクロ波の位相速度は光速度を越えてしまう(エネル
ギー伝搬速度は当然光速度を越えない。)。そこで、加
速管の構造は、光速度よりも遅い荷電粒子を加速するた
めに、その中を伝搬するマイクロ波の位相速度を光速度
よりも遅くして、位相速度と荷電粒子の速度が等しくな
るような構造にしである。具体的には、第2図及び第3
図に示したように、加速管軸に沿って周期釣力構造にな
っており、各セル(空洞)は、第2図では2枚のディス
ク22で区切っており、第3図では1枚のワッシャ32
で区切っている。また第2図の構造では、各セル間の電
磁波モードの結合を強くして電磁波Cマイクロ波)のエ
ネルギーの流れをスムーズにするために、ディスクの中
心軸のまわりに円弧型の穴23が設けられている。
When microwaves are passed through a simple cylindrical structure,
The phase velocity of microwaves exceeds the speed of light (of course, the energy propagation speed does not exceed the speed of light). Therefore, in order to accelerate charged particles that are slower than the speed of light, the structure of the accelerator tube makes the phase speed of the microwave propagating inside the tube slower than the speed of light, so that the phase speed and the speed of the charged particles become equal. It has a structure like this. Specifically, Figures 2 and 3
As shown in the figure, it has a periodic fishing force structure along the acceleration tube axis, and each cell (cavity) is separated by two disks 22 in FIG. 2, and one disk in FIG. washer 32
It is separated by In addition, in the structure shown in Figure 2, an arc-shaped hole 23 is provided around the central axis of the disk in order to strengthen the coupling of electromagnetic wave modes between each cell and smooth the energy flow of electromagnetic waves (microwaves). It is being

これらの構造における加速管の性能を第4図に示す。こ
むで%EI1mは加速管の中心軸すなわちビーム軸上の
最大電場%E、は加速管の構造全体における量大を場を
表わす。また、v5はマイクロ波のエネルギー伝搬速度
、Cは光速度を表わす。
Figure 4 shows the performance of the accelerating tube in these structures. %EI1m represents the maximum electric field %E on the central axis of the accelerating tube, that is, the beam axis, and represents the large amount of field in the entire structure of the accelerating tube. Further, v5 represents the microwave energy propagation speed, and C represents the speed of light.

Rは、実効シャントインピーダンスであり、次のように
定義される。
R is the effective shunt impedance and is defined as:

ことに、L:加速管の周期長 Eo(2):ビーム軸上の電場分布 P:1周期当たりの壁電流によるエネルギー損失 2工 に=   、 β=− βλ     C λ:マイクロ波の管内波長 V二粒子の速度 この実効シャントインピーダンスは、定在波型加速にお
ける加速効率の目安となる。第4図の凡の値は、マイク
ロ波の周波数が3GH2の場合のものである。
In particular, L: Period length of the accelerator tube Eo (2): Electric field distribution on the beam axis P: Energy loss due to wall current per cycle = 2 = , β = - βλ C λ: Microwave tube wavelength V Velocity of Two Particles This effective shunt impedance is a measure of acceleration efficiency in standing wave type acceleration. The values in FIG. 4 are for the case where the microwave frequency is 3GH2.

さて、ライナックの性能の1番目の指標として、E=/
E、がある。ここで%Etは加速管の内部放電によって
その上限が決まる。従って、粒子の加速電界E1を高く
とるためkは、E、、/E、が大きく、なるべく1に近
いような構造が望ましい。
Now, as the first indicator of linac performance, E=/
There is E. Here, the upper limit of %Et is determined by the internal discharge of the accelerating tube. Therefore, in order to obtain a high particle accelerating electric field E1, it is desirable to have a structure in which k has a large E, . . . /E, and is as close to 1 as possible.

この観点からいくと、第2図の構造は、E、/E。From this point of view, the structure in Figure 2 is E, /E.

〉0.9となって優れているが、第3図の構造は、E@
/g、〜0.4となって高電界には向かない。
〉0.9, which is excellent, but the structure in Figure 3 is E@
/g, ~0.4, making it unsuitable for high electric fields.

