JP2000243599A - 高電界小形定在波線形加速器 - Google Patents
高電界小形定在波線形加速器Info
- Publication number
- JP2000243599A JP2000243599A JP11040826A JP4082699A JP2000243599A JP 2000243599 A JP2000243599 A JP 2000243599A JP 11040826 A JP11040826 A JP 11040826A JP 4082699 A JP4082699 A JP 4082699A JP 2000243599 A JP2000243599 A JP 2000243599A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cavity
- electric field
- electrons
- electron
- accelerating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005684 electric field Effects 0.000 title claims abstract description 51
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 42
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 28
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 28
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 28
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 8
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加速電子ビームの分布に軸対称性を維持させ
てＸ線の強度分布の均一性を得ることを特徴とする小形
定在波線形加速器を提供する。 【解決手段】 加速マイクロ波電界に強く影響を受ける
電子速度の比較的遅い最初の加速段階において、付加陽
極１２、リエントラントキャビティ１３、ビーム開口１
４、開口１５、第１加速キャビティ１６、キャビティ１
７のそれぞれの構造を軸対称に構成することによって、
電子の比較的高速でない領域で軸対称な加速電界が発生
するため、軸対称な電子分布が得られ、Ｘ線の強度分布
が均一になる。電圧を適切に設定することにより、電子
群の軸方向のバンチング幅が極めて小さくなり、Ｘ線の
エネルギースペクトラムの幅が小さくなり、特性改善が
得られる。ほとんど全ての集束された電子は第１加速器
１６の中に注入されるので、電子のバックボンバードメ
ントによる電子銃の陰極の破壊を防止することができ
る。その結果、高電界小形定在波線形加速器の特性を大
幅に向上させることができる。
てＸ線の強度分布の均一性を得ることを特徴とする小形
定在波線形加速器を提供する。 【解決手段】 加速マイクロ波電界に強く影響を受ける
電子速度の比較的遅い最初の加速段階において、付加陽
極１２、リエントラントキャビティ１３、ビーム開口１
４、開口１５、第１加速キャビティ１６、キャビティ１
７のそれぞれの構造を軸対称に構成することによって、
電子の比較的高速でない領域で軸対称な加速電界が発生
するため、軸対称な電子分布が得られ、Ｘ線の強度分布
が均一になる。電圧を適切に設定することにより、電子
群の軸方向のバンチング幅が極めて小さくなり、Ｘ線の
エネルギースペクトラムの幅が小さくなり、特性改善が
得られる。ほとんど全ての集束された電子は第１加速器
１６の中に注入されるので、電子のバックボンバードメ
ントによる電子銃の陰極の破壊を防止することができ
る。その結果、高電界小形定在波線形加速器の特性を大
幅に向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、５００ＫＶ以上の
高いエネルギーを有する荷電粒子を生成するのに適した
サイドカップル形定在波線形加速器に関する。
高いエネルギーを有する荷電粒子を生成するのに適した
サイドカップル形定在波線形加速器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のサイドカップル形定在波線形加速
器の問題点を以下に説明する。図１に示されるサイドカ
ップル形定在波線形加速器では、シャントインピーダン
スが高い。したがって、加速器の小形化が可能になり、
しかも安定した作動が得られるなどの理由で、医療分野
や他の産業分野で広く利用されている。
器の問題点を以下に説明する。図１に示されるサイドカ
ップル形定在波線形加速器では、シャントインピーダン
スが高い。したがって、加速器の小形化が可能になり、
しかも安定した作動が得られるなどの理由で、医療分野
や他の産業分野で広く利用されている。
【０００３】図４に示すサイドカップル形定在波線形加
速器の構造では、そのエネルギー変換効率が進行波加速
器に比べ格段に上がることにより、曲形マグネットが不
要になる。その結果加速器の長さを短くすることができ
るので、コンパクトになり、この形の加速器が医療用に
利用されている。このコンパクトな定在波加速器の構造
において、電子銃１の陰極２で発生する電子４は陰極２
と陽極７間に印加する直流電圧により加速され、第１の
キャビティ３の中に直接注入される。陰極２と陽極７間
の印可直流電圧（１０ＫＶから３０ＫＶ）のために、こ
の注入された電子の速度は光速度の２０〜３０％程度に
なる。そのため注入された電子の３０％程度集束され、
バンチされた電子群３１になる。また集束され加速され
なかった電子の一部は陰極２に反射されたりまたはキャ
ビティ３の壁に当たり熱に変換される。その結果、注入
電子の軌道は第１キャビティ３内の加速マイクロ波電界
に強く依存することになる。よってこのマイクロ波電界
分布が軸非対称であると、電子ビームの分布が軸非対称
になる影響を受ける。
速器の構造では、そのエネルギー変換効率が進行波加速
