JPS6328447A

JPS6328447A - 加速管

Info

Publication number: JPS6328447A
Application number: JP16986386A
Authority: JP
Inventors: Shunichiro Tanaka; 俊一郎田中; Yutaka Sato; 豊佐藤; Hiroshi Sugawara; 菅原　廣
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-07-21
Filing date: 1986-07-21
Publication date: 1988-02-06

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は加速管に関し、さらに詳しくは、例えばイオン
注入装置、重イオンインジェクター、粒子加速器などに
使用される多段構造の加速管であって、接合部のシール
性が良好で、しかも製造が容易である加速管に関する。

（従来の技術）電子、イオンなどの荷電粒子を電界中で加速する加速管
は例えばイオン注入袋間、粒子加速器１重イオンインジ
ェクターなどに使用されており、なかでも１ｏｏｋＶ以
上の加速電圧が印加されるものは、絶縁破壊を防止する
ために、第３図のような多段構造とすることが一般的で
ある。すなわち、図に示した多段加速管ｌは、非磁性耐
熱金属よりなるリング状加速部材？およびセラミックス
よりなるリング状絶縁部材３とが、図のように交介に複
数個接合されてなるものである。このようなリング状の
部材を連接することにより形成された加速通路４は真空
に保持され、該加速管の一端からこの通路４に導入され
た荷電粒子は、進行に件って加速され他端部から導出さ
れることとなる。ざらに、またこの加速管ｌは例えばＳ
ＵＳ製の圧力容器（図示せず）内に収容され、圧力容器
と加速管１との間の空間は、例えばＳＦ、などのガスに
よりシールされていることが一般的である。

従来、かかる加速管において、加速部材を構成する非磁
性耐熱金属としては、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎ　ｂ
）などが使用され、一方、絶縁部材を構成するセラミッ
クスとしては、ベリリア（Ｂｅｄ）、アルミナ（Ａｕ２
０３）など（７）Ｍ化物系セラミックスが使用されてい
る。そして、これらの異種の素材を接合する場合、例え
ば、セラミ・７クスよりなる絶縁部材の接合表面に、Ｍ
。

−Ｍ　ｎペースト法によりメタライズ層を形成し、しか
るのち、この絶縁部材に金属製の！］［１速部材を例え
ば銀ろうなどを使用してろう付する、都合２工程で行な
うことが一般的であった。

しかしながら、ＢｅＯは毒性を有するうえに高価である
ため実用的ではない。一方、Ａ９．□０３は、加速部材
と接合する際に大口径管に均一な銀ろう付を適用するこ
とが困難であり、接合工程が極めて繁雑になると同時に
、接合後の接合部のシール性も充分ではないという問題
があり、この傾向は、絶縁部材としての特性に優れた高
純度のＡｌ２Ｏ３になるほど顕著である。さらに、従来
の接合工程は、上述したように、結局メタライズ工程と
ろう付工程との２工程を必要とするため、上記のような
多段構造の加速管を製造する場合は製造時間の長大化お
よび２回の熱処理に伴う製造コストの上昇を余儀なくさ
れていた。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の多段加速管にあっては、金属製の加速
部材とセラミックス、とくに／１２０゜製の絶縁部材と
の接合性が良好でないため、シール性が低く、また、接
合工程も繁雑であるという不都合がある。

未発明は従来のかかる問題を解消し、接合部のシール性
が良好で、しかも簡易でありかつ１度の接合工程により
製造しうる加速管の提供を目的とする６［発明の構成］（問題点を解決するための手段および作用）−に発明者
らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、セ
ラミックス、とくに、／１．０３よりなる絶縁部と金属
製加速部との間に、特定の組成を有する合金層を介して
接合すると、接合部のシール性が向上し、しかも、接合
工程？１工程で行なうことができるという基実を見出し
、−（発明を完成するに到った。

すなわち、７（発明の加速管１±、非磁性耐熱金属より
なるリング状加速部材と、セラミックスよりなりリング
状、絶縁部材とが周期律表の第■ａ族元素を少なくとも
１種含む合金よりなる層を介して交ｌｒに接合されてな
ることを特徴とする。

本発明の加速管において、加速部材を構成する非磁性＃
熱金属としては、とくに限定されるものではないが１例
えばＴｉ、Ｎｂなどが好適である。また、絶縁部材を構
成するセラミックスは、高い耐熱性および絶縁性を有す
るものであればよく、純度８５％以上、とくに純度９５
％以上のＡｌ２Ｏ３は好ましいものである。さらに、こ
の加速部材と絶縁部材との間に介在せしめられる合金層
は、第１Ｖａ族元素、すなわち、チタン（Ｔｉ）、ジル
コニウム（Ｚ　ｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）のうちの
少なくとも１種を含有する合金層である。かかる合金層
において、第１Ｖａ族元素以外の合金成分としては、と
くに制限ネれるものではないが、なるべくＡ４？−２０
３焼結体とのぬれ性が良好な合金を形成するものが好ま
しい。

具体的には、銀（Ａｇ）、詐（（Ｃｕ）、二ンケル（Ｎ
ｉ）、モリブデン（Ｍｏ）などをあげることができ、こ
れらを単独であるは適宜、組合わせて用いることができ
る。Ｔｉをほじめとす５第■ａ挨元素は、−ヒ記■ａ族
元素以外の合金１＆＋）元素と合金を形成していても、
また、合金を形成せず上記少なくとも２種の合金成分よ
りなる合金中に例えば分散せしめられたような状態で存
在していてもよい、このうち、合金層の少なくとも一部
が共晶合金であると、得られた合金層はより低温でＡＪ
Ｉ、０３焼結体と良好にぬれるためさらに有利である。

かかる共晶合金の具体例としては、ＡｇとＣｕまたはＭ
　ｏ　Ｎ　ｉとＡｇとＣｕとをそれぞれ共晶組成となる
ように組合わせたものをあげることができる。なお、か
かる合金中で、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのうちの少なくと
も１種が占める割合は、とくに限定されるものではない
が、通常、０．１〜３０重量％程度であることが好まし
い。

具体的には、例えば、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系の合金の場合
、Ｔｉの含有量は０−１〜５重量％程度が好ましく、さ
らに、熱処理温度が高い場合には、Ｔｉを１５重量％程
度まで含有せしめることができ、接合性がさらに良好と
なる。

本発明の加速管は例えば次のようにして製造される。す
なわち、まず、加速部材および絶縁部材のそれぞれ接合
面に上記第］’Ｖａ族元素およびその他の合金成分元素
を含むペースト、液状物を塗布したのちこれらの部材を
交互に所望数積層し、全体を圧着して真空中、７８０〜
１０００″Ｃで０．３〜６０分間加熱処理する。このと
き、上記ペーストまたは液状物の原料粉末としては、上
記各元素単体粉末および各元素の化合物粉末のいずれで
あってもよい、さらに、上記のペーストまたは液状物に
代えて合金箔や合金粉末を加速部材と絶縁部材との間に
介在せしめてもよい、いずれにせよ、この合金層の厚さ
は１０〜５０ｐに設定することが好ましい。この層厚が
１０戸未満であると、真空もれなどが発生し、接合部の
シール性が低下する場合があり、一方、５０．を超える
と、余剰の合金が隣接する接合部の合金層へ流動し、加
速部材同志が導通してしまう場合がある。

さらに、セラミックスよりなる絶縁部材の接合面の最大
表面粗さくＲｆｆｌａｘ）が１０戸以下であると、適正
量の合金層を形成しうるという点で有利である。また、
第２図に示したように、セラミックスよりなるリング状
絶縁部材３の上面３ａおよび下面３ｂに図示のごとく０
．２〜１．ＯＣの面取り部が形成されていると、これら
各面と接合されるべき加速部材との間にろうだまりが形
成されるため、接合時の余剰の合金の好ましくない流動
を阻止するうえで有効である。

（実施例）第１図に示したように、純度９６％のＡ１２０３焼結体よりなり、外径１６０ａｍ、内径１４
０ｍｍ、厚さ１０１１１ｍのリング状絶縁部材３とＴｉ
よりなり外径１７０ｍｍ、内径１３０ｍｍ、厚さ０．５
ｍｍのリング状加速部材２とを外径１６０■、内径１４
０　ａｍ、厚さ５０戸の合金箔５を介して交互にそれぞ
れを積層した。なお、この合金箔５としては、７１％Ａ
ｇ−２７％Ｃｕ−２％Ｔｉなる組成のものを使用し、上
記絶縁部材としては、１．０Ｃの面取りを施すとともに
、接合部の最大表面粗さＲ□□を５μｍに調整したもの
を使用した。

ついで、得られた積層体を上下方向に加圧して各部材を
相互密着せしめたのち、ｌＸｌ０′４Ｔｏｒｒ以上の真
空中、約８８０℃において約１０分間加熱処理して接合
し、加速管を得た。

しかるのち、得られた加速管の接合部におけるＨｅリー
クテストを行なったところリーク量は２　Ｘ　１０１ａ
ｔｍ＊　ｃｃ７ｓｅｃであり、シール性が良好であるこ
とが確認された。

さらに、この加速管を重イオンインジェクターに組込ん
で動作させたところ、接合部の劣化も生じず、シールも
長期にわたり良好であることが確認された。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明の加速管は、加
速部材と絶縁部材との間の接合部のシール性は極めて良
好であるとともに、高い加速電圧で作動させた際もシー
ル性に変化が生じることがない。さらに１本発明の加速
管は、絶縁部材として好ましい特性を具備する高純度Ａ
Ｍ２０３を使用でき、しかも、加速部材と絶縁部材との
１妾合を１工程で行なうことができるため、生産性が向
上する。したがって、イオン注入装置用加速管、高エネ
ルギービーム加速管としてその工業的価値は極めて犬で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加速管の製造工程における各部材のａ
層状態を示す断面図、第２図は本発明の加速管に使用す
る絶縁部材の形状の一例を示す一部断面斜視図、第３図
は多段加速管の一般的な構成を示す斜視図である。１・・・加速管、　　　２・・・加速部材、３・・・絶
縁部材、　　４・・・加速通路、５・・・合金層（合金
箔）。第１図ｂ第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非磁性耐熱金属よりなるリング状加速部材と、セ
ラミックスよりなるリング状絶縁部材とが交互に接合さ
れてなる加速管であって、該加速部材と該絶縁部材とが
、周期律表の第IVａ族元素を少なくとも１種含む合金よ
りなる層を介して接合されていることを特徴とする加速
管。
（２）該合金の少なくとも一部が、共晶合金である特許
請求の範囲第１項記載の加速管。
（３）該セラミックスが、アルミナである特許請求の範
囲第１項記載の加速管。
（４）該合金層の厚さが、１０〜５０μｍである特許請
求の範囲第１項記載の加速管。
（５）該セラミックスよりなるリング状絶縁部材の接合
面の最大表面粗さ（Ｒ＿ｍ＿ａ＿ｘ）が１０μｍ以下で
ある特許請求の範囲第１項記載の加速管。
（６）該セラミックスよりなるリング状絶縁部材の上面
および下面に０．２〜１．０Ｃの面取り部が形成されて
いる特許請求の範囲第１項記載の加速管。