第3図の構造では、ワッシャ32に実効シャントインピ
ーダンスRを大きくするためのノーズコーン34がある
ために、この部分で電界が集中してし、まっている。こ
れがE、/E pの低い原因である。
In the structure shown in FIG. 3, since the washer 32 has a nose cone 34 for increasing the effective shunt impedance R, the electric field is concentrated and stationary at this portion. This is the reason why E, /E p is low.

ライナックの性能の2番目の指標として、v1/Cがあ
る。粒子を加速する場合、加速管に供給されるマイクロ
波のエネルギーは、加速される粒子に喰われてしまう。
A second indicator of linac performance is v1/C. When accelerating particles, the microwave energy supplied to the acceleration tube is eaten up by the particles being accelerated.

そこで、粒子の加速を継続させるためには、マイクロ波
のエネルギーをスムーズに供給する必要がある。そのた
めには、エネルギー伝搬速度が大きいことが要求される
。この観点からいくと、第2図の構造でけv、/Cけた
かだか0.1程度にしかできない。一方、第3図の構造
ではv1/Cが0.5程度にでき、エネルギーフローの
観点では第3図の構造は優れて論る。
Therefore, in order to continue accelerating particles, it is necessary to supply microwave energy smoothly. For this purpose, a high energy propagation speed is required. From this point of view, in the structure shown in FIG. 2, the value of v, /C can be reduced to about 0.1 at most. On the other hand, in the structure shown in FIG. 3, v1/C can be reduced to about 0.5, and it can be argued that the structure shown in FIG. 3 is superior from the viewpoint of energy flow.

ライナックの性能の3番目の指標として、実効シャント
インピーダンス凡がある二これは、注入したマイクロ波
のエネルギーが、どれだけ有効に粒子の加速に寄与でき
るかといった、加速効率のひとつの目安であり、Rが大
きい方が加速効率は良いと解釈できる。第4図かられか
るように、第2図の構造よりも、第3図の構造の方がこ
の点に関しては優れている。
The third indicator of linac performance is the effective shunt impedance.This is a measure of acceleration efficiency, which indicates how effectively the injected microwave energy can contribute to the acceleration of particles. It can be interpreted that the larger R is, the better the acceleration efficiency is. As can be seen from FIG. 4, the structure shown in FIG. 3 is superior to the structure shown in FIG. 2 in this respect.

以上、第2図及び第3図に示した従来構造を、E ra
 / b p rvt / 0%及び凡の3つの観点か
らながめてきたが、いずれも一長一短があり、ともに優
れた構造は存在しない。
As mentioned above, the conventional structure shown in FIG. 2 and FIG.
/ b p rvt / 0% and ordinary, all of which have their advantages and disadvantages, and there is no structure that is superior to both.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、実効シャントインピーダンスRを大き
く犠牲にすることなく、E、/g、及びVt/Cがとも
に大きい、高加速電界型の加速器を提供することである
An object of the present invention is to provide a high acceleration electric field type accelerator in which both E, /g and Vt/C are large without significantly sacrificing the effective shunt impedance R.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の基本構造を第1図に示す。本発明では、シリン
ダー11の中に同軸状に間隔dの2枚のワッシャ12が
、周期長りをもって周期的に設置されており、それぞれ
のワッシャ12の中央部には、荷電粒子が通過する開口
15が設けられている。
The basic structure of the present invention is shown in FIG. In the present invention, two washers 12 are installed coaxially in a cylinder 11 at a distance d and periodically with a period length, and each washer 12 has an opening in the center through which charged particles pass. 15 are provided.

ただしここでは、ブツシャ12とシリンダー11とを結
合する部分は省いである。この構造は従来例として第2
図に示した2枚のディスク22による周期的な構造と類
似しているが、本質的に次の点が異なる。すなわち、第
2図の構造では、結合空洞28が加速器@29と同軸上
に合って、決して前者が後者の周上には無いということ
である。
However, the portion connecting the bushing 12 and the cylinder 11 is omitted here. This structure is the second conventional example.
Although it is similar to the periodic structure of the two disks 22 shown in the figure, it is essentially different in the following points. That is, in the structure of FIG. 2, the coupling cavity 28 is coaxial with the accelerator @29 and the former is never on the circumference of the latter.

これに対し本発明における第1図の構造では、結合空洞
18が加速空洞工9の周上にもまたがっている。この点
を念頭において、本発明に至った背景から述べていく。
In contrast, in the structure of FIG. 1 according to the present invention, the coupling cavity 18 also extends over the circumference of the acceleration cavity 9. With this point in mind, the background to the present invention will be described.