器に比べ格段に上がることにより、曲形マグネットが不
要になる。その結果加速器の長さを短くすることができ
るので、コンパクトになり、この形の加速器が医療用に
利用されている。このコンパクトな定在波加速器の構造
において、電子銃１の陰極２で発生する電子４は陰極２
と陽極７間に印加する直流電圧により加速され、第１の
キャビティ３の中に直接注入される。陰極２と陽極７間
の印可直流電圧（１０ＫＶから３０ＫＶ）のために、こ
の注入された電子の速度は光速度の２０〜３０％程度に
なる。そのため注入された電子の３０％程度集束され、
バンチされた電子群３１になる。また集束され加速され
なかった電子の一部は陰極２に反射されたりまたはキャ
ビティ３の壁に当たり熱に変換される。その結果、注入
電子の軌道は第１キャビティ３内の加速マイクロ波電界
に強く依存することになる。よってこのマイクロ波電界
分布が軸非対称であると、電子ビームの分布が軸非対称
になる影響を受ける。
【０００４】導波管窓２４を経由して導波管２５に供給
されるマイクロ波の電力はカップラキャビティ１１内の
加速マイクロ波電界を生成する。この電界のマイクロ波
電力は、結合キャビティ６にπ／２モードで磁気的に結
合されている結合開口部５を通して加速キャビティ８に
伝送される。これらのキャビティに磁気的に効率よく結
合するために、この結合キャビティ６は、電子を効率良
く加速するためにビーム軸より離れた位置に設定されて
いる。この軸非対称な結合開口部５の特性により、合成
加速電界がビーム軸から離れる傾向がある。このオフセ
ットは、後段における光速度に非常に近い速度をもって
いる電子３２の加速にはあまり影響を与えないので、そ
れ程重要な問題ではない。その理由は高速度電子の軸方
向の運動量が横方向の電場による運動量に比べて非常に
大きいからである。
されるマイクロ波の電力はカップラキャビティ１１内の
加速マイクロ波電界を生成する。この電界のマイクロ波
電力は、結合キャビティ６にπ／２モードで磁気的に結
合されている結合開口部５を通して加速キャビティ８に
伝送される。これらのキャビティに磁気的に効率よく結
合するために、この結合キャビティ６は、電子を効率良
く加速するためにビーム軸より離れた位置に設定されて
いる。この軸非対称な結合開口部５の特性により、合成
加速電界がビーム軸から離れる傾向がある。このオフセ
ットは、後段における光速度に非常に近い速度をもって
いる電子３２の加速にはあまり影響を与えないので、そ
れ程重要な問題ではない。その理由は高速度電子の軸方
向の運動量が横方向の電場による運動量に比べて非常に
大きいからである。
【０００５】しかし、センター（中心軸）から離れてい
る結合開口部５が軸に対して非対称な位置に設定されて
いるので、第１キャビティ３の中に最初に注入された比
較的速度の遅い電子の軌道は、第１キャビティ３内の軸
非対称分布の加速電界に大きく依存する。軸非対称な結
合開口部５で励起される軸対称なキャビティは、軸非対
称な電界を生成する傾向がある。その結果、磁気結合を
利用する定在波線形加速器に関しては第１キャビティ３
内で加速された電子は、軸非対称な電子分布になり、し
かも軸方向に広がったバンチング幅をもつ傾向がある。
この軸非対称な電子分布を有する電子群がタングステン
のような密度の高い重金属のターゲット９に衝突する
と、その結果軸非対称なＸ線が発生する。すなわちＸ線
の強度分布が軸非対称になる。また軸方向に広がったバ
ンチング幅をもつ加速電子は幅の広いＸ線のエネルギー
スペクトラムを生成する。
る結合開口部５が軸に対して非対称な位置に設定されて
いるので、第１キャビティ３の中に最初に注入された比
較的速度の遅い電子の軌道は、第１キャビティ３内の軸
非対称分布の加速電界に大きく依存する。軸非対称な結
合開口部５で励起される軸対称なキャビティは、軸非対
称な電界を生成する傾向がある。その結果、磁気結合を
利用する定在波線形加速器に関しては第１キャビティ３
内で加速された電子は、軸非対称な電子分布になり、し
かも軸方向に広がったバンチング幅をもつ傾向がある。
この軸非対称な電子分布を有する電子群がタングステン
のような密度の高い重金属のターゲット９に衝突する
と、その結果軸非対称なＸ線が発生する。すなわちＸ線
の強度分布が軸非対称になる。また軸方向に広がったバ
ンチング幅をもつ加速電子は幅の広いＸ線のエネルギー
スペクトラムを生成する。
【０００６】この構造に関する他の問題は、注入された
電子は、マイクロ波の加速電界の位相により、加速また
は減速されると同時に電子の進行方向に対し反対方向に
加速されることである。このマイクロ波の加速電界の位
相関係により、この注入された電子の約３分２が所定の
方向に充分加速されないことになる。充分加速されない
電子の一部は、しばしば電子銃の方向に逆加速される。
いわゆるバックボンバードメントにより電子銃の陰極を
破壊する重大な問題が生ずる。
電子は、マイクロ波の加速電界の位相により、加速また
は減速されると同時に電子の進行方向に対し反対方向に
加速されることである。このマイクロ波の加速電界の位
相関係により、この注入された電子の約３分２が所定の
方向に充分加速されないことになる。充分加速されない
電子の一部は、しばしば電子銃の方向に逆加速される。
いわゆるバックボンバードメントにより電子銃の陰極を
破壊する重大な問題が生ずる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の高電界小形定
在波線形加速器における課題は、 １）比較的高速でない領域で軸非対称な加速電界による
軸非対称な電子分布を避けて、対称な電子分布を得るこ
と ２）電子群の軸方向のバンチング幅を少なくして、電子
ビームのエネルギースペクトラムを改善すること ３）電子のバックボンバードメントによる電子銃の陰極
の破壊を防止することである。
在波線形加速器における課題は、 １）比較的高速でない領域で軸非対称な加速電界による
軸非対称な電子分布を避けて、対称な電子分布を得るこ
と ２）電子群の軸方向のバンチング幅を少なくして、電子
ビームのエネルギースペクトラムを改善すること ３）電子のバックボンバードメントによる電子銃の陰極
の破壊を防止することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
に、本発明による高電界小形定在波線形加速器を実施例
と対比して説明すると、高電界小形定在波線形加速器に
おいて陰極２と付加陽極１２間に直流電圧を印加して電
子を励起する手段と、電子銃１と第１加速キャビティ１
６の間に軸対称に配置するリエントラントキャビティ１
３の中に励起電子を注入する手段と、電界または磁界の
軸対称的に配置する開口１５を通してマイクロ波電界に
よって電子を変調する手段と、軸対称なビーム開口１４
を伝送する間に、電子を集束する手段と、ビーム開口１
４を通して集束された遅い電子を、第１加速キャビティ
１６の高いマイクロ波加速電界により加速する手段と、
マイクロ波電力と電気的に結合する円盤状のキャビティ
１７を通して第２加速キャビティ１８に電気的に結合す
る手段と、これらの構造の構成と電圧設定条件、すなわ
ち適切な電子銃電圧（約１０〜３０ＫＶ）と励起マイク
ロ波の波長によって定まるビーム開口１４の軸方向の長
さである適切なドリフトスペース移動距離と変調電力
（約５ＫＷ）の選定により、ほとんど全ての電子が第１
加速器１６の中において捕獲され、加速され、さらに第
２加速キャビティ１８により光速度に近い速度に加速す
る手段とで実施する。
に、本発明による高電界小形定在波線形加速器を実施例
と対比して説明すると、高電界小形定在波線形加速器に
おいて陰極２と付加陽極１２間に直流電圧を印加して電
子を励起する手段と、電子銃１と第１加速キャビティ１
６の間に軸対称に配置するリエントラントキャビティ１
３の中に励起電子を注入する手段と、電界または磁界の
軸対称的に配置する開口１５を通してマイクロ波電界に
よって電子を変調する手段と、軸対称なビーム開口１４
を伝送する間に、電子を集束する手段と、ビーム開口１
４を通して集束された遅い電子を、第１加速キャビティ
１６の高いマイクロ波加速電界により加速する手段と、
マイクロ波電力と電気的に結合する円盤状のキャビティ
１７を通して第２加速キャビティ１８に電気的に結合す
る手段と、これらの構造の構成と電圧設定条件、すなわ
ち適切な電子銃電圧（約１０〜３０ＫＶ）と励起マイク
ロ波の波長によって定まるビーム開口１４の軸方向の長
さである適切なドリフトスペース移動距離と変調電力
（約５ＫＷ）の選定により、ほとんど全ての電子が第１
加速器１６の中において捕獲され、加速され、さらに第
２加速キャビティ１８により光速度に近い速度に加速す
る手段とで実施する。
【０００９】本発明は、電子速度の比較的遅い最初の加
速段階で加速マイクロ波電界に強く影響を受けることか
ら、付加陽極１２、リエントラントキャビティ１３、ビ
ーム開口１４、開口１５、第１加速キャビティ１６、キ
ャビティ１７のそれぞれの構造を軸対称に構成すること
によって、軸対称な電子ビーム分布を作る。これにより
加速電子ビーム分布が軸対称になり、Ｘ線の強度分布が
均一になる。前述の電圧設定条件により、ほとんど全て
の集束された電子は第１加速器１６の中に注入されかつ
加速されるので、電子のバックボンバードメントによる
電子銃の破壊を回避することができ、同時にエネルギー
スペクトラムを飛躍的に改善できる。このように高電界
の構造改善により本発明の小形定在波線形加速器の特性
は大幅に向上する。
速段階で加速マイクロ波電界に強く影響を受けることか
ら、付加陽極１２、リエントラントキャビティ１３、ビ
ーム開口１４、開口１５、第１加速キャビティ１６、キ
ャビティ１７のそれぞれの構造を軸対称に構成すること
によって、軸対称な電子ビーム分布を作る。これにより
加速電子ビーム分布が軸対称になり、Ｘ線の強度分布が
均一になる。前述の電圧設定条件により、ほとんど全て
の集束された電子は第１加速器１６の中に注入されかつ
加速されるので、電子のバックボンバードメントによる
電子銃の破壊を回避することができ、同時にエネルギー
スペクトラムを飛躍的に改善できる。このように高電界
の構造改善により本発明の小形定在波線形加速器の特性
は大幅に向上する。
【００１０】
【作用】本発明の高電界小形定在波線形加速器は、電子
がビーム開口１４を通して伝送される間に、電子は最初
に集束され、適切な電子銃電圧（約１０〜３０ＫＶ）と
励起マイクロ波の波長によって定まるビーム開口１４部
の軸方向の長さであるドリフトスペースと変調電力（約
５ＫＷ）を選択することにより、ほとんど全ての最初に
集束された電子は第１加速キャビティ１６の中に注入さ
れる。ビーム開口１４を通して注入されるより遅い集束
電子は、第１加速キャビティ１６における高い加速マイ
クロ波電界で軸対称的に加速される。
がビーム開口１４を通して伝送される間に、電子は最初
に集束され、適切な電子銃電圧（約１０〜３０ＫＶ）と
励起マイクロ波の波長によって定まるビーム開口１４部
の軸方向の長さであるドリフトスペースと変調電力（約
５ＫＷ）を選択することにより、ほとんど全ての最初に
集束された電子は第１加速キャビティ１６の中に注入さ
れる。ビーム開口１４を通して注入されるより遅い集束
電子は、第１加速キャビティ１６における高い加速マイ
クロ波電界で軸対称的に加速される。
【００１１】そしてこの加速電子は軸対称な電荷分布を
維持し、前段加速は、第１加速キャビティ１６と第２加
速キャビティ１８間の電気的開口結合にて得られる軸対
称な加速電界により行われる。この予め加速された電子
は、加速電界の存在しない場所のキャビティ１７の中の
移動でさらに集束される。その間に、軸の周りの電子分
布は、１００万ボルト以上に到達し、第２加速キャビテ
ィ１８の中では横方向の運動量は充分高くなる。そして
残りの第２加速キャビティ１８の有する非対称的な加速
電界によって、軸非対称になる影響を受けない。
維持し、前段加速は、第１加速キャビティ１６と第２加
速キャビティ１８間の電気的開口結合にて得られる軸対
称な加速電界により行われる。この予め加速された電子
は、加速電界の存在しない場所のキャビティ１７の中の
移動でさらに集束される。その間に、軸の周りの電子分
布は、１００万ボルト以上に到達し、第２加速キャビテ
ィ１８の中では横方向の運動量は充分高くなる。そして
残りの第２加速キャビティ１８の有する非対称的な加速
電界によって、軸非対称になる影響を受けない。
【００１２】本発明では、電子速度の比較的遅い最初の
加速段階で加速マイクロ波電界に強く影響を受ける。そ
してこの初期の加速段階を受け持つ付加陽極１２、リエ
ントラントキャビティ１３、ビーム開口１４、開口１
５、第１加速キャビティ１６、キャビティ１７のそれぞ
れぞれの構造を軸対称な構造に構成することにより、軸
対称な加速電磁界を生成して、その結果軸対称な電子ビ
ーム分布を創出する。これにより加速電子ビーム分布が
軸対称になり、Ｘ線の強度分布の均一性が得られる。ま
たバックボンバードメントによる電子銃の破壊を回避す
ることもできる。この高電界の構造改善により本発明の
小形定在波線形加速器の特性は大幅に向上する。
加速段階で加速マイクロ波電界に強く影響を受ける。そ
してこの初期の加速段階を受け持つ付加陽極１２、リエ
ントラントキャビティ１３、ビーム開口１４、開口１
５、第１加速キャビティ１６、キャビティ１７のそれぞ
れぞれの構造を軸対称な構造に構成することにより、軸
対称な加速電磁界を生成して、その結果軸対称な電子ビ
ーム分布を創出する。これにより加速電子ビーム分布が
軸対称になり、Ｘ線の強度分布の均一性が得られる。ま
たバックボンバードメントによる電子銃の破壊を回避す
ることもできる。この高電界の構造改善により本発明の
小形定在波線形加速器の特性は大幅に向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下図面等を参照して本発明によ
る装置の実施の形態を説明する。前述した高電界小形定
在波線形加速器のこの３つの問題を解決するための本発
明の高電界小形定在波線形加速器の構造は図１に示され
る。陰極２上の励起された電子は、陰極２と付加陽極１
２間に印加する直流電圧により加速される。この励起さ
れた電子は、新設した付加陽極１２を通過し、さらに従
来の陽極７のあった位置と前述の付加陽極１２との間に
形成される小さいキャビティ１３の中に注入される。こ
の小さいキャビティ１３はリエントラントキャビティと
呼び、この小さいリエントランキャビティ１３の直径は
第２加速キャビティ１８の直径より小さい。
る装置の実施の形態を説明する。前述した高電界小形定
在波線形加速器のこの３つの問題を解決するための本発
明の高電界小形定在波線形加速器の構造は図１に示され
る。陰極２上の励起された電子は、陰極２と付加陽極１
２間に印加する直流電圧により加速される。この励起さ
れた電子は、新設した付加陽極１２を通過し、さらに従
来の陽極７のあった位置と前述の付加陽極１２との間に
形成される小さいキャビティ１３の中に注入される。こ
の小さいキャビティ１３はリエントラントキャビティと
呼び、この小さいリエントランキャビティ１３の直径は
第２加速キャビティ１８の直径より小さい。
【００１４】開口１５はリエントラントキャビティ１３
と第１加速キャビティー１６との間に軸対称に配置さ
れ、リエントラントキャビティ１３と第１加速キャビテ
ィ１６は開口１５を通して加速マイクロ波にπモードで
結合されている。この小さいリエントラントキャビティ
１３と第１加速キャビティ１６の間に配置する軸対称の
開口１５を通してπモードで結合励起されるマイクロ波
電界により、電子の速度は変調される。
と第１加速キャビティー１６との間に軸対称に配置さ
れ、リエントラントキャビティ１３と第１加速キャビテ
ィ１６は開口１５を通して加速マイクロ波にπモードで
結合されている。この小さいリエントラントキャビティ
１３と第１加速キャビティ１６の間に配置する軸対称の
開口１５を通してπモードで結合励起されるマイクロ波
電界により、電子の速度は変調される。
【００１５】またこのリエントラントキャビティ１３
は、電子銃１と第１加速キャビティ１６との間に軸対称
的に配置されている。この小さいリエントラントキャビ
ティ１３へのマイクロ波電力の供給は、軸対称の磁気結
合用開口１５を通して行われる。この結果、励起された
電子がビーム開口１４を通して伝送される間に、この励
起された電子は強く集束され、第１加速キャビティ１６
に注入される。この時の電子群３３、３４は極めて良く
集束され、この電子群３３、３４、３５のバンチング幅
は、図４に示す集束電子群３１、３２の幅に比べて極め
て小さくなる。このようにバンチング効果がよく現れ
る。この集束された電子群が後段の加速キャビティ８で
さらに効率よく加速され、ターゲット９に衝突するの
で、Ｘ線のエネルギースペクトラム幅はよりシャープに
なる。
は、電子銃１と第１加速キャビティ１６との間に軸対称
的に配置されている。この小さいリエントラントキャビ
ティ１３へのマイクロ波電力の供給は、軸対称の磁気結
合用開口１５を通して行われる。この結果、励起された
電子がビーム開口１４を通して伝送される間に、この励
起された電子は強く集束され、第１加速キャビティ１６
に注入される。この時の電子群３３、３４は極めて良く
集束され、この電子群３３、３４、３５のバンチング幅
は、図４に示す集束電子群３１、３２の幅に比べて極め
て小さくなる。このようにバンチング効果がよく現れ
る。この集束された電子群が後段の加速キャビティ８で
さらに効率よく加速され、ターゲット９に衝突するの
で、Ｘ線のエネルギースペクトラム幅はよりシャープに
なる。
【００１６】適切な電子銃電圧（約１０〜３０ＫＶ）と
励起マイクロ波の波長によって定まるビーム開口１４部
の軸方向の長さであるドリフトスペースと、変調電力
（約５ＫＷ）を選択することにより、ほとんど全ての電
子は第１加速器１６の中に捕獲され、同時に加速され
る。第１加速キャビティ１６は、マイクロ波の電力が電
気的に結合されている円盤状の結合キャビティ１７を通
して第２加速キャビティ１８と電気的に結合されてい
る。この電気的結合を利用する利点は、図２Ａ，図２Ｂ
に示すような軸非対称の結合開口の代わりに、結合開口
が図３Ａ，図３Ｂに示されるように軸対称的であること
である。
励起マイクロ波の波長によって定まるビーム開口１４部
の軸方向の長さであるドリフトスペースと、変調電力
（約５ＫＷ）を選択することにより、ほとんど全ての電
子は第１加速器１６の中に捕獲され、同時に加速され
る。第１加速キャビティ１６は、マイクロ波の電力が電
気的に結合されている円盤状の結合キャビティ１７を通
して第２加速キャビティ１８と電気的に結合されてい
る。この電気的結合を利用する利点は、図２Ａ，図２Ｂ
に示すような軸非対称の結合開口の代わりに、結合開口
が図３Ａ，図３Ｂに示されるように軸対称的であること
である。
【００１７】その結果、ビーム開口１４を通して注入さ
れるより遅い集束電子は第１加速キャビティ１６におけ
る高い加速マイクロ波電界により軸対称的に加速され
る。この加速された電子は、加速電界の存在しない場所
の結合キャビティ１７の中の移動でさらに集束される。
さらにこの加速電子は、後段の第２加速キャビティ１８
でさらに加速される。その間電子のバンチング効果が作
用し、集束電子３５はさらにバンチングされる。その結
果電子のエネルギーが１００万ボルト以上に到達する。
れるより遅い集束電子は第１加速キャビティ１６におけ
る高い加速マイクロ波電界により軸対称的に加速され
る。この加速された電子は、加速電界の存在しない場所
の結合キャビティ１７の中の移動でさらに集束される。
さらにこの加速電子は、後段の第２加速キャビティ１８
でさらに加速される。その間電子のバンチング効果が作
用し、集束電子３５はさらにバンチングされる。その結
果電子のエネルギーが１００万ボルト以上に到達する。
【００１８】この時点で、加速された電子の軸方向運動
量は充分に高くなるので、加速電子は、残りの加速キャ
ビティの有する非対称的な加速電界によって著しく影響
されなくなる。電子の軌道が電子速度の比較的遅い最初
の加速段階で加速マイクロ波電界に強く影響を受けるこ
とから、本発明は、付加陽極１２、リエントラントキャ
ビティ１３、ビーム開口１４、開口１５、第１加速キャ
ビティ１６、キャビティ１７のそれぞれぞれの構造を軸
対称な構造に構成することにより、軸対称な電子ビーム
分布とより集束された電子群を作り出す。なお２０，２
１は加速キャビティ間を仕切るディスクである。
量は充分に高くなるので、加速電子は、残りの加速キャ
ビティの有する非対称的な加速電界によって著しく影響
されなくなる。電子の軌道が電子速度の比較的遅い最初
の加速段階で加速マイクロ波電界に強く影響を受けるこ
とから、本発明は、付加陽極１２、リエントラントキャ
ビティ１３、ビーム開口１４、開口１５、第１加速キャ
ビティ１６、キャビティ１７のそれぞれぞれの構造を軸
対称な構造に構成することにより、軸対称な電子ビーム
分布とより集束された電子群を作り出す。なお２０，２
１は加速キャビティ間を仕切るディスクである。
【００１９】これにより、加速電子ビーム分布が軸対称
になりＸ線の強度分布が均一になること、バンチング効
果で得たより集束された電子の衝突で発生するＸ線のエ
ネルギースペクトラムがシャープになること、さらに電
子のバックボンバードメントによる電子銃の破壊を回避
することができる。その結果高電界の構造改善により本
発明の小形定在波線形加速器の特性は大幅に向上する。
になりＸ線の強度分布が均一になること、バンチング効
果で得たより集束された電子の衝突で発生するＸ線のエ
ネルギースペクトラムがシャープになること、さらに電
子のバックボンバードメントによる電子銃の破壊を回避
することができる。その結果高電界の構造改善により本
発明の小形定在波線形加速器の特性は大幅に向上する。
【００２０】本発明は前述の手段で次の優れた特性を提
供することができる。 １）加速電子は軸対称な電荷分布を維持し、前段加速
は、第１加速キャビティ１６と第２加速キャビティ１８
間の電気的開口結合によって得られる軸対称な加速電界
によって遂行される。 ２）電気的と磁気的の両結合を有する定在波線形加速器
は、電磁界の両方の強さを有効に利用して結合できるの
で、一つの構造内で構成する効率の高いビーム対称性の
良いコンパクトな構造になる。 ３）生成する電子は第１加速キャビティ１６に入る前に
小さいリエントラントキャビティ１３内であらかじめ集
束される。リエントラントキャビティ１３中の電子群
は、第１加速キャビティ１６と小さいリエントラントキ
ャビティ１３間にある非常に小さい開口１４を通して磁
気的または電気的に軸対称的に励起され、その結果比較
的低速状態にある電子群はよく集束される。 ４）単一断面定在波構造内でπ／２モードと０モードま
たはπモードのような異なる動作モードを利用する定在
波線形加速器となる。
供することができる。 １）加速電子は軸対称な電荷分布を維持し、前段加速
は、第１加速キャビティ１６と第２加速キャビティ１８
間の電気的開口結合によって得られる軸対称な加速電界
によって遂行される。 ２）電気的と磁気的の両結合を有する定在波線形加速器
は、電磁界の両方の強さを有効に利用して結合できるの
で、一つの構造内で構成する効率の高いビーム対称性の
良いコンパクトな構造になる。 ３）生成する電子は第１加速キャビティ１６に入る前に
小さいリエントラントキャビティ１３内であらかじめ集
束される。リエントラントキャビティ１３中の電子群
は、第１加速キャビティ１６と小さいリエントラントキ
ャビティ１３間にある非常に小さい開口１４を通して磁
気的または電気的に軸対称的に励起され、その結果比較
的低速状態にある電子群はよく集束される。 ４）単一断面定在波構造内でπ／２モードと０モードま
たはπモードのような異なる動作モードを利用する定在
波線形加速器となる。
【００２１】
【発明の効果】本発明の高電界小形定在波線形加速器に
おいて １）付加陽極１２、リエントラントキャビティ１３、ビ
ーム開口１４、開口１５、第１加速キャビティ１６、キ
ャビティ１７のそれぞれぞれの構造を軸対称に構成する
ことにより、電子の比較的高速でない領域で軸対称な加
速電界が発生するので、軸対称な電子分布が得られ、Ｘ
線の強度分布が均一になる。 ２）前述の電圧設定条件により、電子群の軸方向のバン
チング幅が極めて小さくなり、Ｘ線のエネルギースペク
トラムの幅が小さくなり、特性改善が得られる。 ３）前述の電圧設定条件により、ほとんど全ての集束さ
れた電子は第１加速器１６の中に注入されるので、電子
のバックボンバードメントによる電子銃の陰極の破壊を
防止することができ、小形定在波線形加速器の特性が大
幅に向上する効果が得られる。
おいて １）付加陽極１２、リエントラントキャビティ１３、ビ
ーム開口１４、開口１５、第１加速キャビティ１６、キ
ャビティ１７のそれぞれぞれの構造を軸対称に構成する
ことにより、電子の比較的高速でない領域で軸対称な加
速電界が発生するので、軸対称な電子分布が得られ、Ｘ
線の強度分布が均一になる。 ２）前述の電圧設定条件により、電子群の軸方向のバン
チング幅が極めて小さくなり、Ｘ線のエネルギースペク
トラムの幅が小さくなり、特性改善が得られる。 ３）前述の電圧設定条件により、ほとんど全ての集束さ
れた電子は第１加速器１６の中に注入されるので、電子
のバックボンバードメントによる電子銃の陰極の破壊を
防止することができ、小形定在波線形加速器の特性が大
幅に向上する効果が得られる。
【図１】加速電界用構造を改善した本発明の高電界小形
定在波線形加速器の実施例を示す断面図である。
定在波線形加速器の実施例を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明による高電界小形定在波線形加速器の
軸対称な結合開口部を示す斜視図である。
軸対称な結合開口部を示す斜視図である。
【図２Ｂ】前記結合開口部の等価回路図である。
【図３Ａ】本発明による高電界小形定在波線形加速器の
軸非対称な結合開口部と結合開口部を示す斜視図であ
る。
軸非対称な結合開口部と結合開口部を示す斜視図であ
る。
【図３Ｂ】前記結合開口部の等価回路図である。
【図４】従来の小形定在波線形加速器を示す断面図であ
る。
る。
１ 電子銃 ２ 陰極 ３ 第１キャビティ ４ 電子 ５ 結合開口部 ６ 結合キャビティ ７ 元の陽極 ８ 加速キャビティ ９ ターゲット １０ ヒートシンク １１ カップラキャビティ １２ 付加陽極 １３ リエントラントキャビティ １４ ビーム開口 １５ 開口 １６ 第１加速キャビティ １７ キャビティ １８ 第２加速キャビティ ２０，２１ ディスク ２４ 導波管窓 ２５ 導波管 ３１，３２，３３，３４，３５ 集束された電子群
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１０月２１日（１９９９．１０．
２１）
２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
に、本発明による高電界小形定在波線形加速器を実施例
と対比して説明すると、高電界小形定在波線形加速器に
おいて陰極２と付加陽極１２間に直流電圧を印加して電
子を励起する手段と、電子銃１と第１加速キャビティ１
６の間に軸対称に配置するリエントラントキャビティ１
３の中に励起電子を注入する手段と、電界または磁界の
軸対称的に配置する開口１５を通してマイクロ波電界に
よって電子を変調する手段と、軸対称なビーム開口１４
を伝送する間に、電子を集束する手段と、ビーム開口１
４を通して集束された遅い電子を、第１加速キャビティ
１６の高いマイクロ波加速電界により加速する手段と、
マイクロ波電力と電気的に結合する円盤状のキャビティ
１７を通して第２加速キャビティ１８に電気的に結合す
る手段と、適切な電子銃電圧（約１０〜３０ＫＶ）と励
起マイクロ波の波長によって定まるビーム開口１４の軸
方向の長さである適切なドリフトスペース移動距離と変
調電力（約５ＫＷ）の選定により、ほとんど全ての電子
が第１加速器１６の中において捕獲され、加速され、さ
らに第２加速キャビティ１８により光速度に近い速度に
加速する手段とで実施する。
に、本発明による高電界小形定在波線形加速器を実施例
と対比して説明すると、高電界小形定在波線形加速器に
おいて陰極２と付加陽極１２間に直流電圧を印加して電
子を励起する手段と、電子銃１と第１加速キャビティ１
６の間に軸対称に配置するリエントラントキャビティ１
３の中に励起電子を注入する手段と、電界または磁界の
軸対称的に配置する開口１５を通してマイクロ波電界に
よって電子を変調する手段と、軸対称なビーム開口１４
を伝送する間に、電子を集束する手段と、ビーム開口１
４を通して集束された遅い電子を、第１加速キャビティ
１６の高いマイクロ波加速電界により加速する手段と、
マイクロ波電力と電気的に結合する円盤状のキャビティ
１７を通して第２加速キャビティ１８に電気的に結合す
る手段と、適切な電子銃電圧（約１０〜３０ＫＶ）と励
起マイクロ波の波長によって定まるビーム開口１４の軸
方向の長さである適切なドリフトスペース移動距離と変
調電力（約５ＫＷ）の選定により、ほとんど全ての電子
が第１加速器１６の中において捕獲され、加速され、さ
らに第２加速キャビティ１８により光速度に近い速度に
加速する手段とで実施する。
Claims (3)
- 【請求項１】 高電界小形定在波線形加速器において、
陰極と付加陽極の間に直流電圧を印加して電子を励起す
る励起手段と、電子銃と第１加速キャビティの間に軸対
称に配置するリエントラントキャビティの中に前記励起
電子を注入する注入手段と、電界または磁界の軸対称的
に配置する開口を通して加速マイクロ波電界によって電
子を変調する変調手段と、軸対称なビーム開口を伝送す
る間に、電子を集束する集束手段と、前記ビーム開口を
通して集束された遅い電子を、前記第１加速キャビティ
の高いマイクロ波加速電界により加速する加速手段と、
マイクロ波電力と電気的に結合する円盤状のキャビティ
を通して加速キャビティに電気的に結合する結合手段
と、これらの構造の構成と電圧設定条件、すなわち適切
な電子銃電圧と励起マイクロ波の波長によって定まるビ
ーム開口部の軸方向の長さであるドリフトスペースと変
調電力の選択により、ほとんど全ての集束された電子が
第１加速器の中に注入されるように構成したことを特徴
とする高電界小形定在波線形加速器。 - 【請求項２】 請求項１記載の高電界小形定在波線形加
速器において、ビーム開口部の軸方向の長さのドリフト
スペースを前記励起マイクロ波の波長によつて定まり、
電子銃の電圧は約１０〜３０ＫＶであり、変調電力は約
５ＫＷとし、ほとんど全ての集束された電子が第１加速
器の中に注入される高電界小形定在波線形加速器。 - 【請求項３】 前記加速器は、加速マイクロ波電界に強
く影響を受ける電子速度の比較的遅い最初の加速段階
で、付加陽極、リエントラントキャビティ、ビーム開
口、開口、第１加速キャビティ、キャビティのそれぞれ
ぞれの構造が軸対称な構造を構成することにより、軸対
称な電子ビーム分布を作る手段を含み、前記加速電子ビ
ーム分布の軸対称性により、Ｘ線の強度分布の均一性を
得ることを特徴とする請求項１または２記載の高電界小
形定在波線形加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4082699A JP3010169B1 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 高電界小形定在波線形加速器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4082699A JP3010169B1 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 高電界小形定在波線形加速器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3010169B1 JP3010169B1 (ja) | 2000-02-14 |
| JP2000243599A true JP2000243599A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12591478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4082699A Expired - Fee Related JP3010169B1 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 高電界小形定在波線形加速器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010169B1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005076674A1 (fr) * | 2004-02-01 | 2005-08-18 | Mian Yang Gao Xin Qu Twin Peak Technology Development Inc. | Commutateur de phase et accelerateur lineaire a onde stationnaire equipe du commutateur |
| JP2006177841A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 非破壊検査装置および方法 |
| RU2340127C1 (ru) * | 2006-05-19 | 2008-11-27 | Тсингхуа Юниверсити | Устройство и способ генерирования рентгеновских лучей, имеющих различные энергетические уровни, и система распознавания материала |
| CN103026802A (zh) * | 2010-07-12 | 2013-04-03 | 三菱电机株式会社 | 漂移管直线加速器 |
| CN106879158A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-06-20 | 东莞中子科学中心 | 一种医用质子直线加速器 |
| CN113365409A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-09-07 | 中国原子能科学研究院 | 一种行波加速结构以及电子加速器 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109890122B (zh) * | 2019-03-08 | 2025-06-10 | 江苏安德信加速器有限公司 | 单周期π模的驻波电子加速结构 |
| CN116723624B (zh) * | 2023-08-08 | 2023-12-22 | 之江实验室 | 基于表面等离激元的片上级联光学电子加速器及加速方法 |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP4082699A patent/JP3010169B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005076674A1 (fr) * | 2004-02-01 | 2005-08-18 | Mian Yang Gao Xin Qu Twin Peak Technology Development Inc. | Commutateur de phase et accelerateur lineaire a onde stationnaire equipe du commutateur |
| US7397206B2 (en) | 2004-02-01 | 2008-07-08 | Mian Yang Gao Xin Qu Twin Peak Technology Development Inc. | Phase switch and a standing wave linear accelerator with the phase switch |
| JP2006177841A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 非破壊検査装置および方法 |
| RU2340127C1 (ru) * | 2006-05-19 | 2008-11-27 | Тсингхуа Юниверсити | Устройство и способ генерирования рентгеновских лучей, имеющих различные энергетические уровни, и система распознавания материала |
| CN103026802A (zh) * | 2010-07-12 | 2013-04-03 | 三菱电机株式会社 | 漂移管直线加速器 |
| US8836247B2 (en) | 2010-07-12 | 2014-09-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Drift-tube linear accelerator |
| JP5602855B2 (ja) * | 2010-07-12 | 2014-10-08 | 三菱電機株式会社 | ドリフトチューブ線形加速器 |
| CN103026802B (zh) * | 2010-07-12 | 2015-06-24 | 三菱电机株式会社 | 漂移管直线加速器 |
| CN106879158A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-06-20 | 东莞中子科学中心 | 一种医用质子直线加速器 |
| CN106879158B (zh) * | 2017-03-16 | 2019-05-28 | 东莞中子科学中心 | 一种医用质子直线加速器 |
| CN113365409A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-09-07 | 中国原子能科学研究院 | 一种行波加速结构以及电子加速器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3010169B1 (ja) | 2000-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6316876B1 (en) | High gradient, compact, standing wave linear accelerator structure | |
| WO2009123593A1 (en) | Hollow beam electron gun for use in a klystron | |
| US20080061718A1 (en) | Standing-wave electron linear accelerator apparatus and methods | |
| US6559610B2 (en) | Continuous wave electron-beam accelerator and continuous wave electron-beam accelerating method thereof | |
| JP3010169B1 (ja) | 高電界小形定在波線形加速器 | |
| EP0187852A1 (en) | MICROWAVE ELECTRON CANON. | |
| US20020180365A1 (en) | Ion accelerator | |
| US2852715A (en) | High frequency structure | |
| JP2009205884A (ja) | 小径の電子ビームを発生する加速器 | |
| CN217334005U (zh) | 一种用于超快电子源的可调频谐振腔斩波器 | |
| US4621219A (en) | Electron beam scrambler | |
| RU2278439C1 (ru) | Клистрон | |
| US7250727B2 (en) | High power, long focus electron source for beam processing | |
| JP3457941B2 (ja) | 荷電粒子加速装置 | |
| RU2157600C1 (ru) | Микротрон | |
| JPH02278632A (ja) | 電子ビームと発生器と該発生器を用いた電子装置 | |
| US4445070A (en) | Electron gun for producing spiral electron beams and gyrotron devices including same | |
| US5659228A (en) | Charged particle accelerator | |
| JPH0345858B2 (ja) | ||
| JP2843689B2 (ja) | 電子加速装置 | |
| JP2001052896A (ja) | 粒子加速・蓄積装置 | |
| JPS59119648A (ja) | 電子ビ−ムジヤイロ装置 | |
| JP2000068098A (ja) | 加速管および荷電粒子加速装置 | |
| Hayashi et al. | A high power x-band klystron | |
| JPH0982254A (ja) | Ｒｆ電子銃、ｒｆ電子銃用のカソードおよびそのカソードの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081203 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091203 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101203 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101203 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111203 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111203 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121203 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131203 Year of fee payment: 14 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |