JPH01311599A - ウエイク場加速器 - Google Patents
ウエイク場加速器Info
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- JPH01311599A JPH01311599A JP63141734A JP14173488A JPH01311599A JP H01311599 A JPH01311599 A JP H01311599A JP 63141734 A JP63141734 A JP 63141734A JP 14173488 A JP14173488 A JP 14173488A JP H01311599 A JPH01311599 A JP H01311599A
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- charged particle
- cavity
- wake
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/06—Two-beam arrangements; Multi-beam arrangements storage rings; Electron rings
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H9/00—Linear accelerators
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
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〕
本発明は荷電粒子を加速する線形加速器に係り、特に加
速器全体の小型化に好適な高電界型の線形加速器である
ウェイク場加速器に関する。
速器全体の小型化に好適な高電界型の線形加速器である
ウェイク場加速器に関する。
次世代型の高電界型線形加速器として注目されているウ
ェイク場加速器の基本的なアイデアは、Ｍ、 Ｆｒｉｅ
ｄｍａｎ （１９７３年、米国海軍研究所）の自動加速
器にまでさか上る。ウェイク場とは、荷電粒子群とまわ
りの４体壁間の電磁相互作用によって生じ、荷電粒子群
の先頭後方に残る非定常な電磁場のことである。ウェイ
ク場加速器とは、ウェイク場がもつ高電界によって、荷
電粒子を加速する装置のことである。ウェイク場の性能
を左右する重要な因子に昇圧比Ｒ及びエネルギー変換効
率ηがある。
ェイク場加速器の基本的なアイデアは、Ｍ、 Ｆｒｉｅ
ｄｍａｎ （１９７３年、米国海軍研究所）の自動加速
器にまでさか上る。ウェイク場とは、荷電粒子群とまわ
りの４体壁間の電磁相互作用によって生じ、荷電粒子群
の先頭後方に残る非定常な電磁場のことである。ウェイ
ク場加速器とは、ウェイク場がもつ高電界によって、荷
電粒子を加速する装置のことである。ウェイク場の性能
を左右する重要な因子に昇圧比Ｒ及びエネルギー変換効
率ηがある。
昇圧比とは、ウェイク場を励起する荷電粒子群が受ける
最大の減速電圧に対する、加速される後続の少数電子群
の受ける最大の加速電圧の比率のことであり、昇圧比Ｒ
が高ければ高いほど、高電界加速の相対的能力は高まる
。
最大の減速電圧に対する、加速される後続の少数電子群
の受ける最大の加速電圧の比率のことであり、昇圧比Ｒ
が高ければ高いほど、高電界加速の相対的能力は高まる
。
一方、エネルギー変換効率とは、ウェイク場を励起する
荷電粒子群のエネルギーがどれだけ有効にウェイク場の
エネルギーに変換されるかを表わす指標であり９次式に
より定義される。
荷電粒子群のエネルギーがどれだけ有効にウェイク場の
エネルギーに変換されるかを表わす指標であり９次式に
より定義される。
ここに、ｒ（ｔ）：ウェイク場を励起する荷電粒子群の
なす電流 Ｖ（ｔ） ：ウェイク場による加速電圧Ｖ、−：ウェ
イク場を励起する荷電粒 子群が受ける最大の減速電圧 昇圧比の高いウェイク場加速器として、西独ＤＥＳＹの
Ｇ、 −Ａ、Ｖｏｓｓ、 Ｔ、 Ｗｅｉｌａｎｄらが１
９８３年に考案し、現在開発中のホロービーム型つエイ
ク場加速器がある。昇圧比は高いといっても、高高１０
〜２ｏぐらいである。
なす電流 Ｖ（ｔ） ：ウェイク場による加速電圧Ｖ、−：ウェ
イク場を励起する荷電粒 子群が受ける最大の減速電圧 昇圧比の高いウェイク場加速器として、西独ＤＥＳＹの
Ｇ、 −Ａ、Ｖｏｓｓ、 Ｔ、 Ｗｅｉｌａｎｄらが１