まず、g wa / E pを大きくして高加速′電界
を確保するためKは、第31図に示したワッシャ32上
のノーズコーン34のごとき突起部の存在は望ましくな
い。なぜならば、前述したように、この突起部上で4界
が集中するからである。従って、ワッシャの構造に関し
ては、第2図に示したディスク22に見られるような、
ビーム軸100に対して垂直な方向になめらかな円板状
のものが良い。
First, in order to increase g wa / E p and ensure a high acceleration electric field, the presence of a protrusion such as the nose cone 34 on the washer 32 shown in FIG. 31 is not desirable. This is because, as mentioned above, the four fields are concentrated on this protrusion. Therefore, regarding the structure of the washer, as seen in the disk 22 shown in FIG.
A disk-shaped one that is smooth in the direction perpendicular to the beam axis 100 is preferable.

また、Vg/Cを大きくして、マイクロ波のエネルギー
伝搬をスムーズにするために、第3図に示したように、
各セル間のマイクロ波のモードの結合を強くする結合空
洞38を、加速空洞39の周囲に設置した構造のものが
良い。
In addition, in order to increase Vg/C and smooth the microwave energy propagation, as shown in Figure 3,
It is preferable to have a structure in which a coupling cavity 38 is provided around the acceleration cavity 39 to strengthen the coupling of microwave modes between each cell.

この場合、ワッシャとシリンダーとの間には、ある程度
の間隙(この部分が結合空洞38を形成する)が存在す
ることになるが、これによってワッシャのこの間隙部に
電界が集中することになる。
In this case, a certain gap (which forms the coupling cavity 38) will exist between the washer and the cylinder, and this will cause the electric field to concentrate in this gap of the washer.

また、ワッシャ中央部の粒子が通る開口付近にも電界が
集中する。これらの′電界集中は、第3図におけるワッ
シャ34上のノーズコーン340部分における電界集中
に比べると、その度合はかなり低いものの、なお注意す
べき点である。ひとつのセルの両端のワッシャ間隔をg
として、ひとつのセルの長さをLとおく。gとLの比g
 / Lを0.5から1まで変えていくと、ワッシャの
周囲のシリンダーとの間隙部における電界強度とワッシ
ャ中央部の粒子が通る開口付近の電界強度との比も大き
く変わる。ここで、gZLを小さくしていく場合、一枚
のワッシャのみで構成すると、ワッシャ自体の厚みが大
きくなり、このような状況は実効シャントインピーダン
スFLt−考慮すると、決して望ましい構造とは言えな
い。従って、gZLを小さくしていく場合、加速管の構
造としては、厚みが比較的薄い2枚のワッシャで、各セ
ルを区切るような構造になる。
Furthermore, the electric field is concentrated near the opening in the center of the washer through which the particles pass. These electric field concentrations are much lower in degree than the electric field concentration at the nose cone 340 portion on the washer 34 in FIG. 3, but they should still be noted. The washer spacing at both ends of one cell is g
Let the length of one cell be L. The ratio of g to L
When /L is changed from 0.5 to 1, the ratio between the electric field strength in the gap between the washer and the cylinder around the washer and the electric field strength near the opening through which particles pass through the center of the washer also changes greatly. Here, when gZL is reduced, if the washer is constructed using only one washer, the thickness of the washer itself becomes large, and such a situation cannot be said to be a desirable structure when considering the effective shunt impedance FLt. Therefore, when gZL is made smaller, the structure of the accelerator tube is such that each cell is separated by two relatively thin washers.

ワッシャの周囲の電界強度と、ワッシャ中央部の電界強
度との比の大小は、加速管のひとつの特性であるE、/
E、に大きな影響を与える。第5図に、gZLを065
から11で変えたときの、H−/ E pの変化のよう
すを示す。ここで、g /Lを0.5以下を見なかった
のは、構造上、g/しく0.5とgZL>o、sとは半
周期す終るだけで同等だからでるる。第5図かられかる
ように、g/La O,65において、3./Epは最
大となる。
The ratio of the electric field strength around the washer to the electric field strength at the center of the washer is one of the characteristics of the accelerator tube, E, /
It has a big impact on E. In Figure 5, gZL is 065
The change in H-/E p when changing from to 11 is shown. Here, the reason why we did not look at g/L below 0.5 is because, structurally speaking, g/L=0.5 and gZL>o, s are equivalent just by completing half a cycle. As can be seen from FIG. 5, at g/La O, 65, 3. /Ep is maximum.

