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高周波加速空洞及び装置

国内特許コード P07A009857
整理番号 NIRS-246
掲載日 2007年5月11日
出願番号 特願2005-210344
公開番号 特開2007-027001
登録番号 特許第4534005号
出願日 平成17年7月20日(2005.7.20)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
登録日 平成22年6月25日(2010.6.25)
発明者
  • 金澤 光隆
  • 三須 敏幸
  • 杉浦 彰則
出願人
  • 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
発明の名称 高周波加速空洞及び装置
発明の概要 【課題】ファインメットや、4極真空管を用いることなく、小型化、省電力化が可能で、メンテナンスも容易な高周波加速空洞を実現する。
【解決手段】荷電粒子を高周波電場により加速又は減速するための磁性体コア16を備えた高周波加速空洞10において、前記磁性体コア16の材料として、磁場処理コバルト基アモルファス磁気合金を用いる。
【選択図】図4
従来技術、競合技術の概要


電子やイオン等の荷電粒子を高エネルギに加速するサイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン等の円形加速器、あるいは、線形加速器等の加速器が、医療用、又は産業用等の実用に供されている。このような加速器のビームパイプ途中には、荷電粒子を加速又は減速するために必要な高周波電場を発生させる高周波加速空洞が配置されている(特許文献1参照)。



この高周波加速空洞は、荷電粒子が周回中に失ったエネルギを補完したり、あるいは、より高エネルギに加速したり、減速する役割を担う。この高周波加速空洞は、一定な高透磁率の磁性体コアを空洞内に装着することで、高加速勾配を得ることができ、空洞全体の長さも小型化している。



従来の高周波加速空洞100は、図1(縦断面図)及び図2(横断面図)に例示する如く、空洞本体102と、荷電粒子を蓄積すると共に内部が高真空に保たれているビームパイプ(ダクトとも称する)104と、高透磁率の磁性コア106と、該磁性体コア106を例えば両側から冷却する金属製の冷却板108と、前記磁性体コア106と冷却板108を電気的に絶縁する絶縁材118と、加速電極も兼ねるビームパイプ104に高周波電力を供給する高周波直結のフィーダ110と、ビームパイプ104同士を絶縁して加速ギャップ114を形成すると共に、ビームパイプ104内部を高真空に保つための絶縁パイプ112とを備えている。



前記磁性体コア106は、図3に詳細に示す如く、透磁率を高くし、コア損失を低減するために、薄膜テープ状のリボン合金120を絶縁層を挟んで半径方向に多数回巻き回した構造を採用しており、その外形は中空円盤状をしている。



このリボン合金120の材質はファインメット(基本成分Fe(-Si)-Bに微量のCuとNb、Ta、Mo、Zr等の元素を添加した合金に、熱処理等を施して製造されたナノ結晶組織)が代表的である。



このような構成で、図示しない電源から、高周波電力がフィーダ110を介して、ビームパイプ104に供給されると、ビームパイプ104間の加速ギャップ114に高周波電場が発生する。従って、荷電粒子が加速空洞100の加速ギャップ114に差し掛かった際に、丁度加速又は減速されるように加速空洞100に発生する高周波電圧の位相と荷電粒子の位置とを上手く同期させることにより、荷電粒子にエネルギを供給して加速又は減速することができる。



【特許文献1】
特開2000-286096号公報

産業上の利用分野


本発明は、サイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン等の円形加速器、あるいは、線形加速器等の加速器一般に用いられ、電子やイオン等の荷電粒子を高周波電場により加速又は減速するための高周波加速空洞及び装置に係り、特に、高透磁率の磁性体コアを備えた高周波加速空洞、及び、これを備えた高周波加速装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ビームパイプを中心に有し、荷電粒子を高周波電場により加速又は減速するための磁性体コアを備えた高周波加速空洞において、
前記磁性体コアの材料として、磁場処理を施したコバルト基アモルファス磁気合金が用いられると共に、
前記磁性体コアの一方の面に、熱伝導率を向上させた接着剤を用いて冷却板が接着され、他方の面の一部に、電気絶縁材でなるスペーサが前記ビームパイプの軸線を中心にして放射状に取り付けられ、該スペーサを介して、前記磁性体コアの間に空気の層が確保されていることを特徴とする高周波加速空洞。

【請求項2】
前記磁性体コアの透磁率が、磁場処理の磁場をコアの径に応じて変えることで、コア径の内側と外側とで異なるようにされていることを特徴とする請求項1に記載の高周波加速空洞。

【請求項3】
前記磁性体コアを複数含むユニットが、複数設けられ、各ユニット毎の複数のコアのインピーダンスの和が、一定となるようにされていることを特徴とする請求項1又は2に記載の高周波加速空洞。

【請求項4】
請求項1乃至のいずれかに記載の高周波加速空洞と、
該高周波加速空洞を駆動するための半導体アンプと、
前記高周波加速空洞の近傍に設けられたインピーダンス変換器と、
これらをつなぐケーブルと、
を備えたことを特徴とする高周波加速装置。

【請求項5】
前記インピーダンス変換器に、複数の高周波加速空洞、又は、そのユニットが並列に接続され、適切な構成が選択可能とされていることを特徴とする請求項に記載の高周波加速装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005210344thum.jpg
出願権利状態 登録
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