JPH0398300A

JPH0398300A - 荷電粒子ストレツチヤ

Info

Publication number: JPH0398300A
Application number: JP23627689A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nakanishi; 哲也中西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1989-09-12
Publication date: 1991-04-23

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分封〕この発明は例えば陽電子のパルス・ビームのパルス幅を
引きのばす（以後直流化と呼ぶ）ための荷電粒子ストレ
ッチャに関するものである。

〔従来の技術〕

第６図（Ａ）は、例えば第３回原子核科学とその応用の
ための加速器に関する日本・中国共同シンポジウム．　
１９８７　年１１月のプロシーデイングス（ＩＭｐ１６
３〜１６５）に記載された従来の陽電子ストレッチャ（
１００）を示す断面図であシ、図において、（ｌＭ）．
（ｌｂ）　［メッシュ電極、＋２１Ｕ磁場発生手段のン
レノイド・コイル、（３）は真空チェンバー，（１０）
Ｕ陽電子発生部、（ｌｌ）Ｈタングステン箔である。

なか、第６図（Ｂ）はメッシュ電極（ｔａ）．　Ｑｂ）
をビーム方向Ｅより見た正面図である。

次に動作について説明する。陽゛醒子ビームは物質表面
の構造解析等に用いられ、大強度でエネルギーの揃った
連続的なビームが要求される。陽電子は自然界には存在
しないため高エネルギー電子ビームを使って作り出す。

例えばこの高エネルギー電子ビームの発生源として電子
ライナツク（図示しない）を使い加速された電子ビーム
を陽電子発生部（１０）のタンタルの板に当てると、制
動放射により強力なＸ線が発生する。そのｘｍは対生成
と呼ばれる現象によシ電子と陽電子になる。発生した陽
電子のエネルギーは数ｐＶから数十ｅＶまで幅広く分布
しているため、エネルギーを揃えるために陽電子発生部
（１０）のタンタル板の後に設ケているタングステン箔
（１１）に入射させると、ゼロ近辺から数ｅＶのエネル
ギーの揃ったビームとして取シ出される。

しかし、ライナックは一般に連続運転は難しくパルス運
転されるため、発生する陽電子もパルスである。従って
、そのパルス陽電子ビームを直流化するために陽電子発
生部ｆｌＯ］の後にストレッチャ（１００）が設置され
る。ストレッチャ（１００）は長い直線部の両端にメッ
シュ電極（ｌａ），（ｌｂ）が２個取り付けられたもの
である。各々の電極ｏａ＞．　Ｑｂ）には第２図（Ａ）
に示すようなパルス電圧が印加される。つ筐９人口の電
極（１ａ）にはライナツクからパルス電子ビームが米て
いる時間以外は第２　ＩＮ　（Ｂ）に示すようなある一
定の電圧をかけ、出口の電極（１ｂ）には第２図（Ｃ）
に示すような時間と共に下がってゆく電圧をかける。陽
電子発生部（１０）のタングステン箔（！１）から取り
出された陽電子ビームのエネルギーはゼロ近辺から数ｅ
Ｖ　ｉでの幅を持つため、出口の電極（１ｂ）の電位が
全ての陽電子のエネルギーよりも高い間は第７図に示す
ように陽電子（６）は電極（１ｂ）を通過することがで
きず、２個の電極（ｌａ）．　（ｌｂ）の間を往復する
ことになる。出口の電極（１ｂ）の電位が下がるとエネ
ルギーの高い陽電子（６）は電極（ｉｂ）　’１通過で
きるようになるため、第２図（Ｃ）のように出口の電極
（ｌｂ　）の電位を時間と共に下げることにより、エネ
ルギーの高い陽電子（６）から第６図の右方向に順に取
り出されることになり、パルス陽電子ビームは第２　囚
（Ｄ）に示すように連続ビームとなる。

ここで、第２１ｍ（Ｄ）は厳密には連続ビームではない
が、実際にはストレッチャ（１００）　Ｋ入射される陽
電子のパルス幅は第２図（Ａ）の斜線部に示すようＫ数
メｓｅｃであり、第２図（Ｄ）の直流化されたビーム幅
は数ｍｓｅｃである故、連続ビームとして取り扱うこと
ができる。

ンレノイドコイル１２）ハ陽電子発生部ｆ１０１　．　
（Ｉｌｌから取シ出された陽電子ビームが広がって真空
チェンバー（３）に当たらないように陽電子ビームの広
がシを抑えるための磁Ｓ発生手段であり、ざら［％極（
ｌａ）．　（］１＋）間を往復する陽電子ｆ６１の発散
も抑える機能も右しでいる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の荷電粒子ストレッチャ（１００）は以上のように
メッシュ電極（ｉｇ）．　（Ｉｂ）が平坦状に構成され
ているので、＠７図に示すように電極（ｌａ）．　（ｌ
ｂ）から出る電気力線（５）は真空チェンバー（３）の
中心に向くことなく常に真空チェンバー（３）の内壁に
向かうことになる。従って、陽電子｛６｝は電極（ｌｇ
）．　（ｌｂ）に近づく度に発散力を受けることになり
、多数回往復する間ＶＣ−Ａ空チェンバー（３）に当シ
そのエネルギーを失なう。ソレノイドコイル＋２１　Ｋ
よシ陽電子（６）は集束力も受けるが十分ではなく、十
分な集束力を得るためには強力なソレノイド磁場が必要
となり、ソレノイドコイル（２）が大型となり、製作が
困短になる問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、陽電子が荷電粒子ストレッチャの中で失われ
ないようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明に係る荷電粒子ストレッチャは、磁場発生手
段と、真空容器と、この真空容器の軸方向に相対して設
けられた１対の電極とを備え、上記１対の電極を半球状
に形成したものである。

第２の発明に係る荷電粒子ストレッチャは、上記第１の
発明の電極を円筒状にしたものである。

第３の発明に係る荷電粒子ストレッチャば、磁場発生手
段と、真空容器と、この真空容器の軸方向に相対して設
けられた反射磁場コイルを備えたものである。

〔作用〕

この発明にふ・ける荷電粒子ストレッチャは、電極の作
る電界、または反射磁場コイルの作る磁場によって、荷
電粒子が集束力を受けるので、真空容器に当ってエネル
ギーを失うことを防ぐ。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
区（Ａ）は電極（ｌａ），（ｌｂ）を半球状にしたスト
レッチャ（１００ａ）の一実施例、第１図（Ｂ）　ｆｌ
　Ｗ極（ｋ），（１ｄ）全ビーム方向Ｅより見た正面図
、第２園はストレッチャ両端の電極（ｌｃ）　，　（ｌ
ｄ）に印加するパルス電圧と陽電子ビームの時間的関係
、第３園は電極（ｌｃ）．　（ｌｄ）伺近の電気力線（
６）を表わす図である〇図ＶＣかいて、（１００ａ）　
ｆｉストレッチャ、（ｌｃ）．（ｌｄ）はメッシュ電極
で、半球状をなしている。（２）は磁場発生手段である
ンレノイドコイル、（３）は真空チェンバー、（５）は
電気力線、｛６１は陽電子である。

なか、陽電子発生部（ｌＯ）は図示を省略しているが、
従来例第６園と同様である。

次ＶＣ＠作について説明する。従来例の第６図にて説明
したように、電子ライナツクを使って隔エネルギーに加
速された電子ビームにより発生した取りｔ１ｊさｉｔる
。そして、そのパルス陽′１κ子ビーｌ、は第１図に示
すストレッチャ（１００ｎ）　Ｋ人則される。

ストレッチャ（１００ａ）　ｉｊ長い直線部の両端に半
球状のメッシュ電極（ｉｃ），（ｌｄ）が２個取り付け
られたものである。各々の電極（ｌｃ）．　（ｌｄ）に
は第２図（Ｂ）　．　（Ｃ）に示すようなパルス電圧が
印加される。つ筐９人口のＫ’ｔ　（１　ｃ）にはライ
ナツクからパルス電子ビームが来ている時間以外は算２
図（Ｂ’ｌに示すよう７′．Ｃある一定の電圧をかけ、
出口の電極（１ｄ）には第２図（Ｃ）に示すような時間
と共に下がってゆく電圧をかける。ストレッチャ（１０
０ａ　）に入射される陽電子ビームのエネルキーはゼロ
近辺から数ｅＶ　４での幅を持つため、出口電極（１ｄ
）の電位が全ての陽電子（６｝のエネルギーよりも高い
間は陽電子（６１ぱメッシュ電極（１ｄ）を通過するこ
とができず、２個の電極（ｌｃ）．（１ｄ）の間を往復
することになる。出口のメッシュ電極（１ｄ）の電位が
下がるとエネルギーの高い陽電子（６１ぱ電極（１ｄ）
のメッシュ間を通過できるようになるため、出口のメッ
シュ電極（１ｄ）の電位を時間と共［｝げることにより
、エネルキ一〇高い陽電子（６１から順に取り出される
ζとＫなり、パルス陽′ｒＰｆ．子ビームは第２［＋（
Ｄ）のような１６Ｌ流化されたｉリｔ続ビームとなる。

このようにエネルギーの低い陽電子はストレッチャ（１
００ａ）をイロエ度も往復することになるが、両端の電
極（ｌｃ）．　（ｌｄ）付近では進行方向に対して垂直
方向ＶＣ電界によシカを受けることになる。しかし、本
発明では第３図ＶＣ′醒極（ｌｃ）．　（ｌｄ）付近の
電気力線（５）を示すようＶＣ，゜嘔極（ｌｃ）−　（
ｌｄ）−＠半球状としたためＶＣ電気力線（５）は電極
（ｌｃ）．　（ｌｄ）から真空チェンバー｛３）にただ
向かうだけでなく、−Ｗ真空チェンバー（３１の中心に
間いその後真空チェンバー（３１壁に向かうため、電ｊ
ＦＭ　（ｌｃ），（ｌｄ）付近に近づいた陽電子（６は
電界によ！ｌｌ発散力たけでなく集束力も受けることに
なる。真空チェンバー＋３１　Ｋ沿って設けてある磁場
発生手段のソレノイドコイル＋２１　１ｃより作り出さ
れる磁場も陽電子（６）に集束力を与えるが、本発明の
電極構造とすることにより、より強力な集束力かえられ
、陽電子｛６｝の損失を減少できる。

また、ＷＪ４図ぱ他の夾扼例を示丁もので、電極として
メツンユ′ｌｌ１．極の代わりに川筒電極（４）を用い
たもので、この電極（４）の屯界Ｖ（よっても陽′Ｍ子
は電極（４）付近で発散力たけでなく集束力も受ける。

１た、第５図（Ａ）は上述した電界による陽電子閉じ込
めの代わシに磁場による閉じ込め方式としたストレッチ
ャ（１００ｂ）の一実施例である。（２８）　Ｕソレノ
イドコイル、（７）ｌｔｌ反射磁場を作るためのコイル
、（９）は磁力線である。ここで、陽電子（６）は磁力
線（９）に巻き付くように進むが、第５図（ａ）　ＶＣ
示すように反射磁場コイル（７）の作る磁場が両端で磁
場強度が強くなる分布にすると、その強くなった領域で
跳ね返される運動をする。つ１り、陽電子（６）は反射
される。跳ね返される磁場強度は陽電子（６）のエネル
ギーに依存するため、この両端の磁場強度を第２図に示
した電極の場合のパルス電圧（Ｂ）　．　（Ｃ）のよう
に変化させると、電極の場合と同様の原理でパルス陽電
子ビームは直流化される。そして電極の場合に生じた発
散力は受けないため、陽電子は損失なく直流化されるこ
とになる。

なか、上記実施例では直流化対象荷電粒子を陽電子とし
たが、荷電粒子であれば陽電子Ｋ眼らない。

１た、上記実施例では陽電子発生のための電子ビーム発
生装置として電子ライナックを用いたが、他の加速器で
もよい。

筐たさらに磁場発生手段としてソレノイドコイルを示し
たが、これに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上のように、第１の発明によれば１対の電極を半球状
に、１た第２の発明によれば１対の電極を円筒状とした
ので、上記電極の作る電界によって、そして１た、第３
の発明によれば１対の反射磁場コイルの作る磁場によっ
て、上記電極付近１たは上記反射磁場コイル付近にかい
て荷電粒子に集束力を与えるために、荷電粒子の損失の
少ないストレッチャが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１１Ｎ（Ａ）はこの発明の一実施例によ，る電極を半
球状にしたストレッチヤ金示す断面側面図、第１図（Ｂ
）は電極の正面図、第２図はストレッチャの電極に印加
するパルス電圧と陽電子ビームの時間的関係、第３図は
この発明による電極付近の電気力線を表す図、第４図は
この発明の他の実施例による電極を円筒状とした出口側
電極付近の断面図、第５図（Ａ）も他の実施例による磁
場による＃電子閉じ込め型としたストレッチャの一実施
例を示す断面側面図、第５図（Ｂ）は反射磁場コイルの
作る研場分布図、第６図（Ａ）は従来のストレッチヤ金
示す断面側面図、第６図（Ｂ）は電極の正面図、第７図
は従来の電極付近の電気力線を表す図である。図に訃いて、（ｌｃ）．（ｌｄ）は半球状のメッシュ電
極、ｆ２１ｉソレノイドコイル、（３１は真空チェンバ
ー１４）は円筒電極、（５）は電気力線、（６｝は陽電
子、（ｌＯ）は陽電子発生部、（１ｌ）はタングステン
箔、（１００ａ）．（１００ｂ）はストレッチャである
。なか、図中、同一符号は同一　壕たは相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁場発生手段と、真空容器と、この真空容器の軸
方向に相対して設けられた１対の電極とを備えた荷電粒
子ストレッチャにおいて、上記１対の電極を半球状に構
成したことを特徴とする荷電粒子ストレッチャ。
（２）磁場発生手段と、真空容器と、この真空容器の軸
方向に相対して設けられた１対の電極とを備えた荷電粒
子ストレッチャにおいて、上記１対の電極を円筒状に構
成したことを特徴とする荷電粒子ストレッチャ。
（３）磁場発生手段と、真空容器と、この真空容器の軸
方向に相対して設けられた１対の反射磁場コイルとを備
えた荷電粒子ストレッチャ。