以上述べた構造では、加速効率の目安である実効シャン
トインピーダンスRは、第3図の構造に比べて劣るもの
の、几を大きく凝性にすることなく、E、/g、及びv
、/Cをともに大きくすることができる。即ち、本発明
による構造では、ビーム軸上の加速電界強度を、放電限
界で決まる最大電界強度付近にまでもっていくことがで
き、かつ、マイクロ波のエネルギーをスムーズに供給す
ることができる。
In the structure described above, although the effective shunt impedance R, which is a measure of acceleration efficiency, is inferior to that of the structure shown in FIG.
, /C can both be increased. That is, in the structure according to the present invention, the acceleration electric field strength on the beam axis can be brought close to the maximum electric field strength determined by the discharge limit, and microwave energy can be smoothly supplied.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明の実施例を第6図に示す、高周波損失の少ない良
i1!4体でできたシリンダー11の中に、距離にして
dだけ隔たった2枚の円板を1組として、軸方向に周期
長りで周期的に円板の組を形成する。円板は、ステム1
3によってシリンダーと結合されている。ステム13の
本数及び大きさは、シリンダー11内に発生するマイク
ロ波の軸対称及び非軸対称のTE、TMモード等を考慮
して、粒子の加速を妨げないように考慮する必要がある
An embodiment of the present invention is shown in FIG. 6. In a cylinder 11 made of a good i1!4 body with low high frequency loss, a set of two discs separated by a distance d are arranged in the axial direction. A set of disks is formed periodically with the period length. The disc is stem 1
It is connected to the cylinder by 3. The number and size of the stems 13 must be determined in consideration of the axisymmetric and non-axisymmetric TE, TM modes, etc. of the microwaves generated in the cylinder 11 so as not to impede particle acceleration.

粒子ビームは、ワッシャ12の中央部にあけられた−0
15を通って、シリンダー11の中心軸上を走る。ワッ
シャ12の材質としては、シリンダー11と同様、高周
波損失の少ない良電導体が用いられる。この溝遺体にお
hては、第1図に示すように、距離がgだけ隔たった2
枚のワッシャの間において、加速空洞19を形成してお
り、その周囲の空間及び距離がdだけ隔たった2枚のワ
ッシャで形成する空間によって、各加速空洞内のマイク
ロ波の加速モードを結合する結合空洞を形成している。
The particle beam was inserted into the center of the washer 12.
15 and runs on the central axis of the cylinder 11. As for the material of the washer 12, like the cylinder 11, a good conductor with little high frequency loss is used. As shown in Figure 1, in this ditch h, there are two bodies separated by a distance g.
An acceleration cavity 19 is formed between the two washers, and the microwave acceleration modes in each acceleration cavity are combined by the space around the cavity 19 and the space formed by the two washers separated by a distance d. forming a bonding cavity.

加速空洞と結合空洞についての理解を助けるために、第
7図(a)に加速管内の電気力線分布を、第7因(b)
K加速管中心軸上の電界強度分布を示す。
To help understand the acceleration cavity and the coupling cavity, Figure 7(a) shows the distribution of electric lines of force inside the acceleration tube, and the seventh factor (b)
The electric field strength distribution on the central axis of the K-acceleration tube is shown.

なお、図(a)は、(電気力線の線密度)oc(g界強
度)X(半径1として求めたものである。また、図(b
)の2座標は、図(a)IC示された位r11に、対応
している。    ゛ 〔本発明の変形例とその効果〕 本発明はワッシャ12自体の構造とシリンダー11との
配置関係が本質であるため、本発明の変形例としては、
ワツシーヤ12をシリンダー11に固定するステム13
の構造の変形として、いろいろ考えられる。
In addition, figure (a) is obtained as (linear density of electric lines of force) oc (g field strength) x (radius 1. In addition, figure (b)
) correspond to position r11 shown in IC in FIG. [Modifications of the present invention and their effects] Since the essence of the present invention is the structure of the washer 12 itself and the arrangement relationship with the cylinder 11, the following are modifications of the present invention:
Stem 13 that fixes the wax sear 12 to the cylinder 11
Various variations of the structure of can be considered.

まずその−例をgJc7図に示す。ステム13を各ワッ
シャ12ごとに設けて半径方向に支持するものである。
First, an example of this is shown in Figure gJc7. A stem 13 is provided for each washer 12 to support it in the radial direction.

この構造特有の効果は、製造上の簡便さにある。この種
の加速管を製造するひとつの方法として、まずステム1
3とワッシャ12とを結合して、その後シリンダー11
とを電鋳法等で結合する方法が考えられる。この場合、
この構造ではステム13とワッシャ12とを結合した構
造はどれもまったく同じで、量産性が上がるという効果
がある。また構造自体も第6図と比べると単純なので加
工精度が上がるという効果もある。
The unique advantage of this structure is its ease of manufacture. One way to manufacture this type of accelerator tube is to first make the stem 1.
3 and the washer 12, and then the cylinder 11
A possible method is to combine them by electroforming or the like. in this case,
In this structure, the structure in which the stem 13 and the washer 12 are combined is exactly the same, which has the effect of increasing mass productivity. Furthermore, since the structure itself is simpler than that shown in FIG. 6, it also has the effect of increasing processing accuracy.

第2の変形例を第8図に示す。これは、ステム13とワ
ッシャ12とを結合した構造は第7図の場合と同じであ
るが、ステム13とシリンダー11との結合位置が異な
っている。ステムの数が3本の場合、第8図に示すよう
に、ステムの位置が周方向に60度ずつ位相がシフトし
ている。この構造は、第7図のもつ特有の効果はもちろ
んのこと、次のような効果をもつ。すなわち、第6図の
構造ではTMssの高次モードが発生する恐れがあるが
、第8図の構造では、そういった高次モードの発生を防
ぐことができ、マイクロ波のエネルギーを集中的に加速
モードであるTMosモードに供給する仁とができ、加
速効率を上げることができる。
A second modification is shown in FIG. Although the structure in which the stem 13 and the washer 12 are connected is the same as that shown in FIG. 7, the position in which the stem 13 and the cylinder 11 are connected is different. When the number of stems is three, as shown in FIG. 8, the positions of the stems are shifted in phase by 60 degrees in the circumferential direction. This structure has the following effects in addition to the unique effects shown in FIG. In other words, in the structure shown in Fig. 6, there is a risk that higher-order modes of TMss may occur, but in the structure shown in Fig. 8, such higher-order modes can be prevented from occurring, and the microwave energy is concentrated in the acceleration mode. This makes it possible to increase acceleration efficiency by supplying the fuel to the TMos mode.

第3の変形例を第9図に示す。これは、ステムの構造を
半径方向支持方式ではなく、軸方向支持方式に変えたも
のである。この構造では、半径方向支持が無く、ワッシ
ャ12を支持するステム90は加速管の軸方向の両端で
支持するだけで良いために5加速管の製作が格段に容易
になるという利点がある。また、一般にステムの中には
ワッシャ及びステムを冷却するための冷却パイプが通っ
ているが、この構造ではパイプが直線上になるため、こ
の点を考慮しても製作が容易になる。
A third modification is shown in FIG. This changes the structure of the stem from a radial support system to an axial support system. This structure has the advantage that there is no radial support and the stem 90 supporting the washer 12 only needs to be supported at both ends of the acceleration tube in the axial direction, making it much easier to manufacture the 5-acceleration tube. Further, generally, a cooling pipe for cooling the washer and the stem runs through the stem, but in this structure, the pipe is in a straight line, so even if this point is taken into account, manufacturing is easier.

第4の変形例を第10図に示す。これは、数枚のワッシ
ャを一組として半径方向に支持するものである。加速管
の長さが非常に長くなってくると、第9図のような構造
では、ステム90の剛性を確保するためにステム90の
太さが太くなり、マイクロ波エネルギーの損失が大きく
なる。そこで、第10図のように、全体を何組かに分割
して、それぞれの組をまとめて支持するようなステム構
造が考えられるのである。これは、ちょうど第6図の構
造と第9図の構造の中間の構造に相当するものである。
A fourth modification is shown in FIG. This supports several washers as a set in the radial direction. When the length of the accelerating tube becomes very long, in the structure shown in FIG. 9, the thickness of the stem 90 becomes thick in order to ensure the rigidity of the stem 90, and the loss of microwave energy increases. Therefore, as shown in FIG. 10, a stem structure can be considered in which the whole is divided into several groups and each group is supported together. This corresponds to an intermediate structure between the structure shown in FIG. 6 and the structure shown in FIG. 9.

以上、本発明の変形例として、17ツシヤ12を支持す
るステムの各種の構造について述べたが、本発明の本質
はワッシャ12自体の構造及びワッシャ12とシリンダ
ー11との相互位置関係であり、この本質をもつ他の実
施例も本発明に該轟することは言うまでもない。
Various structures of the stem supporting the 17 shears 12 have been described above as modified examples of the present invention, but the essence of the present invention is the structure of the washer 12 itself and the mutual positional relationship between the washer 12 and the cylinder 11. It goes without saying that other embodiments of the same nature also apply to the present invention.

以上、本発明を特にライナックに適用した例について説
明したが、第11図に示すようなリング状の加速器にお
ける加速空洞11Gについてもそのまま適用できる。
Although the present invention has been described above with reference to an example in which it is applied to a linac, the present invention can also be applied to an acceleration cavity 11G in a ring-shaped accelerator as shown in FIG.

また、加速効率の目安である実効シャントインピーダン
スに関して、本発明は第3図で示した従来例に比べて劣
ることを付したが、加速管全体を超伝導空洞にすること
により、本発明におけるこの弱点は完全に解消すること
ができる。
Furthermore, regarding the effective shunt impedance, which is a measure of acceleration efficiency, the present invention is inferior to the conventional example shown in FIG. Weaknesses can be completely eliminated.

〔実施例の効果〕[Effects of Examples]

例えば、第6図に示した実施例によれば、加速効率のめ
やすである実効シャントインピーダンスを第3図の構造
に比べて大きく犠牲にすることなく、ビーム軸上の最大
電界強度と構造全体における最大電界強度との比である
E −/ E Pを1に近くすることができる。これは
、すなわち、ビーム軸上の最大電界強度を、放電限界で
決まる電界強度にほぼ等しいレベルにまで上げられるこ
とを意味する。また、マイクロ波のエネルギー伝搬速度
v5を光速度Cの約50鳴にまで高めることができるの
で、マイクロ波の加速管へのエネルギー供給をスムーズ
にすることができるという効果をも合わせもっている。
For example, according to the embodiment shown in FIG. 6, the effective shunt impedance, which is a measure of acceleration efficiency, is not significantly sacrificed compared to the structure shown in FIG. E-/EP, which is the ratio to the maximum electric field strength, can be made close to 1. This means that the maximum electric field strength on the beam axis can be increased to a level approximately equal to the electric field strength determined by the discharge limit. In addition, since the energy propagation speed v5 of the microwave can be increased to about 50 tones of the speed of light C, it also has the effect of smoothing the energy supply of the microwave to the accelerator tube.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、粒子の加速効率を大きく犠牲にするこ
となく、高加速電界型のライナックを提供できる。これ
により、例えばIGeV級の高エネルギー加速のライナ
ックの場合、従来その長さが30m近くかかったのが、
10m程度で済ませることかでき、ライナックのコンパ
クト化に多大の貢献をなすものである。
According to the present invention, a high acceleration electric field type linac can be provided without significantly sacrificing particle acceleration efficiency. As a result, for example, in the case of an IGeV-class high-energy acceleration linac, the length of conventional linacs was approximately 30 m, but
It can be completed with a length of about 10 m, making a great contribution to making linacs more compact.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の内容を表わす典を的な構造図、第2図
及び第3図は従来例を表わした図、第4図は本発明と従
来との性−比較を示した図、第5図は本発明の構造と性
能特性との関係を表わした図、第6図は本発明の一実施
例を表わした図、第7図(a)は本発明の構造における
電気力線の分布を示す図であり、第7図中)はその構造
における電界強度分布を示す図である。第8図から第よ
ネ図までは、本発明の変形例を表わした図、第キ埒図は
本発明の応用例を表わした図である。 11.21,31・・・シリンダー、12・・・ワッシ
ャ、13.33,90.91・・・ステム、15,25
゜35・・・荷電粒子ビーム通過用開口、18,28゜
38・・・結合空洞、19,29.39・・・加速空洞
、22.36・・・ディスク、23・・・加速モードを
結合するためのマイクロ波の通過用開口、100・・・
荷電粒子ビーム。 ¥11 口 ′fJt口 第+ 口 横積 速達 ′¥JS口 し 嶌ら■ L(11代) 算8図 第10 II
FIG. 1 is a typical structural diagram showing the contents of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams showing a conventional example, and FIG. 4 is a diagram showing a comparison between the present invention and the conventional one. Fig. 5 is a diagram showing the relationship between the structure of the present invention and performance characteristics, Fig. 6 is a diagram showing one embodiment of the present invention, and Fig. 7 (a) is a diagram showing the lines of electric force in the structure of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the electric field strength distribution in the structure. Figures 8 to 8 are diagrams showing modified examples of the present invention, and Figure 8 is a diagram showing an applied example of the present invention. 11.21,31...Cylinder, 12...Washer, 13.33,90.91...Stem, 15,25
゜35...Charged particle beam passage opening, 18,28゜38...Coupling cavity, 19,29.39...Acceleration cavity, 22.36...Disk, 23...Coupling acceleration mode Aperture for passing microwaves, 100...
Charged particle beam. ¥11 口′fJt 口次+ 口 横浜express ¥JS Kuchishishima et al■ L (11th generation) Arithmetic 8 figure 10 II

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、加速管が良電導体でできたシリンダーと、該シリン
ダー内部に該シリンダーと中心軸を同じにして配置され
た複数個のワッシャから構成され、上記シリンダーの軸
方向に周期的な加速空洞と結合空洞を形成して荷電粒子
を加速する加速器において、それぞれの上記加速空洞を
仕切る上記ワッシャが、加速される荷電粒子が通過する
開口を中央部に有する2枚の円板で構成され、それらの
円板の外周と上記シリンダーの内周の間に結合空洞を形
成するための空隙があることを特徴とする加速器。 2、特許請求の範囲第1項に記載された加速器において
、上記加速空洞を仕切る加速空洞両側の上記円板同志の
間隔gと、上記加速管の周期長Lとの比g/Lが0.6
5付近にあることを特徴とする加速器。 3、特許請求の範囲第1項または第2項に記載された加
速器において、上記結合空洞を仕切る2枚の上記円板を
一組として、上記シリンダーに支持されていることを特
徴とする加速器。 4、特許請求の範囲第1項または第2項に記載された加
速器において、上記各円板が独立に上記シリンダーに支
持されていることを特徴とする加速器。 5、特許請求の範囲第1項または第2項に記載された加
速器において、すべての上記円板が軸方向に結合され、
上記加速管端部において支持されていることを特徴とす
る加速器。 6、特許請求の範囲第3項に記載された加速器において
、複数組の上記円板が一対となつて上記シリンダーに支
持されていることを特徴とする加速器。
[Claims] 1. The accelerator tube is composed of a cylinder made of a good conductor, and a plurality of washers arranged inside the cylinder so that the center axis is the same as that of the cylinder. In an accelerator that accelerates charged particles by forming a coupling cavity with a periodic acceleration cavity, the washer that partitions each of the acceleration cavities is composed of two disks having an opening in the center through which the charged particles to be accelerated pass. an accelerator, characterized in that there is a gap for forming a coupling cavity between the outer periphery of the disks and the inner periphery of the cylinder. 2. In the accelerator described in claim 1, the ratio g/L of the distance g between the disks on both sides of the acceleration cavity that partitions the acceleration cavity to the periodic length L of the acceleration tube is 0. 6
An accelerator characterized by being located near 5. 3. The accelerator as set forth in claim 1 or 2, wherein the two discs that partition the coupling cavity are supported as a set by the cylinder. 4. The accelerator according to claim 1 or 2, wherein each of the disks is independently supported by the cylinder. 5. In the accelerator described in claim 1 or 2, all the disks are coupled in the axial direction,
An accelerator characterized in that the accelerator is supported at an end of the accelerator tube. 6. The accelerator according to claim 3, wherein a plurality of pairs of the disks are supported by the cylinder.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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