JPS63205099A - 外部共振形四重極粒子加速器 - Google Patents
外部共振形四重極粒子加速器Info
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- JPS63205099A JPS63205099A JP3551487A JP3551487A JPS63205099A JP S63205099 A JPS63205099 A JP S63205099A JP 3551487 A JP3551487 A JP 3551487A JP 3551487 A JP3551487 A JP 3551487A JP S63205099 A JPS63205099 A JP S63205099A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 26
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は几ＦＱ（ラジオ フレエキュエンシークアドラ
ボー／Ｉ／ ： 、３ａｄｉｏ ｌ；”ｒｅｐｕｅｎｃ
ｙ Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）イオン加速器に係９１％に
高周波共振回路が加速管の外にある外部共振形四電極粒
子加速器の改良に関する。
ボー／Ｉ／ ： 、３ａｄｉｏ ｌ；”ｒｅｐｕｅｎｃ
ｙ Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）イオン加速器に係９１％に
高周波共振回路が加速管の外にある外部共振形四電極粒
子加速器の改良に関する。
従来の外部共損形四重極粒子加速器は例えば特開昭６０
−１１５１９９号に示されるようなものである。外部共
振形四重極粒子加速器の構造の一例を第２図に示す。（
Ａ）図は装置の立面図、（Ｂ）図は側面図である。図に
おいて２ａ、２ｂ、２ｃ。
−１１５１９９号に示されるようなものである。外部共
振形四重極粒子加速器の構造の一例を第２図に示す。（
Ａ）図は装置の立面図、（Ｂ）図は側面図である。図に
おいて２ａ、２ｂ、２ｃ。
２ｄは軸方向に波打った形状を持つ四重種棒である。イ
オンビームは四重種棒２ａ、 ２ｂ、２ｃ。
オンビームは四重種棒２ａ、 ２ｂ、２ｃ。
２ｄで囲まれる中心部分に導入され、四重種棒で形成さ
れる高電圧の電界による加速を受ける。軸方向に進むに
つれｊ−次加速され、入射イオンは高エネルギーイオン
となって出射される。第２図ではワンターンコイル４と
容量可変コンデンサー５による共振回路で発生した高周
波高電圧を四重種棒に供給している。図中３は高周波電
源からの電力を共振回路に伝えるための誘導結合用コイ
ルである。共振回路のコンデンサー容量を変えることに
より、共振周波数が変化するので、これに応じて加速で
きるイオン種や最終加速エネルギーを自在に調整するこ
とができる。イオンを加速するに必要な高電圧は、イオ
ン種及び目的とする最終エネルギー、四重種棒の長さな
どによって変わるが。
れる高電圧の電界による加速を受ける。軸方向に進むに
つれｊ−次加速され、入射イオンは高エネルギーイオン
となって出射される。第２図ではワンターンコイル４と
容量可変コンデンサー５による共振回路で発生した高周
波高電圧を四重種棒に供給している。図中３は高周波電
源からの電力を共振回路に伝えるための誘導結合用コイ
ルである。共振回路のコンデンサー容量を変えることに
より、共振周波数が変化するので、これに応じて加速で
きるイオン種や最終加速エネルギーを自在に調整するこ
とができる。イオンを加速するに必要な高電圧は、イオ
ン種及び目的とする最終エネルギー、四重種棒の長さな
どによって変わるが。
通常は数１０ｋＶから数１００ｋｖであり、これにより
ＭｅＶ領域へのビーム加速を実用的な寸法の装置によっ
て実現できる。また周波数可変範囲としては、加速する
イオン種としてボロン（硼素）。
ＭｅＶ領域へのビーム加速を実用的な寸法の装置によっ
て実現できる。また周波数可変範囲としては、加速する
イオン種としてボロン（硼素）。
燐、ヒ素イオンなどである場合、数１０ＭＨｚ〜数１０
０ＭＨｚで充分である。この様な高周波・高いことが必
要である。特にイオンビームの加速装置として実用的な
寸法及び電源能力を考えると。
０ＭＨｚで充分である。この様な高周波・高いことが必
要である。特にイオンビームの加速装置として実用的な
寸法及び電源能力を考えると。
少なく共、Ｑ値として１０００以上の値が必要である。
第２図に示した従来例の共振回路で得られるＱ値として
は、加速器用に利用可能なＱ値が得られてはいるものの
、最も効率良いＱ値を達成するための構成に関し配慮が
なされておらず、さらに高いＱ値を得る上で問題があっ
た。
は、加速器用に利用可能なＱ値が得られてはいるものの