９８３年に考案し、現在開発中のホロービーム型つエイ
ク場加速器がある。昇圧比は高いといっても、高高１０
〜２ｏぐらいである。
これに対し、机上検討の段階であるが、ＨｌＦｒｉｅｄ
ｍａｎの自動加速器の流れをくむものに、Ｋ、Ｌ。
ｍａｎの自動加速器の流れをくむものに、Ｋ、Ｌ。
Ｆ、Ｂａｎｅらのウェイク場加速器がある。これは、米
国スタンフォード線形加速器センタの研究レポートであ
るニス・エル・ニー・シー＝ピーニービー＝第３６６２
号（１９８５年４月）（Ｓ Ｌ Ａ Ｃ−ＰＵＢ３６６
２ （Ａｐｒｉｌ１９８５））に詳述されている。
国スタンフォード線形加速器センタの研究レポートであ
るニス・エル・ニー・シー＝ピーニービー＝第３６６２
号（１９８５年４月）（Ｓ Ｌ Ａ Ｃ−ＰＵＢ３６６
２ （Ａｐｒｉｌ１９８５））に詳述されている。
ここで、Ｂａｎｅのウェイク場加速器を簡単に説明して
おく。
おく。
対象の荷電粒子として電子を考え、ウェイク場を誘起す
る電子群、及び加速される電子群が軸対称空胴の中心軸
上を走向するようにする。このとき、ウェイク場を励起
する電子群のなす電流工（１）を次式のごとく変化させ
る。
る電子群、及び加速される電子群が軸対称空胴の中心軸
上を走向するようにする。このとき、ウェイク場を励起
する電子群のなす電流工（１）を次式のごとく変化させ
る。
あるいは、
ここに、工ｏ ：定数
ω ：空胴の基本モードの共振角周波
数
このとき励起されるウェイク場による空胴中心軸上の加
速電圧Ｖ（１）の時間変化のようすを第２図に示す。図
中の破線は電流Ｘ（ｔ）を表わす。第２図が示すように
、加速電圧Ｖ （ｔ）はＯ≦ｔ≦Ｔの間、負の値をとる
。つまり、ウェイク場を励起する電子群は常に減速され
る。このため、電子群は常にウェイク場にエネルギーを
供給し続け、つエイフ場は時々刻々成長し続ける。
速電圧Ｖ（１）の時間変化のようすを第２図に示す。図
中の破線は電流Ｘ（ｔ）を表わす。第２図が示すように
、加速電圧Ｖ （ｔ）はＯ≦ｔ≦Ｔの間、負の値をとる
。つまり、ウェイク場を励起する電子群は常に減速され
る。このため、電子群は常にウェイク場にエネルギーを
供給し続け、つエイフ場は時々刻々成長し続ける。
上記従来技術では空胴の導体壁面上における電磁界のジ
ュール熱損失が考慮されていない。このため、上記従来
技術では、昇圧比Ｒは、となり、Ｔに比例して限りなく
増大するとされている６しかし、空胴の導体壁面上にお
ける電磁界服の有限な導電性に基づく減衰率、即ちＱ値
に基的に。
ュール熱損失が考慮されていない。このため、上記従来
技術では、昇圧比Ｒは、となり、Ｔに比例して限りなく
増大するとされている６しかし、空胴の導体壁面上にお
ける電磁界服の有限な導電性に基づく減衰率、即ちＱ値
に基的に。
１＋ｎ
となり、ｎ＋ωでｎ＝２０に飽和する。昇圧比Ｒのｎ依
存性を第３図に示しておく。
存性を第３図に示しておく。
また、エネルギー変換効率ηは、Ｉ （ｔ） ＝ Ｉ
ｔ（ｔ）よりもＩ （ｉ） ＝ Ｉ ｚ（ｔ）の方が高
く、近似的に、ω ネルギー変換効率ηは、ｎに無関係にほぼ１００％であ
るとされているが、ここでも空胴のＱ値が有限であるこ
とを考慮すると、式（６）のようになり、ｎ ） １で
は、ηは次第に低下し、６６．７％の値にまで下がって
しまう。エネルギー変換効率ηのｎ依存性を第４図に示
しておく。
ｔ（ｔ）よりもＩ （ｉ） ＝ Ｉ ｚ（ｔ）の方が高
く、近似的に、ω ネルギー変換効率ηは、ｎに無関係にほぼ１００％であ
るとされているが、ここでも空胴のＱ値が有限であるこ
とを考慮すると、式（６）のようになり、ｎ ） １で
は、ηは次第に低下し、６６．７％の値にまで下がって
しまう。エネルギー変換効率ηのｎ依存性を第４図に示
しておく。
以上見たように、上記従来技術では空胴壁面上における
ジュール熱損失による有限のＱ値のため、電流を流す時
間Ｔを大きくすると、昇圧比Ｒは増大するもののエネル
ギー変換効率ηは低下してしまうという問題があった。
ジュール熱損失による有限のＱ値のため、電流を流す時
間Ｔを大きくすると、昇圧比Ｒは増大するもののエネル
ギー変換効率ηは低下してしまうという問題があった。
典型的な値として、ｎ＝１．すなわちＴ＝１／γのとき
、昇圧比ＲはＱとなり、エネルギー変換効率ηは８３％
である。
、昇圧比ＲはＱとなり、エネルギー変換効率ηは８３％
である。
本発明の目的は、昇圧比を大きく、かつエネルギー変換
効率を大きくすることができるウェイク場加速器を提供
することにある。
効率を大きくすることができるウェイク場加速器を提供
することにある。
上記目的は、ウェイク場を励起する荷電粒子群のほとん
どが一様な減速電圧を受けるように、ウェイク場を励起
する荷電粒子のなす電流を制御することにより達成され
る。
どが一様な減速電圧を受けるように、ウェイク場を励起
する荷電粒子のなす電流を制御することにより達成され
る。
加速される荷電粒子が、励起されたウェイク場により加
速されるようにするためには、ウェイク場を励起する荷
電粒子ビームが通過した後、空胴の基本モードの共振角
周波数で決まる周期の１７４あるいはそれに周期の正の
整数倍を加えた時間をおいて、加速される荷電粒子群を
追従させる。
速されるようにするためには、ウェイク場を励起する荷
電粒子ビームが通過した後、空胴の基本モードの共振角
周波数で決まる周期の１７４あるいはそれに周期の正の
整数倍を加えた時間をおいて、加速される荷電粒子群を
追従させる。
ウェイク場を励起する荷電粒子群が一様な減速電圧を受
けるようにするためには、ウェイク場を励起する荷電粒
子群の電流を、初めは急峻に増加するようにし、その後
、その増加量が緩慢になるように電流波形を制御する方
法が考えられる。
けるようにするためには、ウェイク場を励起する荷電粒
子群の電流を、初めは急峻に増加するようにし、その後
、その増加量が緩慢になるように電流波形を制御する方
法が考えられる。
また、その他に、荷電粒子群の電流波形を指数関数的飽
和型とする方法がある。例えば、ウェイク場を励起する
荷電粒子群のなす電流をのように時間的に変化させる方
法である。
和型とする方法がある。例えば、ウェイク場を励起する
荷電粒子群のなす電流をのように時間的に変化させる方
法である。
本発明の作用を上記（７）式の例を用いて説明する。
上述の場合に励起されるウェイク場による空胴中心軸上
の加速電圧は、共振角周波数ωの基本モード近似におい
て、ｅｊ″１の時間変化をなす複素表示を用いてＶ（１
）とおくと、 Ｖ （ｔ）＝ −２ＲＩ ｏ ｖ （ｔ）
−（８）と表わせる。実際の加速電圧Ｖ （ｔ）
は式（８）に示した複素表示の加速電圧Ｖ（υの実部で
ある。加速電圧Ｖ（１）の時間変化のようすを第１図に
表わす。この図が示すように、０≦ｔ≦ＴではＶ（１）
は負の一定の値をとり、電流Ｉ ｂ）をなす電子群はウ
ェイク場を励起しながら、一定の減速電圧を受けること
になる。従って、このときのエネルギ−変換効率はＴ）
−でほぼ１００％となり、このω 値はＴ〉１／γの大きなＴでも変わらない。また昇圧比
Ｒは、ｎ＝γＴを用いて近似的にＲ＝ ２ Ｑ （１−
ｅ−”） −（９）となる。昇圧比Ｒ及びエ
ネルギー変換効率ηのｎ依存性を、第３図に示した従来
例と比較して第４図に示しておく。
の加速電圧は、共振角周波数ωの基本モード近似におい
て、ｅｊ″１の時間変化をなす複素表示を用いてＶ（１
）とおくと、 Ｖ （ｔ）＝ −２ＲＩ ｏ ｖ （ｔ）
−（８）と表わせる。実際の加速電圧Ｖ （ｔ）
は式（８）に示した複素表示の加速電圧Ｖ（υの実部で
ある。加速電圧Ｖ（１）の時間変化のようすを第１図に
表わす。この図が示すように、０≦ｔ≦ＴではＶ（１）
は負の一定の値をとり、電流Ｉ ｂ）をなす電子群はウ
ェイク場を励起しながら、一定の減速電圧を受けること
になる。従って、このときのエネルギ−変換効率はＴ）
−でほぼ１００％となり、このω 値はＴ〉１／γの大きなＴでも変わらない。また昇圧比
Ｒは、ｎ＝γＴを用いて近似的にＲ＝ ２ Ｑ （１−
ｅ−”） −（９）となる。昇圧比Ｒ及びエ
ネルギー変換効率ηのｎ依存性を、第３図に示した従来
例と比較して第４図に示しておく。
〔実施例〕。
以下、本発明の一実施例を第５図により説明する。
カソード電極１２．電流制御用のグリッド電極１ｏを具
備した電子銃１、ウェイク場が発生する場となる空胴２
．電子ビームを収束させるための収束コイル３．電子ビ
ーム用コレクタ４．偏向マグネット５及び高エネルギー
電子取り出しポート６で構成する。また、電子銃１に具
備されたグリッド電極１０には、グリッド電圧制御回路
１１が取り付けられる。以上の構成のもとに、本実施例
の動作を説明する。
備した電子銃１、ウェイク場が発生する場となる空胴２
．電子ビームを収束させるための収束コイル３．電子ビ
ーム用コレクタ４．偏向マグネット５及び高エネルギー
電子取り出しポート６で構成する。また、電子銃１に具
備されたグリッド電極１０には、グリッド電圧制御回路
１１が取り付けられる。以上の構成のもとに、本実施例
の動作を説明する。
負の高電圧に保たれたカソード電極１２から発生する電
子の取り出し量をグリッド電極１０による電場で制御す
る。これはグリッド電圧制御回路１１によってグリッド
電極１０の電位を制御することで実行できる。このとき
、電流Ｉ（ｔ）が式（７）に従うようにする。こうする
ことで、ウェイク場を励起する電子ビーム２０を生成す
る。このとき電子ビーム２０が不安定化しないように収
束コイル３によって、空胴２の軸方向に磁場を終始発生
させておく。加速される電子群が励起されたウェイク場
によって加速されるようにするためには、電子ビーム２
０を空胴２の軸上に走向させた後、加速される電子群２
１を ・・・（９） なる時間をおいて発射させる。このとき、加速さω よりも充分短めにした方が良い。また、式（９）におけ
る正の整数Ｎもなるべく小さく取った方が良い。なぜな
らば、Ｎが余り大きいとウェイク場による弾装な高周波
電場による放電の危険性が高まるからである。
子の取り出し量をグリッド電極１０による電場で制御す
る。これはグリッド電圧制御回路１１によってグリッド
電極１０の電位を制御することで実行できる。このとき
、電流Ｉ（ｔ）が式（７）に従うようにする。こうする
ことで、ウェイク場を励起する電子ビーム２０を生成す
る。このとき電子ビーム２０が不安定化しないように収
束コイル３によって、空胴２の軸方向に磁場を終始発生
させておく。加速される電子群が励起されたウェイク場
によって加速されるようにするためには、電子ビーム２
０を空胴２の軸上に走向させた後、加速される電子群２
１を ・・・（９） なる時間をおいて発射させる。このとき、加速さω よりも充分短めにした方が良い。また、式（９）におけ
る正の整数Ｎもなるべく小さく取った方が良い。なぜな
らば、Ｎが余り大きいとウェイク場による弾装な高周波
電場による放電の危険性が高まるからである。
ウェイク場を励起した電子ビーム２０は、偏向マグネッ
ト５の磁場によって軌道を曲げられ、コレクタ４に取り
込まれる。一方、ウェイク場の高電圧によって高エネル
ギーに加速された電子群２１は、偏向マグネット５の磁
場による影響は少なく、取り出しポート６の方へ導かれ
、ユーザに供される。
ト５の磁場によって軌道を曲げられ、コレクタ４に取り
込まれる。一方、ウェイク場の高電圧によって高エネル
ギーに加速された電子群２１は、偏向マグネット５の磁
場による影響は少なく、取り出しポート６の方へ導かれ
、ユーザに供される。
本実施例によれば、従来必要とされていた高周波発振管
及びそれに関わる電源や導波管で代表される立体回路が
不要となり、極めて小型で安価な装置で高エネルギーの
電子を生成できるという効果がある。
及びそれに関わる電源や導波管で代表される立体回路が
不要となり、極めて小型で安価な装置で高エネルギーの
電子を生成できるという効果がある。
また、本実施例では高エネルギーの電子を生成でき、こ
れを偏向マグネットにより分離してユーザに供されるよ
うにしているので、工業用放射光装置に本発明を適用す
ることにより工業用放射光装置を大巾に小型化すること
ができる。即ち、従来は線形加速器によりある程度まで
に加速した電子をシンクロトロンで高エネルギーに加速
した後に蓄積リングに入射するようにしているが、本発
明を適用すれば、本発明のウェイク場加速器から直接蓄
積リングに入射することができるのでシンクロトロンが
不要となり大巾に装置が小型される。
れを偏向マグネットにより分離してユーザに供されるよ
うにしているので、工業用放射光装置に本発明を適用す
ることにより工業用放射光装置を大巾に小型化すること
ができる。即ち、従来は線形加速器によりある程度まで
に加速した電子をシンクロトロンで高エネルギーに加速
した後に蓄積リングに入射するようにしているが、本発
明を適用すれば、本発明のウェイク場加速器から直接蓄
積リングに入射することができるのでシンクロトロンが
不要となり大巾に装置が小型される。
本発明の第２の実施例を第６図により説明する。
第１の実施例と異なる点は、カソード電極１２をフォト
カソード電極１３でおき換え、グリッド電極１０及びグ
リッド電圧制御回路１１をなくし、レーザ３０及び反射
ミラー３１を図のごとく設置し、偏向マグネットの磁場
強度を少し変えて、高エネルギー粒子取り出しボート６
の位置を中心軸よりわずかにずらした点である。レーザ
３０からのレーザ光は、反射ミラー３１で反射して、空
胴の中心軸上あるいはその近辺を通過して、フォトカソ
ード１３を照射する。このとき、フォトカソード１３よ
り光電子が発生し、電流が空胴の中心軸上を流れる。こ
のとき、電流量を、レーザ３０のレーザ光の光量により
制御し１式（７）あるいはそれに近くなるように変化さ
せる。この後、加速される電子群２１を式（９）なる時
間をおいて発射させる。その他については、本発明の第
１の実施例と同様である。
カソード電極１３でおき換え、グリッド電極１０及びグ
リッド電圧制御回路１１をなくし、レーザ３０及び反射
ミラー３１を図のごとく設置し、偏向マグネットの磁場
強度を少し変えて、高エネルギー粒子取り出しボート６
の位置を中心軸よりわずかにずらした点である。レーザ
３０からのレーザ光は、反射ミラー３１で反射して、空
胴の中心軸上あるいはその近辺を通過して、フォトカソ
ード１３を照射する。このとき、フォトカソード１３よ
り光電子が発生し、電流が空胴の中心軸上を流れる。こ
のとき、電流量を、レーザ３０のレーザ光の光量により
制御し１式（７）あるいはそれに近くなるように変化さ
せる。この後、加速される電子群２１を式（９）なる時
間をおいて発射させる。その他については、本発明の第
１の実施例と同様である。
本実施例によれば、レーザ光により電流制御ができるの
で、高速で電磁ノイズの少ない制御ができるという効果
がある。
で、高速で電磁ノイズの少ない制御ができるという効果
がある。
本発明の第３の実施例を第７図により説明する。
本実施例では、ウェイク場が励起される空胴２を複数個
直列に並べ、電子銃１と空胴２、あるいは複数の空胴２
の間に、ウェイク場を励起する低エネルギーの電子ビー
ム２０を断続的に加速してエネルギーを補給する加速ユ
ニット４０を設け、多段型として用いる。
直列に並べ、電子銃１と空胴２、あるいは複数の空胴２
の間に、ウェイク場を励起する低エネルギーの電子ビー
ム２０を断続的に加速してエネルギーを補給する加速ユ
ニット４０を設け、多段型として用いる。
本実施例によれば、加速電子群２１を長い距離にわたっ
て継続的に加速できるという効果がある。
て継続的に加速できるという効果がある。
本発明の第４の実施例を第８図により説明する。
第１の実施例と異なる点は、収束コイル３の代わりに、
ＦＯＤＯ系の４極マグネット７を用いた点である。ＦＯ
Ｄｏ系とは、収束マグネットと非収束マグネットを交互
に並べた系のことである。これにより、収束コイル３と
同様に収束機能をもたせることができる。
ＦＯＤＯ系の４極マグネット７を用いた点である。ＦＯ
Ｄｏ系とは、収束マグネットと非収束マグネットを交互
に並べた系のことである。これにより、収束コイル３と
同様に収束機能をもたせることができる。
本実施例によれば、より少ないコイル電流で効率の良い
収束機能をもたせることができるという効果がある。
収束機能をもたせることができるという効果がある。
本発明の第５の実施例を第９図により説明する。
本実施例では、ウェイク場を励起する空胴２の中の複数
のセル８０の仕切り板８２のビーム軌道近辺にビームダ
クト８１を設ける。
のセル８０の仕切り板８２のビーム軌道近辺にビームダ
クト８１を設ける。
本実施例によれば、複数のセル８０間の電磁的なカップ
リングが小さくなり、電子ビーム２０を不安定化させる
高次モードの発生を妨げるという効果がある。
リングが小さくなり、電子ビーム２０を不安定化させる
高次モードの発生を妨げるという効果がある。
本発明の別の一実施例を第１０図に示す。第５図に示し
た基本構成に加えて、レーザ３０．ミラー３１を付加す
る。この実施例では、ビーム電流波形の初めの時間幅Ｔ
／４の一定成分及び、加速される電子ビームをレーザに
よる光電子で生成し、その他のほとんどの電流は、負の
高電圧に保たれたカソード電極１２から発生する電子の
取り出し量をグリッド電極１０の電位で制御する。
た基本構成に加えて、レーザ３０．ミラー３１を付加す
る。この実施例では、ビーム電流波形の初めの時間幅Ｔ
／４の一定成分及び、加速される電子ビームをレーザに
よる光電子で生成し、その他のほとんどの電流は、負の
高電圧に保たれたカソード電極１２から発生する電子の
取り出し量をグリッド電極１０の電位で制御する。
このように、レーザ３０とグリッド電極１２で機能を分
割することにより、レーザによる高速スイッチング及び
グリッド電極による大電流制御という両方の高機能性を
もたせることができる。
割することにより、レーザによる高速スイッチング及び
グリッド電極による大電流制御という両方の高機能性を
もたせることができる。
本発明によれば、エネルギー変換効率１００％で昇圧比
が２Ｑ （２１０４）程度と高いため、数１０ｋＡの電
流でＩ Ｇ ｅ Ｖ ／ ｍ級の超高電界の加速器が可
能となり、従来の線形加速器を１ ／’１００にｉＪ１
型化できるという効果がある。
が２Ｑ （２１０４）程度と高いため、数１０ｋＡの電
流でＩ Ｇ ｅ Ｖ ／ ｍ級の超高電界の加速器が可
能となり、従来の線形加速器を１ ／’１００にｉＪ１
型化できるという効果がある。
第１図は本発明の基本となる現象を示す図、第２図は従
来技術での現象を示す図、第３図は従来技術の特性を示
す図、第４図は本発明と従来技術の特性を比較した図、
第５図〜第１０図は本発明の実施例を表わす装置の横断
面図である。 １・・・電子銃、２・・・空胴、３・・・収束コイル、
４・・・コレクタ、５・・・偏向マグネット、６・・・
取り出しポート、７・・・４極マグネット、１ｏ・・・
グリッド電極、１１・・・グリッド電圧制御回路、１２
・・・カソード電極、１３・・・フォトカソード、２０
・・・電子ビーム、２１・・・加速電子群、３０・・・
レーザ、３１・・・反射ミラー、４０・・・加速ユニッ
ト、８０・・・セル、８１・・・２０ノ 范２図 工 （λン ω （ω Ｍ 第３図 （Ｌ） 高４−図 （λ） 高８図
来技術での現象を示す図、第３図は従来技術の特性を示
す図、第４図は本発明と従来技術の特性を比較した図、
第５図〜第１０図は本発明の実施例を表わす装置の横断
面図である。 １・・・電子銃、２・・・空胴、３・・・収束コイル、
４・・・コレクタ、５・・・偏向マグネット、６・・・
取り出しポート、７・・・４極マグネット、１ｏ・・・
グリッド電極、１１・・・グリッド電圧制御回路、１２
・・・カソード電極、１３・・・フォトカソード、２０
・・・電子ビーム、２１・・・加速電子群、３０・・・
レーザ、３１・・・反射ミラー、４０・・・加速ユニッ
ト、８０・・・セル、８１・・・２０ノ 范２図 工 （λン ω （ω Ｍ 第３図 （Ｌ） 高４−図 （λ） 高８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ウェイク場が励起される空胴を有し、ウェイク場を
励起する荷電粒子ビームが前記空胴を通過した後にウェ
イク場により加速される荷電粒子群を前記ウェイク場を
励起する荷電粒子ビームに追従させるようにしたウェイ
ク場加速器において、 前記ウェイク場を励起する荷電粒子ビームが一様な減速
電圧を受けるように該荷電粒子ビームの電流波形を指数
関数的飽和型とした荷電粒子ビームと、 前記荷電粒子ビームが前記空胴を通過した後、前記空胴
の基本モードの共振周波数で決まる周期の１／４あるい
はそれに周期の正の整数倍を加えた時間において前記ウ
ェイク場に追従する前記ウェイク場により加速される荷
電粒子群と、を発生する荷電粒子発生装置を有するウェ
イク場加速器。 ２、ウェイク場が励起される空胴を有し、ウェイク場を
励起する荷電粒子群が前記空胴内を通過した後に、ウェ
イク場により加速される荷電粒子群を前記ウェイク場を
励起する荷電粒子群に追従させるウェイク場加速器にお
いて、前記ウェイク場を励起する荷電粒子群のほとんど
が一様な減速電圧を受けるように、該ウェイク場を励起
する荷電粒子群の電流を、初めは急峻に増加するように
し、その後、その増加量が緩慢になるようにした荷電粒
子群と、該ウェイク場を励起する荷電粒子群が前記空胴
を通過した後、空胴の基本モードの共振周波数で決まる
周期の１／４あるいはそれに周期の正の整数倍を加えた
時間において前記ウェイク場を励起する荷電粒子群に追
従する前記加速される荷電粒子群を発生する荷電粒子発
生手段を有するウェイク場加速器。 ３、荷電粒子発生源とウェイク場が励起される空胴と荷
電粒子ビームを収束させるための磁場を発生させる収束
コイルより成る加速器において、荷電粒子発生源内にグ
リッド電極を設け、グリッド電極にはグリッド電圧制御
回路を取り付けて、グリッド電圧を制御し、荷電粒子ビ
ームが成す電流量が、ウェイク場を励起する荷電粒子ビ
ームのほとんどが一様な減速電圧を受けるように指数関
数的に飽和する電流波形になるようにし、荷電粒子ビー
ムが通過した後、空胴の基本モードの共振角周波数で決
まる周期の１／４あるいはそれに周期の正の整数倍を加
えた時間をおいて、少数の荷電粒子群を追従させること
を特徴とするウェイク場加速器。 ４、荷電粒子発生源とウェイク場が励起される空胴と荷
電粒子ビームを収束させるための磁場を発生させる収束
コイルより成る加速器において、荷電粒子発生源内にグ
リッド電極を設け、グリッド電極にはグリッド電圧制御
回路を取り付けて、グリッド電圧を制御し、ウェイク場
を励起する荷電粒子ビームの電流波形が、時定数２Ｑ／
ω（Ｑ：空胴のＱ値、ω：空胴の基本モードの共振角周
波数）の指数関数的飽和型になるようにし、荷電粒子ビ
ームが通過した後、空胴の基本モードの共振角周波数で
決まる周期の１／４あるいはそれに周期の正の整数倍を
加えた時間をおいて、少数の荷電粒子群を追従させるこ
とを特徴とするウェイク場加速器。 ５、荷電粒子発生源とウェイク場が励起される空胴と荷
電粒子ビームを収束させるための磁場を発生させる収束
コイルより成る加速器において、荷電粒子発生源内にグ
リッド電極を設け、グリッド電極にはグリッド電圧制御
回路を取り付けて、グリッド電圧を制御し、荷電粒子ビ
ームが成す電流量が下記の電流波形になるようにし、荷
電粒子ビームが通過した後、空胴の基本モードの共振角
周波数で決まる周期の１／４あるいはそれに周期の正の
整数倍を加えた時間をおいて、少数の荷電粒子群を追従
させることを特徴とするウェイク場加速器。 Ｉ（ｔ）＝｛Ｉ＿０（−（π／２ω）≦ｔ≦０のとき）
｛Ｉ＿０〔１＋（ω／γ）（１−ｅ−＾−＾γ＾ｔ）〕
（０≦ｔ≦Ｔのとき）｛０（ｔ＞Ｔのとき）に、 Ｉ（ｔ）：ウェイク場を励起する荷電粒子群のなす電流 Ｉ＿０：定数 ω：空胴の基本モードの共振角周波数 γ：空胴の有限な導電性に基づく減衰率 ６、特許請求の範囲第３項〜第５項のいずれかに記載の
加速器において、荷電粒子ビームの収束系を収束コイル
の代わりにＦＯＤＯタイプの４極マグネット系で構成す
ることを特徴とするウェイク場加速器。 ７、特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の
加速器において、荷電粒子発生部と空胴の間、あるいは
空胴と空胴の間に、ウェイク場発生用荷電粒子を加速す
るユニットを設けたことを特徴とするウェイク場加速器
。 ８、特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の
加速器において、ウェイク場が励起される空胴内の複数
個のセル間で電磁的相互作用がないように、荷電粒子ビ
ーム軌道の近辺にビームダクトを設けたことを特徴とす
るウェイク場加速器。 ９、特許請求の範囲第１項または第２項記載のウェイク
場加速器において、ウェイク場を励起する電流を、レー
ザ光をフォトカソードに照射したときの光電子によつて
生成させ、電流をレーザの光量で制御することを特徴と
するウェイク場加速器。 １０、特許請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載
のウェイク場加速器において、高エネルギー粒子のみを
取り出すために、空胴の出口に偏向マグネットを設けて
、加速された高エネルギー粒子とウェイク場を励起する
低エネルギー粒子を分離することを特徴とするウェイク
場加速器。 １１、ウェイク場が励起される空胴を有し、ウェイク場
を励起する荷電粒子ビームが前記空胴を通過した後にウ
ェイク場により加速される荷電粒子群を前記ウェイク場
を励起する荷電粒子ビームに追従させるようにしたコリ
ニアー型のウェイク場加速器において、前記空胴の出口
側に、高エネルギー荷電粒子と、ウェイク場を励起した
低エネルギー荷電粒子を分離する偏向マグネットを設け
たことを特徴とするウェイク場加速器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63141734A JPH01311599A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | ウエイク場加速器 |
| US07/362,923 US4998073A (en) | 1988-06-10 | 1989-06-08 | Wake field accelerator |
| EP89110369A EP0345769A3 (en) | 1988-06-10 | 1989-06-08 | Wake field accelerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63141734A JPH01311599A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | ウエイク場加速器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01311599A true JPH01311599A (ja) | 1989-12-15 |
Family
ID=15298965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63141734A Pending JPH01311599A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | ウエイク場加速器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4998073A (ja) |
| EP (1) | EP0345769A3 (ja) |
| JP (1) | JPH01311599A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102938969A (zh) * | 2012-11-25 | 2013-02-20 | 中国原子能科学研究院 | 行波电子直线加速器能量调节方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2684512B1 (fr) * | 1991-11-28 | 1997-04-18 | Commissariat Energie Atomique | Accelerateur d'electrons a cavite resonante. |
| JP3411196B2 (ja) * | 1997-08-27 | 2003-05-26 | 三菱電機株式会社 | 線形電子加速器 |
| US6657391B2 (en) * | 2002-02-07 | 2003-12-02 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Apparatus and method for establishing a Q-factor of a cavity for an accelerator |
| GB0617943D0 (en) * | 2006-09-12 | 2006-10-18 | Isis Innovation | Charged particle accelerator and radiation source |
| US10183179B1 (en) | 2017-07-21 | 2019-01-22 | Varian Medical Systems, Inc. | Triggered treatment systems and methods |
| US10843011B2 (en) * | 2017-07-21 | 2020-11-24 | Varian Medical Systems, Inc. | Particle beam gun control systems and methods |
-
1988
- 1988-06-10 JP JP63141734A patent/JPH01311599A/ja active Pending
-
1989
- 1989-06-08 EP EP89110369A patent/EP0345769A3/en not_active Ceased
- 1989-06-08 US US07/362,923 patent/US4998073A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102938969A (zh) * | 2012-11-25 | 2013-02-20 | 中国原子能科学研究院 | 行波电子直线加速器能量调节方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0345769A2 (en) | 1989-12-13 |
| US4998073A (en) | 1991-03-05 |
| EP0345769A3 (en) | 1990-03-14 |
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