JPH01204399A - 電子加速器 - Google Patents
電子加速器Info
- Publication number
- JPH01204399A JPH01204399A JP2808688A JP2808688A JPH01204399A JP H01204399 A JPH01204399 A JP H01204399A JP 2808688 A JP2808688 A JP 2808688A JP 2808688 A JP2808688 A JP 2808688A JP H01204399 A JPH01204399 A JP H01204399A
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- Japan
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- magnetic field
- electrons
- period
- electron
- vacuum vessel
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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〕
この発明は、電子加速器、特に電子の加速エネルギーに
応じて周回軌道半径を変えることのできる電子加速器に
関するものである。
応じて周回軌道半径を変えることのできる電子加速器に
関するものである。
誘導電場で電子を加速する装置としてのベータトロンの
うち、この発明に近い従来の電子加速器を第４囚に断面
図で示す。この第４図において、中心軸１の回りに環状
に作られた真空容器２内へその外径側から電子銃６によ
って入射された電子は、周回用磁場ヨーク４に巻回され
た周回用磁場励磁コイＡ１５の作る周回用磁場Ｂｇ（ｇ
ｕｉｄｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）によって
真空容器２内を安定に周回させられる。周回用磁場ヨー
ク４の外側に設けられた加速用＠場ヨーク６およびこの
加速用磁場ヨーク６に巻回された加速用磁場励磁コイル
７は、電子を加速するための加速を物Ｅを電子の周回運
動方向に誘導的に発生させるため罠、加速用磁場ヨーク
６内に加速用磁場Ｂａ（ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｍａ
ｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）を作る。電子は、加速電場
Ｅによって加速され、最高エネルギーに達すると真空容
器２よりビーム取り出し装置８によって取り出される。
うち、この発明に近い従来の電子加速器を第４囚に断面
図で示す。この第４図において、中心軸１の回りに環状
に作られた真空容器２内へその外径側から電子銃６によ
って入射された電子は、周回用磁場ヨーク４に巻回され
た周回用磁場励磁コイＡ１５の作る周回用磁場Ｂｇ（ｇ
ｕｉｄｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）によって
真空容器２内を安定に周回させられる。周回用磁場ヨー
ク４の外側に設けられた加速用＠場ヨーク６およびこの
加速用磁場ヨーク６に巻回された加速用磁場励磁コイル
７は、電子を加速するための加速を物Ｅを電子の周回運
動方向に誘導的に発生させるため罠、加速用磁場ヨーク
６内に加速用磁場Ｂａ（ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｍａ
ｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）を作る。電子は、加速電場
Ｅによって加速され、最高エネルギーに達すると真空容
器２よりビーム取り出し装置８によって取り出される。
なお、各ヨークは、励磁コイルおよびその励磁電源と組
合せて使用され、電磁石を構成している。
合せて使用され、電磁石を構成している。
電子は真空容器２内で周回運動するが、それは電子の連
動型Ｐと鎖交する周回用磁場Ｂｇ との、下式で与え
られる平衡状態による。
動型Ｐと鎖交する周回用磁場Ｂｇ との、下式で与え
られる平衡状態による。
Ｐ＝ｅＢｇρ （［）ただし
、ｅは電子の電荷、ρは□その運動の曲率半径である。
、ｅは電子の電荷、ρは□その運動の曲率半径である。
電子は、その運動軌道面内の磁束の時間変化で誘導発生
された加速電場Ｅによって加速される。
された加速電場Ｅによって加速される。
軌道面内の面積分である。
また、−射的に、ビームのベータトロン振動の安定性は
、周回用磁場Ｂｇ が次式によって与えられると成立す
る。
、周回用磁場Ｂｇ が次式によって与えられると成立す
る。
Ｂｇ ＝＝ Ｂ（、（ｒ／Ｒ）−ｎ
ｔａＪたｙし、ＢＱ は磁場定数、ｎは０ （ｎ
（１を満す値である。
ｔａＪたｙし、ＢＱ は磁場定数、ｎは０ （ｎ
（１を満す値である。
式（３）は、主に、周回用磁場ヨーク４の磁極面の構造
の作り方によって満足される。従って、ビームを安定に
加速するには式ｉｌｌおよび（２）を消すように、周回
用磁場Ｂｇ および加速用磁場Ｂａ を時間的に変化
させる必要がある。そのような磁場を作るために、周回
用磁場励磁コイル５、加速用磁場励磁コイル７にそれぞ
れ第５図のグラフ図に示す、よ５な異なるオフセット値
で相似的な正弦状半波的パターンの電流を流す。従って
、電源としては、ｋｏ半波電源が使用される。ビームの
入射から出射までの軌道は、おおよそ第６図の平面図に
示すような入射軌道１１、加速軌道１２および出射軌道
１６をたどる。
の作り方によって満足される。従って、ビームを安定に
加速するには式ｉｌｌおよび（２）を消すように、周回
用磁場Ｂｇ および加速用磁場Ｂａ を時間的に変化
させる必要がある。そのような磁場を作るために、周回
用磁場励磁コイル５、加速用磁場励磁コイル７にそれぞ
れ第５図のグラフ図に示す、よ５な異なるオフセット値
で相似的な正弦状半波的パターンの電流を流す。従って
、電源としては、ｋｏ半波電源が使用される。ビームの
入射から出射までの軌道は、おおよそ第６図の平面図に
示すような入射軌道１１、加速軌道１２および出射軌道
１６をたどる。
従来の電子加速器では、（１）真空容器の外径側より電
子を入射するため、広範囲の運動量の電子ビームを周回
、加速することが出来ない、（２）周回用励磁電流と加
速用励磁電流とが相似的に供給されているので、広範囲
の運動量の電子ビームを周回、加速することが出来ない
、（３）取り出される電子ビームの時間幅が短い、そし
て（４）電子ビームのエミツタンスが太きいため、取り
出し時に運動量の狭い電子ビームを取り出すことが出来
ないといった問題点があった。
子を入射するため、広範囲の運動量の電子ビームを周回
、加速することが出来ない、（２）周回用励磁電流と加
速用励磁電流とが相似的に供給されているので、広範囲
の運動量の電子ビームを周回、加速することが出来ない
、（３）取り出される電子ビームの時間幅が短い、そし
て（４）電子ビームのエミツタンスが太きいため、取り
出し時に運動量の狭い電子ビームを取り出すことが出来
ないといった問題点があった。
この発明は、上述したような問題点を解決するためにな
されたもので、（１）広範囲の運動量の電子ビームを入
射１周回、加速し、従って大きいビーム電流が得られ、
（２）取り出される電子ビームの時間幅が長（、（３）
運動量幅の狭い電子ビームが取り出せ、そして（４）エ
ミツタンスの小さい電子ビームが取り出せる電子加速器
を得ることを目的としている。
されたもので、（１）広範囲の運動量の電子ビームを入
射１周回、加速し、従って大きいビーム電流が得られ、
（２）取り出される電子ビームの時間幅が長（、（３）
運動量幅の狭い電子ビームが取り出せ、そして（４）エ
ミツタンスの小さい電子ビームが取り出せる電子加速器
を得ることを目的としている。
この発明に係る電子加速器は、入射された電子のビーム
を広範囲の運動量で周回、加速させる空間領域を有する
真空容器と、この真空容器へその内径側から前記電子を
入射させる電子銃と、前記真空容器を囲み、前記ビーム
の入射期間中は一定の磁場を作り、加速期間中は前記電
子の加速と同期して磁場の強さを増し、そして出射期間
中はまた一定の磁場を作り、これにより前記電子を安定
に周回させる磁場を生成する周回用磁場生成手段と、こ
の周回用磁場生成手段を囲み、前記入射期間から前記出
射期間まで前記電子を加速させる電場を誘導的に作るた
めの磁場を生成する加速用磁場生成手段と、前記真空容
器の外径側から前記ビームを取り出す装置とを設けたも
のである。
を広範囲の運動量で周回、加速させる空間領域を有する
真空容器と、この真空容器へその内径側から前記電子を
入射させる電子銃と、前記真空容器を囲み、前記ビーム
の入射期間中は一定の磁場を作り、加速期間中は前記電
子の加速と同期して磁場の強さを増し、そして出射期間
中はまた一定の磁場を作り、これにより前記電子を安定
に周回させる磁場を生成する周回用磁場生成手段と、こ
の周回用磁場生成手段を囲み、前記入射期間から前記出
射期間まで前記電子を加速させる電場を誘導的に作るた
めの磁場を生成する加速用磁場生成手段と、前記真空容
器の外径側から前記ビームを取り出す装置とを設けたも
のである。
電子を真空容器の内径側より入射することによって入射
エネルギーのビームの平衡軌道が電子銃の出口位置にと
れる結果、電子ビームのベータトロン振幅が小さくなり
（換言すれば、二きツタンスが小さい）、そして旋回軌
道が平衡軌道の外側にあるので平衡軌道から加速の旋回
軌道への移行は容易である□。
エネルギーのビームの平衡軌道が電子銃の出口位置にと
れる結果、電子ビームのベータトロン振幅が小さくなり
（換言すれば、二きツタンスが小さい）、そして旋回軌
道が平衡軌道の外側にあるので平衡軌道から加速の旋回
軌道への移行は容易である□。
この発明の一実施例を第１図に断面図で示す。
第１図の構成要素は、第４図のものと同一でありその符
号も同一である。電子は、真空容器２内へその内径側か
ら電子銃６によって連続的に入射される。第２図のグラ
フ図から分かるように、入射期間中、入射エネルギーの
ビーム平衡軌道が電子銃出口位置にあるように周回用磁
場Ｂｇ を一定に保持し、かつ電子ビームを加速する
ために加速用磁Ｊ４Ｂａ を印加する。加速に伴ない
、電子ビームは、中心軸１０回りの旋回状の安定平衡軌
道に沿って真空容器２内を内周側から外周側へ移動する
（第６図参照〕。連続入射された電子ビームのうち、最
初の電子ビームが取り出し装置８に達する直前になった
時に電子ビームの入射を止める。この間、広範囲の運動
量の電子ビームを真空容器２内に受は入れるために、真
空容器２は水平方向に大きい隙間の断面を有する構造と
なっている。次の加速期間において、周回用磁場Ｂｇ
を、加速用磁場Ｂａ の増加に同期し増加させると
、電子ビームは各運動量に応じた安定軌道に沿って周回
運動をしながら加速される。最外周の電子が所定のエネ
ルギーに達した時に、周回用磁場Ｂｇ の増加を止め
て一定値に保持する。この後の出射期間において加速用
磁場Ｂａ を増加し続けると、電子ビームはさらに加
速され続けるので、電子ビームは旋回しながら外周側へ
移動し、次から次へ取り出し装置８に飛び込む。この取
り出し装置８は静電型インフレクタ、セプタム電磁石、
キツカー電磁石等で構成される取り出し装置８によって
電子ビームが旋回軌道から出射軌道へ導かれる。第２図
には、周回用磁場Ｅｇ 加速用磁場Ｂａ を作るそれ
ぞれ周回用励磁電流１ｇ 、加速用励磁電流１ａ の−
例が示されている。また、第６図には、電子銃６による
真空容器２への電子ビームの入射から出射までの軌道が
示されているが、従来装置におけるような入射軌道はな
く、入射された電子はすぐ加速されて旋回軌道１４＆を
入り、旋回運動をする。
号も同一である。電子は、真空容器２内へその内径側か
ら電子銃６によって連続的に入射される。第２図のグラ
フ図から分かるように、入射期間中、入射エネルギーの
ビーム平衡軌道が電子銃出口位置にあるように周回用磁
場Ｂｇ を一定に保持し、かつ電子ビームを加速する
ために加速用磁Ｊ４Ｂａ を印加する。加速に伴ない
、電子ビームは、中心軸１０回りの旋回状の安定平衡軌
道に沿って真空容器２内を内周側から外周側へ移動する
（第６図参照〕。連続入射された電子ビームのうち、最
初の電子ビームが取り出し装置８に達する直前になった
時に電子ビームの入射を止める。この間、広範囲の運動
量の電子ビームを真空容器２内に受は入れるために、真
空容器２は水平方向に大きい隙間の断面を有する構造と
なっている。次の加速期間において、周回用磁場Ｂｇ
を、加速用磁場Ｂａ の増加に同期し増加させると
、電子ビームは各運動量に応じた安定軌道に沿って周回
運動をしながら加速される。最外周の電子が所定のエネ
ルギーに達した時に、周回用磁場Ｂｇ の増加を止め
て一定値に保持する。この後の出射期間において加速用
磁場Ｂａ を増加し続けると、電子ビームはさらに加
速され続けるので、電子ビームは旋回しながら外周側へ
移動し、次から次へ取り出し装置８に飛び込む。この取
り出し装置８は静電型インフレクタ、セプタム電磁石、
キツカー電磁石等で構成される取り出し装置８によって
電子ビームが旋回軌道から出射軌道へ導かれる。第２図
には、周回用磁場Ｅｇ 加速用磁場Ｂａ を作るそれ
ぞれ周回用励磁電流１ｇ 、加速用励磁電流１ａ の−
例が示されている。また、第６図には、電子銃６による
真空容器２への電子ビームの入射から出射までの軌道が
示されているが、従来装置におけるような入射軌道はな
く、入射された電子はすぐ加速されて旋回軌道１４＆を
入り、旋回運動をする。
そして、加速期間には、周回軌道１２に入って周回運動
する。この周回軌道１２の動径方向の位置は、入射期間
の始めに入射された電子ビームの周回軌道はど外側にあ
る。さらに出射期間には、電子ビームはまた旋回運動し
て取り出し装置８に飛び込み、出射軌道１３に導かれる
。
する。この周回軌道１２の動径方向の位置は、入射期間
の始めに入射された電子ビームの周回軌道はど外側にあ
る。さらに出射期間には、電子ビームはまた旋回運動し
て取り出し装置８に飛び込み、出射軌道１３に導かれる
。
以上、詳しく説明したように、この発明は、入射された
電子のビームを広範囲の運動蓋で周回、加速させる空間
領域を有する真空容器と、この真空容器へその内径側か
ら前記電子を入射させる電子銃と、前記真空容器を囲み
、前記ビームの入射期間中は一定の磁場を作り、加速期
間中は前記電子の加速と同期して磁場の強さを増し、そ
して出射期間中はまた一定の磁場を作り、これにより前
記電子を安定に周回させる磁場を生成する周回用磁場生
成手段と、この周回用磁場生成手段を囲み、前記入射期
間から前記出射期間まで前記電子を加速させる電場を誘
導的に作るための磁場を生成する加速用磁場生成手段と
、前記真空容器の外径側から前記ビームを取り出す装置
とを備えているので、大きいビーム電流が得られ、運動
量幅が狭（、またエミツタンスも小さい電子ビームを取
り出せ。
電子のビームを広範囲の運動蓋で周回、加速させる空間
領域を有する真空容器と、この真空容器へその内径側か
ら前記電子を入射させる電子銃と、前記真空容器を囲み
、前記ビームの入射期間中は一定の磁場を作り、加速期
間中は前記電子の加速と同期して磁場の強さを増し、そ
して出射期間中はまた一定の磁場を作り、これにより前
記電子を安定に周回させる磁場を生成する周回用磁場生
成手段と、この周回用磁場生成手段を囲み、前記入射期
間から前記出射期間まで前記電子を加速させる電場を誘
導的に作るための磁場を生成する加速用磁場生成手段と
、前記真空容器の外径側から前記ビームを取り出す装置
とを備えているので、大きいビーム電流が得られ、運動
量幅が狭（、またエミツタンスも小さい電子ビームを取
り出せ。
取り出された電子ビームの時間幅が長（、そして周回用
刃口運用のＷ＆場を別々に制御できるのでビーム制御を
容易に行えるという効果を奏する。
刃口運用のＷ＆場を別々に制御できるのでビーム制御を
容易に行えるという効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図の実施例で使用される電流の時間変化を示すグラフ
図、第６図は第１図の実施例におけるビーム軌道を示す
平面図、第４図は従来の電子加速器を示す断面図、第５
図は従来の電子加速器で使用される電流の時間変化を示
すグラフ図、第６図は従来の電子加速器のビーム軌道を
示す平面図である。 図において、（２）は真を容器、（６Ｊは電子銃、（４
）は周回用磁場ヨーク、（５）は周回用磁場励磁コイル
、（６）は加速用磁場ヨーク、（７）は加速用磁場励磁
コイル、（８）はビーム取り出し装置である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
１図の実施例で使用される電流の時間変化を示すグラフ
図、第６図は第１図の実施例におけるビーム軌道を示す
平面図、第４図は従来の電子加速器を示す断面図、第５
図は従来の電子加速器で使用される電流の時間変化を示
すグラフ図、第６図は従来の電子加速器のビーム軌道を
示す平面図である。 図において、（２）は真を容器、（６Ｊは電子銃、（４
）は周回用磁場ヨーク、（５）は周回用磁場励磁コイル
、（６）は加速用磁場ヨーク、（７）は加速用磁場励磁
コイル、（８）はビーム取り出し装置である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 入射された電子のビームを広範囲の運動量で周回、加速
させる空間領域を有する真空容器と、この真空容器へそ
の内径側から前記電子を入射させる電子銃と、前記真空
容器を囲み、前記ビームの入射期間中は一定の磁場を作
り、加速期間中は前記電子の加速と同期して磁場の強さ
を増し、そして出射期間中はまた一定の磁場を作り、こ
れにより前記電子を安定に周回させる磁場を生成する周
回用磁場生成手段と、この周回用磁場生成手段を囲み、
前記入射期間から前記出射期間まで前記電子を加速させ
る電場を誘導的に作るための磁場を生成する加速用磁場
生成手段と、前記真空容器の外径側から前記ビームを取
り出す装置とを備えたことを特徴とする電子加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2808688A JPH01204399A (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 電子加速器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2808688A JPH01204399A (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 電子加速器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01204399A true JPH01204399A (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=12238972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2808688A Pending JPH01204399A (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 電子加速器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01204399A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004073364A1 (ja) * | 2003-02-17 | 2004-08-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 荷電粒子加速器 |
| JP2009026653A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Mitsubishi Electric Corp | Ｘ線発生装置 |
| JP2011210560A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | High Energy Accelerator Research Organization | 加速機能付き偏向電磁石システム |
-
1988
- 1988-02-09 JP JP2808688A patent/JPH01204399A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004073364A1 (ja) * | 2003-02-17 | 2004-08-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 荷電粒子加速器 |
| US7259529B2 (en) | 2003-02-17 | 2007-08-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Charged particle accelerator |
| CN100359993C (zh) * | 2003-02-17 | 2008-01-02 | 三菱电机株式会社 | 带电粒子加速器 |
| DE112004000137B4 (de) * | 2003-02-17 | 2015-10-22 | Mitsubishi Denki K.K. | Verfahren zum Betreiben eines Beschleunigers für geladene Teilchen |
| JP2009026653A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Mitsubishi Electric Corp | Ｘ線発生装置 |
| JP2011210560A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | High Energy Accelerator Research Organization | 加速機能付き偏向電磁石システム |
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