、最も効率良いＱ値を達成するための構成に関し配慮が
なされておらず、さらに高いＱ値を得る上で問題があっ
た。
一般に、ＭＨｚの桁の周波数領域に対する共振回路のＱ
値は回路部品の配置の仕方により犬きく値が変わる。
値は回路部品の配置の仕方により犬きく値が変わる。
本発明の目的は、ワンターンコイルと容量可変コンデン
サー、あるいはインダクタンス可変ワンターンコイルと
コンデンサー、あるいはインダクタンス、容量共に可変
なコイル、コンデンサーの組合せからなる外部共振形四
重極粒子加速器用の共振回路について、最も効率良い上
記各回路部品配置を持つ共振回路を提供することにある
。
サー、あるいはインダクタンス可変ワンターンコイルと
コンデンサー、あるいはインダクタンス、容量共に可変
なコイル、コンデンサーの組合せからなる外部共振形四
重極粒子加速器用の共振回路について、最も効率良い上
記各回路部品配置を持つ共振回路を提供することにある
。
イオンビームを、ＲＦＱを使って効率良く加速するには
共振回路について高いＱ値の実現が不可欠である。Ｑ値
はコンデンサーやインダクター等の回路部品の構造及び
配置依存性が強いから、高Ｑ値はこれら部品の配置の最
適化、すなわち高周波共振回路を構成する回路部品で−
あるコンデンサー及びインダクタンス用のコイルを幾何
学的に対称に配置することにより達成される。
共振回路について高いＱ値の実現が不可欠である。Ｑ値
はコンデンサーやインダクター等の回路部品の構造及び
配置依存性が強いから、高Ｑ値はこれら部品の配置の最
適化、すなわち高周波共振回路を構成する回路部品で−
あるコンデンサー及びインダクタンス用のコイルを幾何
学的に対称に配置することにより達成される。
ＬＣを使って構成される共振回路では１回路内に蓄えら
れる電気的エネルギーは、ＬとＣとの間で交互に移動す
る。具体的にはＬとＣとの間を電流が行き来し、上記移
動が起きる。回路のＱ値は。
れる電気的エネルギーは、ＬとＣとの間で交互に移動す
る。具体的にはＬとＣとの間を電流が行き来し、上記移
動が起きる。回路のＱ値は。
この電流がどの様な線路に沿って流れるかにより変わる
。回路部品の配置が変ればＬとＣの間を流れる電流の線
路の形、長さ等が変わり、線路の抵抗値が異なってくる
ため、Ｑ値も変わることになる。線路の抵抗値を小さく
するには、１！を流線路が回路構成に対し対称となるよ
うにすれば良い。
。回路部品の配置が変ればＬとＣの間を流れる電流の線
路の形、長さ等が変わり、線路の抵抗値が異なってくる
ため、Ｑ値も変わることになる。線路の抵抗値を小さく
するには、１！を流線路が回路構成に対し対称となるよ
うにすれば良い。
以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図では、ワンターンコイル４を四重極電極セット２ａ、
２ｂ、２Ｃ，２ｄと容量可変コンデンサー５の中間
に設置し、かつワンターンコイル４と容量可変コンデン
サー５をワンターンコイル４の中央部に置き、配置の対
称性を改善した図 （平面図（Ａ）図参照）。なお、断面図（Ｂ）Ａにおい
ても、ワンターンコイルと、四重極電極セット２ａ、２
ｂ、２ｃ、２ｄの配置が左右対称となる様にした。これ
は電極セットの組立て易さから考慮されたものである。
図では、ワンターンコイル４を四重極電極セット２ａ、
２ｂ、２Ｃ，２ｄと容量可変コンデンサー５の中間
に設置し、かつワンターンコイル４と容量可変コンデン
サー５をワンターンコイル４の中央部に置き、配置の対
称性を改善した図 （平面図（Ａ）図参照）。なお、断面図（Ｂ）Ａにおい
ても、ワンターンコイルと、四重極電極セット２ａ、２
ｂ、２ｃ、２ｄの配置が左右対称となる様にした。これ
は電極セットの組立て易さから考慮されたものである。
長さ１．３ｍの四重極電極棒を取付け、銅製ワンターン
コイルとして直径が１００園から３００關程度、長さ４
００〜１３００鵡のものを使い回路特性を測定した。容
量可変コンデンサーとしては真空コンデンサーを用いた
。
コイルとして直径が１００園から３００關程度、長さ４
００〜１３００鵡のものを使い回路特性を測定した。容
量可変コンデンサーとしては真空コンデンサーを用いた
。
第２図に示した従来装置の場合、ワンターンコイル４と
真空コンデンサー５で構成される共振回路のＱ値は、励
振周波数が２０ＭＨｚの時に約４００〜５００であった
。一方、第１図に示したコンデンサーとコイルを対称配
置した本発明の実施例では、同じ回路部品を便い、Ｑ値
として１５００以上の値が得られた。このため、同一の
高周波・高電圧を四重種棒に発生させるに必要な高周波
電力（高周波電源から誘導結合用コイル３を通して共振
回路に伝達される）は、Ｑ値の上昇に逆比例して小さく
でき喪。即ち、小電力で効率良く高周波・高電圧を発生
させることが可能となった。一般に大電力の高周波電源
は、出力の大小によシミ原寸法が変わる。従って、必要
電力の減小は電源の小形化に寄与するところ大となシ、
電源を含めた装置寸法として、実用的な大きさを持つ外
部共振形四重極粒子加速器が実現できた。
真空コンデンサー５で構成される共振回路のＱ値は、励
振周波数が２０ＭＨｚの時に約４００〜５００であった
。一方、第１図に示したコンデンサーとコイルを対称配
置した本発明の実施例では、同じ回路部品を便い、Ｑ値
として１５００以上の値が得られた。このため、同一の
高周波・高電圧を四重種棒に発生させるに必要な高周波
電力（高周波電源から誘導結合用コイル３を通して共振
回路に伝達される）は、Ｑ値の上昇に逆比例して小さく
でき喪。即ち、小電力で効率良く高周波・高電圧を発生
させることが可能となった。一般に大電力の高周波電源
は、出力の大小によシミ原寸法が変わる。従って、必要
電力の減小は電源の小形化に寄与するところ大となシ、
電源を含めた装置寸法として、実用的な大きさを持つ外
部共振形四重極粒子加速器が実現できた。
第３図は本発明に基づく別の実施例を説明する図である
。本図では周波数可変用の容量可変コンデンサーを２ヶ
取付け、コイルとコンデンサーに関する回路構成の配置
対称性を改善している。この場合、コンデンサーをコイ
ル中心部に対し、対称に配置した。
。本図では周波数可変用の容量可変コンデンサーを２ヶ
取付け、コイルとコンデンサーに関する回路構成の配置
対称性を改善している。この場合、コンデンサーをコイ
ル中心部に対し、対称に配置した。
５′、５“は互いの容量が等しくなるようにその値を変
化させ、共振周波数を変えた。
化させ、共振周波数を変えた。
第１図の実施例で述べたものと同じ四重極電極セラトラ
取付けて共振回路のＱ値を測定したところ、 １０〜
３０ＭＨｚ （’）励振周波数領域で１５００以上の高
Ｑ値が得られた。
取付けて共振回路のＱ値を測定したところ、 １０〜
３０ＭＨｚ （’）励振周波数領域で１５００以上の高
Ｑ値が得られた。
第３図では容量可変コンデンサーが２ケの場合を示した
が、３ケの場合はさらに中央部分に１ケを増設し対称性
を維持すれば良いことは明らかである。また、第１図、
第３図において、ワンターンコイル４と真空コンデンサ
ー５の位置を互いに入れかえた配置、即ち上から四重極
電極セット。
が、３ケの場合はさらに中央部分に１ケを増設し対称性
を維持すれば良いことは明らかである。また、第１図、
第３図において、ワンターンコイル４と真空コンデンサ
ー５の位置を互いに入れかえた配置、即ち上から四重極
電極セット。
コンデンサー、ワンターンコイルの順で並べた場合につ
いても同じ高Ｑ値が得られた。これは、コンデンサーと
ワンターンコイルの配置対称性が変わらないため、同じ
高Ｑ値が得られたものである。
いても同じ高Ｑ値が得られた。これは、コンデンサーと
ワンターンコイルの配置対称性が変わらないため、同じ
高Ｑ値が得られたものである。
さらに第１図、第３図に示した外部共振形四重極粒子加
速器内に数１０ＫｅＶのイオンビーム（ボロン、燐、ヒ
素イオンなど）を入射させたところ、数１０ｋＷ〜１０
０ｋｌの高周波電力を電源から投入した状態で、数Ｍｅ
Ｖ以上のイオンビームに効率良く加速できることがわか
った。
速器内に数１０ＫｅＶのイオンビーム（ボロン、燐、ヒ
素イオンなど）を入射させたところ、数１０ｋＷ〜１０
０ｋｌの高周波電力を電源から投入した状態で、数Ｍｅ
Ｖ以上のイオンビームに効率良く加速できることがわか
った。
なお第１図、第３図において誘導結合用コイル３は片側
のみに設置した例を示した。Ｑ値が高くなるとこのコイ
ルによるＱ値への影響も現われてくる。誘導結合用コイ
ルを２ヶ、左右対称に配置することもＱ値上弁に有効で
あることは明らかで。
のみに設置した例を示した。Ｑ値が高くなるとこのコイ
ルによるＱ値への影響も現われてくる。誘導結合用コイ
ルを２ヶ、左右対称に配置することもＱ値上弁に有効で
あることは明らかで。
実験的にも確かめられた。第１図、第３図では誘導結合
用コイル３をワンター／コイル４の外に配置した例を示
したが、３をワンターンコイル４の内部に対称に配置し
ても良いことも本発明の目的からして明らかである。
用コイル３をワンター／コイル４の外に配置した例を示
したが、３をワンターンコイル４の内部に対称に配置し
ても良いことも本発明の目的からして明らかである。
本発明によれば、外部共振形四重極粒子加速器において
その共振回路の高Ｑ値が実現され、少ない高周波電力で
効率良く加速用高電圧を発生することが可能となり、電
源を含めた装置の小形化。
その共振回路の高Ｑ値が実現され、少ない高周波電力で
効率良く加速用高電圧を発生することが可能となり、電
源を含めた装置の小形化。
加速の高効率化に寄与するところ大である。
第１図は本発明の一実施例を説明する図で図中（Ａ）は
平面図、（Ｂ）は側面図、第２図は従来技術に基づ〈従
来例を説明する図で図中（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面
図、第３図は本発明に基づく別の実施例を説明する図で
ある。 １・・・真空容器＋ ２ ａ ｅ ２ ｂ 、 ２
ｃ 、 ２ ｄ・・・四重極電極棒、３・・・誘導
結合用コイル、４・・・ワンターンコイル、５．５’、
ｓ“・・・容量可変コンデンサー。 嘉１図 （Ｂ） 菖 ２ 図 （Ａ） ＣＢ）
平面図、（Ｂ）は側面図、第２図は従来技術に基づ〈従
来例を説明する図で図中（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面
図、第３図は本発明に基づく別の実施例を説明する図で
ある。 １・・・真空容器＋ ２ ａ ｅ ２ ｂ 、 ２
ｃ 、 ２ ｄ・・・四重極電極棒、３・・・誘導
結合用コイル、４・・・ワンターンコイル、５．５’、
ｓ“・・・容量可変コンデンサー。 嘉１図 （Ｂ） 菖 ２ 図 （Ａ） ＣＢ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、四重極電極の向い合つた面を波打たせ、この電極に
別の高周波共振回路で発生する高周波電圧を給電せしめ
イオンビームを加速する外部共振形四重極粒子加速器に
おいて、高周波共振回路を構成する回路部品であるコン
デンサー及びインダクタンス用のコイル（線輪）を幾何
学的に対称に配置した構成であることを特徴とした外部
共振形四重極粒子加速器。 ２、前記高周波共振回路をインダクタンス用の一回巻き
のコイル及び容量可変コンデンサーで構成し且つ容量可
変コンデンサーを一回巻きコイル軸方向の中心部分に設
置した特許請求の範囲第１項記載の外部共振形四重極粒
子加速器。 ３、高周波共振回路を一回巻きのコイル及び複数個の容
量可変コンデンサーを並列接続させ、且つこれらのコン
デンサー類をコイルの軸方向に関し対称に配置せしめた
特許請求の範囲第１項記載の外部共振形四重極粒子加速
器。 ４、特許請求範囲第１項記載の共振回路において、この
共振回路に電源からの電力を供給するための電源−共振
回路誘導結合用のコイルを共振回路の軸方向に関しほゞ
対称な位置に設置した外部共振形四重極粒子加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3551487A JPH0810639B2 (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 外部共振形四重極粒子加速器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3551487A JPH0810639B2 (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 外部共振形四重極粒子加速器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63205099A true JPS63205099A (ja) | 1988-08-24 |
| JPH0810639B2 JPH0810639B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=12443861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3551487A Expired - Fee Related JPH0810639B2 (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 外部共振形四重極粒子加速器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810639B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03245499A (ja) * | 1990-02-21 | 1991-11-01 | Hitachi Ltd | 四重極粒子加速器 |
-
1987
- 1987-02-20 JP JP3551487A patent/JPH0810639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03245499A (ja) * | 1990-02-21 | 1991-11-01 | Hitachi Ltd | 四重極粒子加速器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0810639B2 (ja) | 1996-01-31 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |