KR102619636B1 - 고주파 가속 공동용 코어 및 그것을 사용한 고주파 가속 공동 - Google Patents

고주파 가속 공동용 코어 및 그것을 사용한 고주파 가속 공동 Download PDF

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Abstract

평균 결정 입경 1㎛ 이하의 결정을 갖는 Fe계 자성 박대를 권회한 토로이달 형상 코어로서, Fe계 자성 박대의 점적률이 40％ 이상 59％ 이하, 1MHz에 있어서의 μQf값이 3×109Hz 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 평균 결정 입경이 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 토로이달 형상 코어는, 내경으로부터 외경에 걸쳐서 간극부를 갖는 개소가 있는 것이 바람직하다.

Description

고주파 가속 공동용 코어 및 그것을 사용한 고주파 가속 공동
실시 형태는, 대체로, 고주파 가속 공동용 코어 및 그것을 사용한 고주파 가속 공동에 관한 것이다.
가속기는, 하전 입자를 가속하여 높은 운동 에너지의 입자선을 발생시키는 장치이다. 가속기의 일종으로서, 고주파 가속 공동이 있다. 고주파 가속 공동은, 고주파 전기장을 사용하여 하전 입자를 효율적으로 가속하는 장치이다. 고주파 가속 공동은, 공업용, 의료용 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 또한, 고주파 가속 공동에는, 사이클로트론형, 도파관형, 싱크로트론형 등이 있다. 사이클로트론형은, 고출력 전자관과 고주파 가속 공동이 자려 발진을 행하는 타입이다. 또한, 도파관형은, 고주파 가속 공동이 100m 이상으로 길어진 타입이다. 또한, 싱크로트론형은, 가속 과정에서 고주파의 주파수를 변경하는 기능을 갖는 것이다.
고주파 가속 공동은, 고주파 전기장을 발생시키기 위해, 자성 코어를 사용하고 있다. 하전 입자를 효율적으로 가속하기 위해서는, 복수의 자성 코어를 배열하여 가속 거리를 둘 필요가 있다. 가속을 안정시키기 위해서는, 자성 코어끼리의 간극의 가속도 안정시킬 필요가 있다. 이를 위해서는, 가속 간극 전압을 고전압으로 하는 것이 유효하다.
종래, 고주파 가속 공동용 코어에는, 페라이트 코어가 사용되고 있었다. 일반적으로, 자성 코어는 온도 상승에 수반하여 비투자율이 완만하게 상승하고, 퀴리 온도 부근에서 급격하게 감소한다. 고전압을 인가하면 페라이트 코어의 발열이 크기 때문에, 냉각 설비의 대형화가 필요하였다. 또한, 발열에 수반되는 자속의 포화도 일어나기 쉬웠다. 또한, 초투자율 μ가 작음으로 인해, 수 100kHz의 저주파 영역에서 안정적으로 높은 가속 간극 전압을 얻는 것이 곤란하였다.
이를 대신하여, 미세 결정 구조를 갖는 Fe계 자성 합금을 사용한 자성 코어가 검토되고 있다. 특허문헌 1에서는, 평균 입경 100nm 이하의 미세 결정 구조를 갖는 Fe계 자성 박대를 권회한 고주파 가속 공동용 자심이 개시되어 있다. 미세 결정 구조를 갖는 Fe계 자성 박대를 사용한 자성 코어는, 페라이트 코어와 비교하여 발열을 억제할 수 있었다. 또한, 초투자율 μ가 크기 때문에, 저주파 영역에서의 특성도 개선할 수 있었다. 그러나, 그 이상의 특성 개선에는 이르지 않았다.
일본 특허 공개 제2000-138099호 공보
특허문헌 1의 자성 코어는 점적률을 60％ 내지 80％로 하고 있다. 점적률이란 자성 코어 중의 자성 재료의 점유율이며, 체적률(％) 또는 면적률(％)로 나타내어지고 있다. 미세 결정 구조를 갖는 Fe계 자성 합금은, Fe계 비정질 합금을 열처리하여 제조되고 있다. 미세 결정 구조를 갖는 Fe계 자성 합금은, 깨지기 쉬운 재료이다. 이 때문에, Fe계 비정질 합금을 토로이달 형상으로 권회한 후, 열처리하여 미세 결정 구조를 부여하고 있다. 열처리에 의해 미세 결정 구조를 부여할 때, 자성 박대가 수축하고 있었다. 수축에 수반하여 자성 박대가 뒤틀려, 권회 구조에 파형 형상의 주름이 발생하고 있었다. 이 주름이 응력 열화의 원인이 되는 것을 알았다.
실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어는, 평균 결정 입경 1㎛ 이하의 결정을 갖는 Fe계 자성 박대를 권회한 토로이달 형상 코어로서, Fe계 자성 박대의 점적률이 40％ 이상 59％ 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.
도 1은 실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어의 일례를 도시하는 외관 도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 3은 파형부의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 고주파 가속 공동의 일례를 도시하는 개념도이다.
도 5는 자성 박대의 평균 판 두께를 도시하는 개념도이다.
실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어는, 평균 결정 입경 1㎛ 이하의 결정을 갖는 Fe계 자성 박대를 권회한 토로이달 형상 코어로서, Fe계 자성 박대의 점적률이 40％ 이상 59％ 이하, 1MHz에 있어서의 μQf값이 3×109Hz 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.
도 1에 실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어의 일례를 도시하는 외관 도를 도시하였다. 또한, 도 2에, 실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어의 일례를 도시하는 단면도를 도시하였다. 도면 중, 부호 1이 고주파 가속 공동용 코어, 2는 Fe계 자성 박대, 3은 절연층, 4는 간극부이다. 또한, D1은 코어의 외경, D2는 코어의 내경, T는 코어의 폭이다. 또한, 고주파 가속 공동용 코어(1)를 단순히 코어(1)라고 칭하는 경우도 있다.
고주파 가속 공동용 코어(1)는, Fe계 자성 박대(2)를 권회한 토로이달 형상 코어이다.
Fe계 자성 박대(2)는 Fe계 자성 합금을 포함하는 것이다. Fe계 자성 합금은, 구성 원소 중에서 Fe(철)를 원자 비율(at％)로 가장 많이 함유하는 Fe 합금을 나타낸다.
또한, Fe계 자성 합금은 다음 일반식을 충족시키는 것이 바람직하다.
일반식: FeaCubMcM'dM"eSifBg
식 중, M은 주기율표의 4족 원소, 5족 원소, 6족 원소 및 희토류 원소를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이고, M'은 Mn, Al 및 백금족 원소를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이고, M"은 Co 및 Ni를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이고, a는 a+b+c+d+e+f+g＝100원자％를 충족시키는 수이고, b는 0.01≤b≤8원자％를 충족시키는 수이고, c는 0.01≤c≤10원자％를 충족시키는 수이고, d는 0≤d≤10원자％를 충족시키는 수이고, e는 0≤e≤20원자％를 충족시키는 수이고, f는 10≤f≤25원자％를 충족시키는 수이고, g는 3≤g≤12원자％를 충족시키는 수이다.
Cu는 내식성을 높이고, 결정립의 조대화를 방지하여, 철손, 투자율 등의 연자기 특성의 개선에 유효하다. Cu의 함유량은 0.01원자％ 이상 8원자％ 이하(0.01≤b≤8)인 것이 바람직하다. 함유량이 0.01원자％ 미만에서는 첨가의 효과가 작고, 8원자％를 초과하면 자기 특성이 저하된다.
M은, 주기율표의 4족 원소, 5족 원소, 6족 원소, 및 희토류 원소를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이다. 4족 원소의 예는, Ti(티타늄), Zr(지르코늄), Hf(하프늄) 등을 포함한다. 5족 원소의 예는, V(바나듐), Nb(니오븀), Ta(탄탈) 등을 포함한다. 6족 원소의 예는, Cr(크롬), Mo(몰리브덴), W(텅스텐) 등을 포함한다. 희토류 원소의 예는, Y(이트륨), 란타노이드 원소, 악티노이드 원소 등을 포함한다. M 원소는, 결정 입경의 균일화나 온도 변화에 대한 자기 특성의 안정화에 유효하다. M 원소의 함유량은 0.01원자％ 이상 10원자％ 이하(0.01≤c≤10)인 것이 바람직하다. 또한, 주기율표는 일본의 주기율표로 나타내고 있다.
M'은, Mn(망간), Al(알루미늄), 및 백금족 원소를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이다. 백금족 원소의 예는, Ru(루테늄), Rh(로듐), Pd(팔라듐), Os(오스뮴), Ir(이리듐), Pt(백금) 등을 포함한다. M' 원소는, 포화 자속 밀도 등의 연자기 특성의 향상에 유효하다. M' 원소의 함유량은 0원자％ 이상 10원자％ 이하(0≤d≤10)인 것이 바람직하다.
M" 원소는 Co(코발트) 및 Ni(니켈)을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이다. M" 원소는 포화 자속 밀도 등의 연자기 특성의 향상에 유효하다. M" 원소의 함유량은 0원자％ 이상 20원자％ 이하(0≤e≤20)인 것이 바람직하다.
Si(규소) 및 B(붕소)는, 제조 시에 있어서의 합금의 비정질화 또는 미결정의 석출을 조성한다. Si 및 B는, 결정화 온도의 개선이나, 자기 특성 향상을 위한 열처리에 대하여 유효하다. 특히, Si는 미세 결정립의 주성분인 Fe에 고용되어, 자기 변형이나 자기 이방성의 저감에 유효하다. Si의 함유량은 10원자％ 이상 25원자％ 이하(10≤f≤25)인 것이 바람직하다. B의 함유량은 3원자％ 이상 12원자％ 이하(3≤g≤12)인 것이 바람직하다.
또한, M 원소 중에서는 Nb가 가장 바람직하다. 이 때문에, Fe계 자성 합금은, Nb, Cu, Si, B를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 평균 결정 입경은, 1㎛ 이하이다. 평균 결정 입경이 1㎛를 초과하여 크면 연자기 특성이 저하된다. 이 때문에, 평균 결정 입경은 1㎛ 이하, 더욱이 0.1㎛ 이하가 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 평균 결정 입경은 0.05㎛(50nm) 이하이다.
평균 결정 입경은, X선 회절(X-ray Diffraction: XRD) 분석에 의해 구해지는 회절 피크의 반치폭으로부터 셰러(Scherrer)의 식에 의해 구해진다. 셰러의 식은, D＝(K·λ)/(βcosθ)로 나타내어진다. 여기서 D는 평균 결정 입경, K는 형상 인자, λ는 X선의 파장, β는 피크 반치전폭(FWHM), θ는 브래그각이다. 형상 인자 K는 0.9로 한다. 브래그각은 회절각 2θ의 절반이다. XRD 분석은, Cu 타깃, 관 전압 40kV, 관 전류 40mA, 슬릿 폭(RS) 0.20mm의 조건 하에서 행해진다. X선의 조사 방향은 자성 박대의 길이 방향에 대하여 수직 방향으로 한다. X선의 조사 각도를 변화(2θ＝5° 내지 140°)시켜, 결정 피크를 해석하는 것으로 한다.
실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어(1)는, Fe계 자성 박대(2)의 점적률이 40％ 이상 59％ 이하이다. 점적률이란, 자성 코어 중의 자성 재료의 점유율이며, 예를 들어 체적률(％)로 나타내어진다.
먼저, 코어(1)의 체적을 구한다. 코어(1)의 체적＝[(외경 D1÷2)2×3.14－(내경 D2÷2)2×3.14]×자성 박대(2)의 폭 T에 의해 구한다. 이 계산에 의해 구해지는 체적을, 코어(1)의 기준 체적이라 칭한다.
다음으로 자성 박대(2)의 밀도를 측정한다. 자성 박대(2)의 밀도는, 아르키메데스법에 의한 실측값 또는 조성으로부터 구하는 이론값 중 어느 것으로 한다. 또한, 측정 시료가 작으면 아르키메데스법으로는 검출이 곤란해지는 경우가 있다. 측정 시료가 작을 때는, 조성으로부터 구하는 이론값을 사용하는 편이 바람직하다.
코어(1)의 기준 체적×자성 박대(2)의 밀도＝코어(1)의 기준 질량을 구할 수 있다. 코어(1)의 기준 질량은, 자성 박대(2)의 점적률 100％로 했을 때의 이론 질량이다.
다음으로, 코어(1)의 질량을 측정한다. 이 값을 코어(1)의 실질량으로 한다.
자성 박대(2)의 점적률(％)＝(실질량/이론 질량)×100에 의해 구할 수 있다. 이 방법은, 절연층의 질량을 고려하지 않은 방법이다. 후술하는 바와 같은 얇은 절연층을 사용하는 경우에는, 이 방법이라도 문제 없다.
또한, 자성 코어 중의 자성 재료의 점유율은, 이하와 같이 면적률(％)로 나타내어져도 된다.
이 경우, 점적률의 측정은, 코어의 임의의 단면을 사용하여 측정하는 것으로 한다. 단면은, 코어의 폭 방향(Fe계 자성 박대(2)의 폭 방향)에 수직인 단면을 사용하는 것으로 한다. 단면의 확대 사진을 촬영한다. 확대 사진의 배율은 50배로 한다. 단면은 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: SEM)을 사용하는 것으로 한다.
점적률은 (외경 D1－내경 D2)×자성 박대(2)의 폭 T를 기준 면적(100％)으로 한다. 기준 면적 중에 존재하는 Fe계 자성 박대(2)의 면적률(％)로 구하는 것으로 한다. 외경 D1은 자성 박대의 최외층, 내경 D2는 자성 박대의 최내층으로 한다. 이 때문에, 보빈이나 수납 케이스는 기준 면적에는 포함하지 않는 것으로 한다.
이와 같이, 단면 화상을 사용한 점적률의 산출은, 예를 들어 코어(1)의 사이즈가 크고, 체적률(％)에 의한 점적률의 산출이 곤란한 경우에 유용하다. 체적률(％) 또는 면적률(％) 중 어느 방법을 이용하여 산출된 경우라도, 자성 코어 중의 자성 재료의 점유율은 대략 동등한 값이 된다.
점적률이 40％ 이상 59％ 이하이면, 미세 결정 구조를 부여하는 열처리를 실시하였을 때 파형의 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 점적률이 40％ 미만이면, 자성 박대의 비율이 저하되므로 자기 특성이 저하된다. 또한, 59％를 초과하면 파형의 주름이 발생할 가능성이 높아진다. 이 때문에, 점적률은 40％ 이상 59％ 이하가 바람직하고, 45％ 이상 55％ 이하가 보다 바람직하다.
이상과 같은 고주파 가속 공동용 코어(1)는, 1MHz에 있어서의 μQf값이 3×109Hz 이상이다.
μQf값은, 임피던스 실측값(Rs값, Xs값)을 사용하여 산출되는 것이다. Rs값은 순저항, Xs값은 리액턴스부의 값이다. 또한, f는 측정 주파수(Hz), μ0은 진공의 투자율(1.26×10-6N/A2), μ는 초투자율, D1은 코어의 외경, D2는 코어의 내경, T는 코어의 폭, ln은 평균 자로 길이이다.
Ms'' ＝ Rs/[f×μ0×T×ln(D1/D2)]
μs' ＝ Xs/[f×μ0×T×ln(D1/D2)]
Q ＝ μs'/μs''
μ ＝ μs'×[1+(1/Q2)]
μQf ＝ μ×Q×f
1MHz에 있어서의 μQf값이란, 주파수 f가 1MHz일 때의 μQf값이다. 1MHz에 있어서의 μQf값이 3×109Hz 이상이면, 고주파 가속 공동용 코어는 임피던스 특성이 우수한 것을 나타낸다. 100kHz 내지 10MHz의 넓은 주파수 영역에 있어서, 고주파 전원과 고주파 가속 공동용 코어의 임피던스 매칭을 행할 수 있다. 이에 의해, 안정적으로 고주파 전력을 공급할 수 있어, 가속 간극 전압의 고전압화가 가능하게 된다. 특히 100kHz 내지 1000kHz의 저주파 영역에서의 고전압화가 가능하게 된다.
또한, 임피던스의 측정은 임피던스 측정기를 사용하여 측정하는 것으로 한다. 임피던스 측정기는 휴렛팩커드제 4285A로 한다. 0.5MHz, 1MHz, 5MHz, 10MHz의 주파수에서, 0.5V, 1turn시의 임피던스 실측값 Rs값, Xs값을 측정하여, μQf값을 산출하는 것으로 한다.
또한, Fe계 자성 박대(2)의 두께는 10㎛ 이상 30㎛ 이하가 바람직하다. 자성 박대(2)의 두께가 10㎛ 미만이면 자성 박대의 강도가 저하될 가능성이 있다. 강도의 저하는 수율의 저하로 이어진다. 또한, 자성 박대(2)의 두께가 30㎛를 초과하면, 손실이 커져 발열량이 증가할 가능성이 있다. 이 때문에, 자성 박대(2)의 두께는 10㎛ 이상 30㎛ 이하가 바람직하고, 더욱이 15㎛ 이상 25㎛ 이하가 보다 바람직하다.
또한, 자성 박대(2)의 두께는, 질량 및 밀도로부터 산출한 평균 두께 Tv를 사용하는 것으로 한다. 도 5는 자성 박대의 평균 판 두께를 도시하는 개념도이다.
또한, 자성 박대(2)의 두께의 측정은, 코어(1)의 단면의 확대 사진을 사용하는 것으로 한다. 확대 사진에 찍히는 자성 박대(2)의 임의의 개소의 두께를 측정한다. 이 작업을 5개소 행하여 평균한 값을 자성 박대(2)의 두께로 한다. 또한, 확대 사진은 배율 2000배의 것을 사용하는 것으로 한다.
또한, 자성 박대의 두께(판 두께)는, 도 5에 도시하는 평균 판 두께 Tv로 표현한다. 도 5와 같이 자성 박대는 표면에 요철이 존재한다. 이 때문에, 가령 박대끼리가 겹쳐도 공기층이 존재하여, 100％의 점적률은 되지 않는다.
또한, 상기 Fe계 자성 박대의 표면의 적어도 한쪽에는, 자성 박대의 판 두께의 5％ 이상 20％ 이하의 범위 내의 두께를 갖는 절연층을 구비하는 것이 바람직하다. 자성 박대(2)의 표면에는 절연층(3)을 마련하는 것이 바람직하다. 절연층(3)을 마련함으로써, 층간 절연을 취할 수 있다.
절연층(3)의 두께는, 자성 박대(2)의 판 두께의 5％ 이상 25％ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 예를 들어, 자성 박대(2)의 두께가 20㎛인 경우, 절연층(3)의 두께는 1㎛ 이상 5㎛ 이하가 된다. 또한, 절연층(3)의 두께가 5％ 미만이면, 절연층(3)이 너무 얇아서 층간 절연이 부족한 개소가 형성될 가능성이 있다. 또한, 절연층(3)의 두께가 25％를 초과하면, 그 이상의 절연 효과가 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 점적률의 조정이 어려워진다. 이 때문에, 절연층(3)의 두께는 자성 박대(2)의 판 두께의 5％ 이상 25％ 이하가 바람직하고, 더욱이 8％ 이상 20％ 이하가 보다 바람직하다.
또한, 절연층(3)의 두께에 대해서도 코어(1)의 단면의 확대 사진을 사용하는 것으로 한다. 확대 사진에 찍히는 절연층(3)의 임의의 개소의 두께를 측정한다. 이 작업을 5개소 행하여 평균한 값을 절연층(3)의 두께로 한다. 또한, 전술한 바와 마찬가지로 확대 사진은 배율 2000배의 것을 사용하는 것으로 한다.
또한, 절연층(3)의 재질은, 절연성 미립자, 절연성 수지 등을 들 수 있다. 절연층(3)은, 평균 입경 0.001㎛ 이상(1nm 이상)의 절연성 미립자를 퇴적함으로써 형성되는 절연막인 것이 바람직하다. 절연성 미립자의 퇴적에 의해, 절연층(3)의 두께의 제어를 행하기 쉬워진다.
절연성 미립자로서는 산화물이 바람직하고, 절연성 미립자의 예는, 산화 규소(SiO2), 산화 마그네슘(MgO), 산화 알루미늄(Al2O3) 등의 산화물, 수지 분말을 포함한다. 산화 규소(SiO2)를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 산화물은 건조 시에 수축을 수반하지 않기 때문에, 응력의 발생을 억제할 수 있다. 특히, 산화 규소는 Fe계 자성 박대(2)와의 친화성이 좋으므로 투자율의 변동을 저감시킬 수 있다. 이는, 산화 규소와 Fe계 자성 박대(2)에, 필수의 구성 원소로서 규소를 함유하고 있을 때에 유효하다. 또한, 절연성 미립자의 평균 입경은 0.001㎛ 이상 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 범위 내로 함으로써, 절연층(3)의 두께의 제어를 행하기 쉽다.
또한, 상기 토로이달 형상 코어는, 내경으로부터 외경에 걸쳐서 간극부를 갖는 개소가 있는 것이 바람직하다. 간극부(4)는, 권회되어 있는 자성 박대(2)끼리의 사이에 형성되는 공간이다. 자성 박대(2)끼리의 사이가 절연층(3)으로 메워져 있는 경우에는 간극부(4)가 아니다. 또한, 자성 박대(2)의 한쪽 면에 절연층(3)을 마련한 경우, 간극부(4)는 자성 박대(2)와 절연층(3) 사이에 형성된다. 또한, 자성 박대(2)의 양면에 절연층(3)을 마련한 경우, 간극부(4)는 절연층(3)끼리의 사이에 형성된다. 또한, 간극부(4)는 코어의 폭 T 방향으로 연속하여 존재하고 있어도 되고, 부분적으로 접촉하고 있어도 된다. 간극부(4)가 존재함으로써, 코어(1)를 열처리했을 때 자성 박대(2)가 수축했다고 해도 파형부(5)가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 간극부(4)의 유무는 광학 현미경에 의해 확인할 수 있다. 광학 현미경에서 10㎛ 이상의 간극이 확인된 것을 간극부(4)가 있다고 판정하는 것으로 한다. 또한, 코어(1)가 너무 커서 광학 현미경으로 관찰할 수 없을 때는, 마이크로스코프 또는 디지털 카메라 등으로 촬영한 것을 확대하여 간극부(4)를 관찰해도 되는 것으로 한다. 또한, 후술하는 파형부(5)가 형성되어 있을 때는, 파형부(5) 부근을 관찰하는 방법이 효율이 좋다. 또한, 간극부(4)의 존재 유무는 계산에 의해 구해도 된다. 식 100％－(점적률＋절연층 체적)이 양의 값이 되면, 간극부(4)가 존재하는 것을 나타내고 있다.
도 3에 파형부의 일례를 도시하였다. 도면 중, 부호 2는 자성 박대, 5는 파형부이다. 파형부(5)는 깔끔한 토로이달 형상을 갖지 않고 파형의 주름 형상으로 된 개소이다. 파형부(5)가 존재하면 응력 열화가 발생하고 있었다. 미세 결정 구조를 갖는 Fe계 자성 박대는 깨지기 쉬운 재료이다. 이 때문에, Fe계 아몰퍼스 박대를 토로이달 형상 코어에 권회한 후, 열처리하여 미세 결정을 석출시키는 것이 바람직하다. 미세 결정을 석출시킬 때, 자성 박대(2)가 수축한다. 간극부(4)를 마련함으로써, 수축에 수반되는 파형부(5)의 형성을 억제할 수 있다. 또한, 파형부(5)의 유무는 육안으로 확인할 수 있다.
또한, 절연층(3)을 형성한 코어(1)의 간극부(4)는 점적률 5％ 이상 40％ 이하가 바람직하다. 간극부(4)의 점적률은, 상술한 바와 같이, 계산에 의해 구해도 된다. 즉, 상술한 식 100％－(점적률+절연층 체적)으로 간극부(4)의 점적률을 산출할 수 있다.
또는, 간극부(4)의 점적률은 자성 박대(2)의 점적률의 측정과 마찬가지로 단면 사진을 사용하여 측정한다. 간극부(4)의 점적률은 5％ 이상 40％ 이하가 바람직하고, 더욱이 10％ 이상 30％ 이하가 보다 바람직하다. 이 범위 내의 간극부(4)를 가짐으로써, 파형부(5)가 형성되었다고 해도 5mm 이하(0을 포함함)로 할 수 있다. 또한, 파형부(5)의 사이즈의 측정은, 토로이달 형상으로부터의 어긋남을 측정하는 것으로 한다. 파형부(5)가 존재하면 자성 박대(2)가 뒤틀린 부분이 형성된다. 뒤틀린 부분의 코어(1)의 반경 방향의 길이를 파형부(5)의 사이즈로 한다. 파형부(5)가 형성되지 않는 것은, 뒤틀린 부분이 없고, 깔끔한 토로이달 형상을 갖고 있다. 또한, 파형부(5)는 반경 방향의 내측으로 볼록 형상 또는 반경 방향의 외측으로 볼록 형상 모두 있다. 또한, 요철을 반복하는 구조도 있다.
파형부(5)가 5mm 이하이면, 응력 열화를 억제할 수 있다. 또한, 5mm 이하의 파형부(5)는 하나의 코어(1) 중에서 5개 이하가 바람직하다. 5mm 이하의 파형부(5)라도, 많이 있으면 응력 열화의 원인이 된다. 또한, 파형부(5)의 사이즈는 5mm 이하, 더욱이 3mm 이하로 작은 편이 좋은 것이다. 또한, 가장 바람직한 것은 파형부(5)가 형성되어 있지 않은 상태이다.
또한, 상기 토로이달 형상 코어의 외경 D1은 280mm 이상인 것이 바람직하다. 고주파 가속 공동에 있어서, 가속 성능을 향상시키기 위해서는 복수의 코어를 배열하여 가속 거리를 둘 필요가 있다. 복수의 코어의 가속 간극 전압을 고전압화시키기 위해서는, 코어(1)의 대형화가 유효하다. 자성 박대(2)의 점적률을 조정함으로써, 코어(1)의 외경 D1이 280mm 이상으로 대형화되었다고 해도, 파형부(5)의 형성을 억제할 수 있다. 또한, 코어(1)의 외경 D1의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1000mm 이하가 바람직하다. 1000mm를 초과하여 크면 코어 중량에 의해 자성 박대의 점적률이나 간극부의 점적률의 제어가 어려워질 가능성이 있다.
또한, 실시 형태에 관한 코어(1)는, 예를 들어 외경 D1과 내경 D2의 차가 50mm 이상인 경우에 있어서, 그 작용 효과가 보다 현저하게 나타난다. D1－D2≥50mm라는 것은, 자성 박대(2)의 권취수가 많다는 것이며, 파형의 주름이 발생하기 쉬워지기 때문이다. 실시 형태에 관한 코어(1)를 적용함으로써, 자성 박대(2)의 권취수를 많게 하여, 예를 들어 D1－D2≥50mm의 코어를 실현할 수 있다. 이와 같이, 실시 형태에 관한 코어(1)는, 외경 D1과 내경 D2의 차를 50mm 이상으로 했다고 해도, 점적률을 제어함으로써 성능을 유지하거나, 또는 향상시킬 수 있다.
또한, 파형부(5)가 형성되면 응력 열화에 수반하여 투자율이 저하된다. 투자율의 저하를 방지하기 위해서는, 코어(1)에 자장 중 열처리를 실시하는 것이 유효하다. 그러나, 코어 사이즈가 커지면, 그에 수반하여 열처리 설비도 대형화가 필요하다. 전술한 바와 같이 자성 박대(2)의 점적률을 제어함으로써, 파형부(5)의 형성을 억제하는 것은, 자장 중 열처리 설비가 불필요하게 된다. 이 때문에, 비용 절감의 효과도 크다.
자장 중 열처리의 유무는, 자구 구조를 관찰함으로써 판단할 수 있다. 폭 방향으로 자장 처리를 한 경우, 자구가 폭 방향으로 균일한 층 구조를 나타낸다. 더욱이, 직류 자기 특성(인가 자계 Hm＝800A/m)에 있어서의 각형비가, 3％ 이하가 됨으로써 판단이 가능하다. 자장 중 열처리를 행함으로써, 자기 특성은 향상된다. 한편, 외경 D1이 280mm 이상인 대형 코어를 자장 중 열처리하기 위해서는, 대형의 설비가 필요하다.
종래의 코어는 큰 파형부가 형성되어 있으므로, 자장 중 열처리를 실시함으로써 자기 특성을 향상시키고 있었다. 실시 형태에 관한 코어는, 파형부를 억제하고 있기 때문에 자장 중 열처리를 실시하지 않아도 동등한 자기 특성을 갖고 있다. 바꾸어 말하면, 실시 형태에 관한 코어에 자장 중 열처리를 실시함으로써, 더욱 자기 특성이 향상되는 것이다.
또한, 실시 형태에 관한 코어(1)는 파형부(5)에 의한 응력 열화를 억제하고 있기 때문에, 투자율이 크다. 이 때문에, 실시 형태에 관한 코어는, 파형부(5)를 갖는 코어와 비교하여 동일한 자기 특성이면 소형화할 수 있다. 또한, 동일한 코어 사이즈이면 자기 특성이 우수한 것을 제공할 수 있다.
또한, 토로이달 형상으로 권회할 때, 필요에 따라, 보빈을 사용해도 되는 것으로 한다. 또한, 토로이달 형상 코어를, 필요에 따라, 수납 케이스에 넣어도 되는 것으로 한다. 또한, 코어(1)에 갭은 마련하지 않아도 된다. 갭을 마련하면 간극부(4)의 점적률을 조정하기 어려워진다.
이상과 같은 고주파 가속 공동용 코어는 고주파 가속 공동에 적합하다. 또한, 실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어를 복수개 구비한 것이 바람직하다. 또한, 개개의 고주파 가속 공동용 코어에 고주파 전력을 공급하는 장치를 구비하는 것이 바람직하다.
도 4에 고주파 가속 공동의 개념도를 도시하였다. 도면 중, 부호 10은 고주파 가속 공동, 1-1은 제1 고주파 가속 공동용 코어, 1-2는 제2 고주파 가속 공동용 코어, 1-3은 제3 고주파 가속 공동용 코어, 11은 전원이다. 도 4에서는 고주파 가속 공동용 코어를 3개 사용한 예를 도시하였지만, 실시 형태에 관한 고주파 가속 공동은, 필요에 따라, 고주파 가속 공동용 코어의 수를 증가시킬 수 있는 것으로 한다. 또한, 고주파 가속 공동은 코어를 10개 이상 사용하는 것도 있다. 또한, 전원(11)은 도시하지 않은 배선으로 개개의 코어와 접속되어 있는 것으로 한다. 또한, 코어(1)는, 필요에 따라, 도시하지 않은 실장 기판이나 방열판에 고정해도 되는 것으로 한다. 또한, 실장 기판이나 방열판에의 고정에는 접착제, 나사 고정 등을 사용해도 되는 것으로 한다. 또한, 필요에 따라, 코어를 케이스에 넣어도 되는 것으로 한다. 이때, 복수개씩 케이스에 넣어도 되는 것으로 한다. 복수개를 1세트로 함으로써, 조립성을 향상시킬 수 있다.
고주파 가속 공동은, 고주파 전기장을 사용하여 하전 입자를 효율적으로 가속하는 장치이다. 개개의 고주파 가속 공동용 코어(1)에 전원(11)을 접속함으로써, 개개의 고주파 가속 공동용 코어(1)에 인가하는 주파수를 조정할 수도 있다. 바꾸어 말하면, 개별적으로 주파수를 조정하지 않아도 되는 경우에는, 전원(11)을 각각 접속하지 않아도 된다.
실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어는, Fe계 자성 박대를 사용한 토로이달 형상 코어의 점적률을 제어하고 있다. 이 때문에, 발열량을 억제한 후에, 응력 열화를 방지하고 있다. 따라서, 100kHz 내지 10MHz의 넓은 주파수 영역에 있어서, 고주파 전원과 고주파 가속 공동용 코어의 임피던스 매칭을 행할 수 있다. 이에 의해, 안정적으로 고주파 전력을 공급할 수 있어, 가속 간극 전압의 고전압화가 가능하게 된다. 특히, 100kHz 내지 1000kHz의 저주파 영역에서의 고전압화가 가능하게 된다. 또한, 개개의 고주파 가속 공동용 코어(1)에 인가하는 주파수를 변경했다고 해도, 가속 간극 전압의 고전압화가 가능하게 된다.
또한, 고주파 가속 공동에는, 사이클로트론형, 도파관형, 싱크로트론형 등이 있다. 폭넓은 주파수 영역에서 사용할 수 있는 점에서, 다양한 타입의 고주파 가속 공동에 적용할 수 있다.
다음으로, 실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어의 제조 방법에 대하여 설명한다. 실시 형태에 관한 고주파 가속 공동용 코어는 상기 구성을 갖고 있으면 그 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만 수율 좋게 얻기 위한 방법으로서 다음의 것을 들 수 있다.
먼저, Fe계 아몰퍼스 박대를 제조한다. Fe계 아몰퍼스 박대의 제조는, 급랭 롤법을 사용하여 긴 박대를 제조한다. 급랭 롤법은, 단롤법, 쌍롤법 등 다양한 방법을 적용할 수 있다. 또한, Fe계 아몰퍼스 박대의 원료는, 상기 일반식을 충족시키는 비율로 혼합한 원료 용탕을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, Fe계 아몰퍼스 박대의 두께는 10㎛ 이상 30㎛ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또한, 긴 Fe계 아몰퍼스 박대의 폭이 목적으로 하는 코어의 폭 T보다 큰 경우에는 슬릿 가공을 실시하는 것으로 한다.
다음으로, 필요에 따라, 절연층을 마련하는 공정을 행하는 것으로 한다. 절연층은, 예를 들어 평균 입경 0.001㎛ 이상 0.1㎛ 이하의 절연성 미립자를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 절연성 미립자를 함유하는 용액 중에 Fe계 아몰퍼스 박대를 침지시키는 방법이 바람직하다. 절연성 미립자의 평균 입경, 절연성 미립자를 함유하는 용액의 농도, 침지 시간, 침지 횟수에 의해 절연층의 두께를 조정할 수 있다. 또한, 긴 Fe계 아몰퍼스 박대를 침지시킴으로써, 양산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 절연층(3)의 재질은, 절연성 미립자, 절연성 수지 등을 들 수 있다. 절연성 미립자로서는 산화물이 바람직하고, 절연성 미립자의 예는, 산화 규소(SiO2), 산화 마그네슘(MgO), 산화 알루미늄(Al2O3) 등의 산화물, 수지 분말을 포함한다. 산화 규소(SiO2)를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 산화물은 건조 시에 수축을 수반하지 않기 때문에, 응력의 발생을 억제할 수 있다. 특히, 산화 규소는 Fe계 자성 박대(2)와의 친화성이 좋으므로 투자율의 변동을 저감시킬 수 있다. 이는, 산화 규소와 Fe계 자성 박대(2)에, 필수의 구성 원소로서 규소를 함유하고 있을 때에 유효하다.
다음으로, 토로이달 형상으로 권회하는 공정을 행하는 것으로 한다. 권회 공정은, 필요에 따라, 보빈을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 코어(1)의 외경 D1이 280mm 이상의 대형화되는 경우에는 보빈을 사용하여 권회하는 것이 바람직하다. 보빈이란 링 형상의 권취 코어를 말한다. 또한, 보빈은 비자성 재료를 포함하는 것인 것이 바람직하다. 비자성 재료로서는, 스테인리스강(SUS304 등)을 들 수 있다.
또한, 권회 공정, Fe계 아몰퍼스 박대의 점적률이 40％ 이상 59％ 이하의 범위 내가 되도록 권회하는 것으로 한다. 또한, 긴 Fe계 아몰퍼스 박대를 권회할 때의 장력(텐션)을 조정함으로써, 간극부(4)를 형성할 수도 있다. 장력의 조정은, 권회수가 많아지면, 장력을 느슨하게 하는 방법이 유효하다. 권회의 장력은 모터의 전압에 의해 제어된다. 예를 들어, 권회 공정의 초기 단계의 전압을 100으로 했을 때, 5 내지 20씩 전압을 낮추어 가는 방법을 들 수 있다. 또한, 권회 공정의 초기 단계의 전압을 서서히 낮추어 가는 방법도 있다. 권회 후, Fe계 아몰퍼스 박대의 최외층을 고정한다. 이 공정에 의해, Fe계 아몰퍼스 박대를 권회한 토로이달 형상 코어가 제조된다.
그 후 또한, 미세 결정 구조를 부여하기 위한 열처리 공정을 행해도 된다. 이하의 열처리 공정을 행한 경우에도, 열처리 공정 전의 토로이달 형상 코어의 점적률이 대략 동등한 채로 유지된다.
열처리 온도는 결정화 온도 근방의 온도 또는 그보다도 높은 온도인 것이 바람직하다. 결정화 온도의 -20℃보다도 높은 온도가 바람직하다. 전술한 일반식을 충족시키는 Fe계 자성 박대(2)이면, 결정화 온도는 500℃ 이상 515℃ 이하이다. 이 때문에, 열처리 온도는 480℃ 이상 600℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한 510℃ 이상 560℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
열처리 시간은 50시간 이하인 것이 바람직하다. 열처리 시간이란, 자심의 온도가 480℃ 이상 600℃ 이하일 때의 시간이다. 50시간을 초과하면 미세 결정립의 평균 입경이 1㎛를 초과하는 경우가 있다. 열처리 시간은 20분 이상 30시간 이하인 것이 보다 바람직하다. 이 범위이면 평균 결정 입경을 0.1㎛ 이하로 제어하기 쉽다.
이상의 공정에 의해, 고주파 가속 공동용 코어를 제조할 수 있다.
실시예
(실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 3, 참고예 1)
긴 Fe계 아몰퍼스 박대로서, Fe-Nb-Cu-Si-B 박대를 준비하였다. Fe-Nb-Cu-Si-B 박대는, 조성식 Fe73Nb4Cu1Si15B7, 판 두께 20㎛, 폭 T 30mm로 하였다.
SUS304제의 보빈을 준비하였다. 보빈의 사이즈는, 외경 310mm, 내경 280mm, 폭 30mm로 하였다. 또한, 절연층을 형성하기 위한 절연성 미립자로서, 산화 규소(SiO2), 산화 마그네슘(MgO)을 준비하였다. 절연성 미립자의 평균 입경은 0.01㎛로 하였다. 절연층을 마련하는 경우에는, 절연성 미립자를 함유한 용액 중에 긴 Fe계 아몰퍼스 박대를 침지, 건조 공정을 행한 것이다.
보빈에 긴 Fe계 아몰퍼스 박대를 권회하여, 외경 D1이 440mm, 내경 D2가 310mm인 토로이달 형상 코어를 제작하였다. 실시예 및 비교예에 관한 토로이달 형상 코어는, 열처리 전에는 파형부가 형성되어 있지 않은 것이었다. 또한, 비교예 3은 절연층으로서 두께 12㎛의 수지 필름을 사용한 것이다. 또한, 실시예에 관한 토로이달 형상 코어는 권회 공정의 장력을 조정하면서 권회하였다.
다음으로, 토로이달 형상 코어에 아르곤 분위기 중, 550℃×2시간의 열처리 공정을 실시하였다. 또한, Fe계 자성 토로이달 코어의 점적률, 간극부의 유무, 절연층의 두께, 파형부의 사이즈는 표 1에 나타낸 바와 같다. 또한, 점적률이나 두께는 코어의 단면을 확대 사진(SEM 사진)에서 관찰하고, 재료 밀도로부터 산출한 것이다. 또한, 간극부의 유무는, 마이크로스코프에 의해 확인하였다. 10㎛ 이상의 간극이 확인된 것을 「있음」이라고 표기하였다.
또한, 파형부의 사이즈의 측정은, 토로이달 형상으로부터의 어긋남을 측정하였다. 토로이달 형상의 깔끔한 원에 대하여, 반경 방향으로 관찰했을 때의 요철 사이즈를 측정한 것이다. 또한, 실시예 8은 실시예 2에 자장 중 열처리를 실시한 것이며, 이하의 표 1에 있어서의 각종 특성은 실시예 2와 동등하다.
Figure 112022015410560-pct00001
표에 나타낸 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2는 미세 결정을 석출시키는 열처리를 실시하면 파형부가 형성되었다. 또한, 실시예에 관한 코어는 파형부가 형성되지 않았다. 또한, 실시예 및 비교예는, 평균 결정 입경 0.1㎛ 이하의 미세 결정 구조를 갖는 것이 확인되었다.
다음으로, 각 코어의 μQf값을 측정하였다. μQf값의 측정은, 임피던스 측정기를 사용하여 측정하였다. 임피던스 측정기는 휴렛팩커드제 4285A로 하였다. 1MHz, 0.5V, 1turn시의 임피던스 실측값 Rs값, Xs값을 측정하여, μQf값을 산출하였다. 산출 방법은 전술한 바와 같다. 또한, 측정 주파수를 0.5MHz, 5MHz, 10MHz에 대해서도 마찬가지의 방법으로 측정하였다.
또한, 비교예 2의 코어에 자장 중 열처리를 실시한 것을 참고예 1로 하였다. 참고예 1에 대해서도 마찬가지의 측정을 행하였다.
또한, 각 코어의 각형비의 측정을 행하였다. 각형비의 측정은, 인가 자계 Hm을 800A/m로 하여 행하였다. 그 결과를 표 2, 표 3에 나타낸다.
Figure 112022015410560-pct00002
Figure 112022015410560-pct00003
이상과 같이 실시예에 관한 코어는 1MHz에 있어서의 μQf값이 3×109Hz 이상이었다. 또한, 0.5MHz에 있어서의 μQf값이 2.5×109Hz 이상이었다. 또한, 5MHz에 있어서의 μQf값이 3.3×109Hz 이상이었다. 또한, 10MHz에 있어서의 μQf값이 2.8×109Hz 이상이었다. 이와 같이, 실시예에 관한 코어는 100kHz 내지 10MHz의 넓은 주파수 영역에 있어서 μQf값이 높은 것이 확인되었다.
그에 반하여, 비교예 1 내지 3은 μQf값이 모두 낮은 값이었다. 또한, 실시예 8과 참고예 1과 같이 자장 중 열처리를 실시하면 실시예 이상의 μQf값이 얻어졌다. 또한, 실시예 1 내지 7의 코어에서도 고주파 가속 공동으로서 사용할 수 있다. 그 때문에, 실시예에 관한 코어는 자장 중 열처리를 행하지 않아도 되는 것이다.
또한, 자장 중 열처리를 행한 것은 각형비가 3％ 이하였다. 이 때문에, 각형비를 조사함으로써 자장 중 열처리의 유무는 판별 가능하다.
(실시예 9 내지 11)
긴 Fe계 아몰퍼스 박대로서, Fe-Nb-Cu-Si-B 박대를 준비하였다. Fe-Nb-Cu-Si-B 박대는, 조성식 Fe73Nb4Cu1Si15B7, 판 두께 18㎛, 폭 T 20mm의 것으로 하였다. 외경 D1과 내경 D2를 바꾼 것을 제작하였다. 완성된 코어는 표 4, 표 5에 나타낸 것이다.
Figure 112022015410560-pct00004
Figure 112022015410560-pct00005
각 실시예에 관한 코어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 자기 특성을 측정하였다. 그 결과를 표 6, 표 7에 나타낸다.
Figure 112022015410560-pct00006
Figure 112022015410560-pct00007
표로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예에 관한 코어는, 외경, 내경의 사이즈를 바꾸어도 자기 특성이 향상되었다. 또한, 외경 D1과 내경 D2의 차가 50mm 이상 있었다고 해도 자기 특성이 향상되었다. 이는 점적률 등을 제어했기 때문이다.
이상, 본 발명의 몇 실시 형태를 예시하였지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경 등을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형예는, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다. 또한, 상술한 각 실시 형태는, 서로 조합하여 실시할 수 있다.
1: 고주파 가속 공동용 코어
1-1: 제1 고주파 가속 공동용 코어
1-2: 제2 고주파 가속 공동용 코어
1-3: 제3 고주파 가속 공동용 코어
2: Fe계 자성 박대
3: 절연층
4: 간극부
5: 파형부
10: 고주파 가속 공동
11: 전원
D1: 코어의 외경
D2: 코어의 내경
T: 코어의 폭

Claims (16)

  1. 평균 결정 입경 1㎛ 이하의 결정을 갖는 Fe계 자성 박대를 권회한 토로이달 형상 코어로서, Fe계 자성 박대의 점적률이 40％ 이상 59％ 이하이고,
    상기 Fe계 자성 박대는 이하의 조성식으로 표시되며,
    FeaCubMcM'dM"eSifBg
    상기 조성식에서
    M은 주기율표의 4족 원소, 5족 원소, 6족 원소 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이며,
    M'은 Mn, Al 및 백금족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이며,
    M"은 Co 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이며,
    a는 a+b+c+d+e+f+g＝100원자％를 충족시키는 수이고,
    b는 0.01≤b≤8원자％를 충족시키는 수이고,
    c는 0.01≤c≤10원자％를 충족시키는 수이고,
    d는 0≤d≤10원자％를 충족시키는 수이고,
    e는 0≤e≤20원자％를 충족시키는 수이고,
    f는 10≤f≤25원자％를 충족시키는 수이고,
    g는 3≤g≤12원자％를 충족시키는 수이며,
    상기 토로이달 형상 코어는, 내경으로부터 외경에 걸쳐서 간극부를 갖는 개소가 있고,
    상기 간극부가 10um 이상인 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    1MHz에 있어서의 μQf값이 3×109Hz 이상 5.66×109Hz 이하인 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평균 결정 입경이 0.1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 점적률이 45％ 이상 55％ 이하인 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Fe계 자성 박대는, Nb, Cu, Si, B를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Fe계 자성 박대의 표면의 적어도 한쪽에는, 자성 박대의 판 두께의 5％ 이상 25％ 이하의 범위 내의 두께를 갖는 절연층을 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 간극부는 점적률이 5% 이상 40% 이하인 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  8. 제1항에 있어서
    상기 Fe계 자성 박대의 두께는 10㎛ 이상 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 Fe계 자성 박대의 두께는 10㎛ 이상 30㎛ 이하이고, 상기 평균 결정 입경이 0.1㎛ 이하이고, 상기 Fe계 자성 박대의 표면의 적어도 한쪽에는, 자성 박대의 판 두께의 5％ 이상 25％ 이하의 범위 내의 두께를 갖는 절연층을 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 토로이달 형상 코어의 외경은 280mm 이상 1000mm 이하인 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 토로이달 형상 코어는, 상기 Fe계 자성 박대가 5mm를 초과하는 파형부를 갖고 있지 않은 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  12. 제1항에 있어서,
    1MHz에 있어서의 μQf값이 3×109Hz 이상 5.66×109Hz 이하이고,
    상기 토로이달 형상 코어는, 내경으로부터 외경에 걸쳐서 간극부를 갖는 개소가 있고,
    상기 토로이달 형상 코어의 외경은 280mm 이상 1000mm 이하인 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  13. 제1항에 있어서,
    1MHz에 있어서의 μQf값이 3×109Hz 이상 5.66×109Hz 이하이고,
    상기 토로이달 형상 코어의 외경은 280mm 이상 1000mm 이하이고,
    상기 토로이달 형상 코어는, 상기 Fe계 자성 박대가 5mm를 초과하는 파형부를 갖고 있지 않은 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동용 코어.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 고주파 가속 공동용 코어를 구비한 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고주파 가속 공동용 코어를 복수개 구비한 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동.
  16. 제15항에 있어서,
    개개의 상기 고주파 가속 공동용 코어에 고주파 전력을 공급하는 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 가속 공동.
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