JPH0439899A - 荷電粒子ビーム圧縮方法、荷電粒子ビーム圧縮装置及び環状型粒子加速器 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は荷電粒子ビーム圧縮方法、荷電粒子ビーム圧縮
装置及び環状型粒子加速器に関し、特に荷電粒子ビーム
のビームサイズを効果的に細く絞り込むのに好適な荷電
粒子ビーム圧縮方法と、この荷電粒子ビーム圧縮方法を
実現する荷電粒子ビーム圧縮装置と、この荷電粒子ビー
ム圧縮装置を適用して荷電粒子ビームのビームサイズを
小さくし荷電粒子を有効に加速又は蓄積する環状型粒子
加速器に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の典型的な環状型粒子加速器の全体構成を概略的に
第１５図に示す。この粒子加速器は、正又は負に帯電さ
れた荷電粒子を矢印Ａの如く軌道に入射させるための入
射器１０１と、荷電粒子を加速・蓄積する環状型の加速
器本体１０２とから構成される。入射器１０１としてラ
イナック、シンクロトロン、マイクロトロン等が使用さ
れる。

加速器本体１０２は、荷電粒子ビーム１０３を閉じ込め
るための真空容器を形成するビームダクト１０４、荷電
粒子ビーム１０３の軌道に偏向を与える偏向磁石１０５
、荷電粒子ビーム１０３を収束させる機能を有する複数
の四極磁石１０６、荷電粒子を加速するための高周波加
速空胴１０７などで構成されており、荷電粒子の中心軌
道は閉じた周回軌道となる。荷電粒子の軌道は中心軌道
あるいはその近傍に存在し、この軌道は前記の偏向磁石
や四極磁石等の磁石系装置によって形成される。

上記構成を有する環状型粒子加速器を用いて、例えば、
荷電粒子ビームの衝突実験を行う場合（環状型衝突加速
器）あるいは放射光を物性研究に利用する場合（放射光
発生用電子蓄積リング）には、荷電粒子ビームをできる
限り細（絞り込む方が良い効果を得ることができる。す
なわち、前者の環状型衝突加速器の場合には衝突の頻度
が上昇し、後者の放射光発生用電子蓄積リングの場合に
は放射光の輝度が高くなるという効果が生じる。

荷電粒子ビームを細（絞り込む従来の方法としては、電
子の場合には、放射減衰にのみ依存して絞り込む方法や
、本発明者が先に提案した高周波電磁場による偏向モー
ドを利用して絞り込む方法（特開平１−１４９４００号
公報）がある。前者の方法は、荷電粒子ビームが軌道を
一周する間に生じる放射による運動量の低減作用と高周
波加速空胴による加速作用とによって荷電粒子ビームの
束を徐々に中心軌道に集中させる方法である。また後者
の方法は、高周波加速空胴とは別の他の高周波空胴を荷
電粒子の軌道上に設置し、この空胴に対し外部発振器と
結合アンテナを付加し、その空胴内に、外部発振器と結
合アンテナを用いて、荷電粒子の中心軌道方向に電場成
分を有し且つ軌道面の垂直方向に磁場成分を有する偏向
モードを励振させ、更に偏向モードの励振周波数を高周
波加速空胴内の基本高周波モードの励振周波数の整数倍
となるように構成したものである。この他の高周波空胴
は、荷電粒子ビームのビームサイズを小さくするための
圧縮用空胴である。

〔発明が解決しようとする課題〕

特に前述した後者の荷電粒子ビームを絞り込む方法では
、圧縮用の高周波空胴内にて、荷電粒子の中心軌道方向
に電場成分を有し、且つ粒子の中心軌道上に軌道面の垂
直方向に磁場成分を有する偏向モードを励振させ、偏向
モードの励振周波数を、高周波加速空胴内の基本高周波
モードの励振周波数の整数倍となるように構成したため
、偏向モードの条件が狭い範囲に限定されているという
不具合があった。本発明者はその後の研究において、前
記条件を更に拡張できることを知得し、また高周波電磁
場の偏向モードによる荷電粒子ビーム圧縮方法を実現す
る基本的アイデアの本質的理解を得ることができたので
、本願においてこれを明らかにするものである また電子等の荷電粒子を低エネルギーで入射させた場合
には、電子は水平方向に広がったまま加速される特性を
有するので、電子ビームの損失が問題になるが、この場
合にはもともとエネルギーが低いので、前者の放射減衰
による電子ビームの絞り込み方法を適用することが困難
である。このような場合にも、電子ビームの絞り込みを
有効に行える方法を提供する必要がある。

本発明の目的は、高周波電磁場の偏向モードを利用して
効果的に荷電粒子ビームのビームサイズを小さくするこ
とができ、特に適用条件を一般的に拡張し、荷電粒子ビ
ームの圧縮方法としては原理的に一層簡単な条件により
圧縮を行うことができるもので、一般的に有効に使用す
ることのできる荷電粒子ビーム圧縮方法及び荷電粒子ビ
ーム圧縮装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記荷電粒子ビーム方法を実施で
きる圧縮装置を備え、これを利用して荷電粒子を効果的
に加速又は蓄積する放射光発生用電子蓄積リングあるい
は環状型衝突加速器などの環状型粒子加速器を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る第１の荷電粒子ビーム圧縮方法は、荷電粒
子の周回軌道を形成する磁石系装置と、荷電粒子を加速
するための高周波加速空胴と、荷電粒子によるビームを
閉じ込める真空容器を含む環状型粒子加速器において、
荷電粒子のエネルギー分散を大きくするようにしたこと
を特徴点として有する。

本発明に係る第２の荷電粒子ビーム圧縮方法は、荷電粒
子の周回軌道を形成する磁石系装置と、荷電粒子を加速
するための高周波加速空胴と、荷電粒子によるビームを
閉じ込める真空容器を含む環状型粒子加速器において、
軌道上を周回する荷電粒子におけるシンクロトロン振動
を成長させ、ベータトロン振動を減衰させることにより
、荷電粒子ビームを圧縮するようにしたことを特徴点と
して有する。

本発明に係る第３の荷電粒子ビーム圧縮方法は、前記第
１又は第２の方法において、荷電粒子の軌道上に、中心
軌道方向に電場成分を有し且つ軌道面に垂直な方向に磁
場成分を有する高周波の偏向モードを発生させ、この偏
向モードを高周波加速空胴の加速モードと所定の同期条
件で同期させることにより励振し、荷電粒子ビームを圧
縮するようにしたことを特徴点として有する。

本発明に係る第４の荷電粒子ビーム圧縮方法は、前記第
３の方法において、偏向モードと加速モードの間の前記
所定の同期条件は、偏向モードの励振周波数が加速モー
ドの励振周波数のｎ　／　ｈ倍（ｎ：整数、ｈ：ハーモ
ニック数）であることを特徴点として有する。

前記の各荷電粒子ビーム圧縮方法では、前記偏向モード
を外部から与えられる高周波による励振によって発生さ
せること、あるいは前記偏向モードを荷電粒子のみによ
る励振によって発生させること、前記偏向モードをＴＭ
モード又はＴＥモードのいずれかにすることが可能であ
る。

本発明に係る第１の荷電粒子ビーム圧縮装置は、内部空
間に、高周波による偏向モードが、内部空間の所定の方
向に移動する荷電粒子を加速するための高周波加速モー
ドと所定の同期条件にて励振され、高周波による偏向モ
ードによって前記荷電粒子によるビームのエネルギー分
散を大きくするように構成されたことを特徴点として有
する。

本発明に係る第２の荷電粒子ビーム圧縮装置は、内部空
間に、高周波による偏向モードが、内部空間の所定の方
向に移動する荷電粒子を加速するための高周波加速モー
ドと所定の同期条件にて励振され、高周波による偏向モ
ードによって、軌道上を周回する荷電粒子におけるシン
クロトロン振動を成長させ、ベータトロン振動を減衰さ
せることにより、荷電粒子ビームを圧縮するようにした
ことを特徴点として有する。

本発明に係る第３の荷電粒子ビーム圧縮装置は、前記第
１又は第２の装置構成において、荷電粒子の軌道上に、
中心軌道方向に電場成分を有し且つ軌道面に垂直な方向
に磁場成分を有する高周波の偏向モードを発生させ、こ
の偏向モードを、高周波加速モードと所定の同期条件で
同期させることにより励振し、荷電粒子ビームを圧縮す
るようにしたことを特徴点として有する。

本発明に係る第４の荷電粒子ビーム圧縮装置は、前記第
１〜第３の装置構成において、偏向モードと加速モード
の間の前記所定の同期条件は、偏向モードの励振周波数
が加速モードの励振周波数のｎ　／　ｈ倍（ｎ：整数、
ｈ：ハーモニック数）であることを特徴点として有する
。

本発明に係る第５の荷電粒子ビーム圧縮装置は、前記第
１〜第３の装置構成において、前記内部空間にて、高周
波の偏向モードと高周波の加速モードを励振させたこと
を特徴点として有する。

前記の各荷電粒子ビーム圧縮装置において、偏向モード
を発生するため高周波を与える高周波電源を外部に備え
ること、偏向モードを荷電粒子のみによる励振によって
発生させること、高周波による偏向モードの周波数調整
を行うためのチューナを備えること、前記偏向モードを
ＴＭモード又はＴＥモードのいずれかにすること等がそ
れぞれ可能である。

本発明に係る第１の環状型粒子加速器は、荷電粒子の周
回軌道を形成する磁石系装置と、荷電粒子を加速するた
めの高周波加速空胴と、荷電粒子によるビームを閉じ込
める真空容器を含む環状型粒子加速器において、荷電粒
子の周回軌道上に、荷電粒子のエネルギー分散を太き（
する高周波空胴を設けたことを特徴点として有する。

本発明に係る第２の環状型粒子加速器は、荷電粒子の周
回軌道を形成する磁石系装置と、荷電粒子を加速するた
めの高周波加速空胴と、荷電粒子によるビームを閉じ込
める真空容器を含む環状型粒子加速器において、軌道上
を周回する荷電粒子におけるシンクロトロン振動を成長
させ、ベータトロン振動を減衰させる高周波空胴を設け
たことを特徴点として有する。

本発明に係る第３の環状型粒子加速器は、前記第１又は
第２の装置構成において、高周波空胴が、中心軌道方向
に電場成分を有し且つ軌道面に垂直な方向に磁場成分を
有してなる偏向モードを発生され、この偏向モードを、
高周波加速空胴の加速モードと所定の同期条件で同期さ
せて励振し、前記荷電粒子ビームを圧縮したことを特徴
点として有する。

本発明に係る第４の環状型粒子加速器は、前記第３の装
置構成において、偏向モードと加速モードの間の前記所
定の同期条件は、偏向モードの励振周波数が加速モード
の励振周波数のｎ　／　ｈ倍（ｎ：整数、ｈ：ハーモニ
ック数）であることを特徴点として有する 本発明に係る第５の環状型粒子加速器は、前記第１〜第
３の装置構成において、高周波空胴と高周波加速空胴の
各機能を１台の空胴により実現し、偏向モードを加速モ
ードの中で励振するようにしたことを特徴点として有す
る。

前記の各環状型粒子加速器では、高周波電源を備え、こ
の高周波電源で発生した高周波電力を伝送手段で前記高
周波空胴へ伝送し、位相調整手段で前記同期条件を滴た
すように高周波電力を調整し結合アンテナを介して前記
高周波空胴に供給し、前記高周波空胴内の前記偏向モー
ドを励振するように構成することができる。

また前記の各環状型粒子加速器では、高周波空胴におけ
る偏向モードを、荷電粒子のみによる励振によって発生
させることができる。

〔作用〕

本発明による荷電粒子ビーム圧縮方法では、荷電粒子の
エネルギー分散を大きくするという簡単な操作で効率良
く荷電粒子ビームを細く絞り込むものである。また、よ
り具体的には、例えば荷電粒子の周回軌道上の適宜な箇
所に所定の高周波電磁場による偏向モードを励振して発
生させ、且つこの偏向モードの励振周波数と軌道上に設
置された高周波加速空胴の励振周波数との間で一般的に
拡張された所要の同期関係を満たすように同期をとって
励振することにより、シンクロトロン振動が成長し、ベ
ータトロン振動が減衰し、現象的に、荷電粒子ビームが
細く絞り込まれる。

本発明による荷電粒子ビーム圧縮装置では、前記圧縮方
法を簡素な構成で実現でき、更に、高周波の偏向モード
と高周波加速モードを１台の共通の高周波空胴で励振す
ることもできる。

また本発明に係る環状型粒子加速器では、前記の荷電粒
子ビームの圧縮方法を実施できる構造を有した高周波空
胴を軌道上に設置して構成されるもので、この高周波空
胴は、所定の電磁波偏向モードを内部に発生させ、当該
偏向モードの励振周波数を高周波加速空胴の励振周波数
との間で所要の同期関係を満たすように同期をとって励
振することにより、当該空胴を通過する荷電粒子ビーム
を細く絞り込むものである。偏向モードの励振は例えば
外部に設けた高周波電源で行われる。

〔実施例〕 以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

以下において説明の便宜上荷電粒子の電荷は正であると
仮定し、各図において荷電粒子の進行方向を矢印Ｂで示
す。第１図は本発明による荷電粒子ビーム圧縮方法を実
施する圧縮装置の第１実施例の内部構造を示す外観斜視
図、第２図は電場と磁場の分布状態を示す当該圧縮装置
の水平断面図、第３図は電場及び磁場の分布図である。

なお第１図等において前記第１５図で示した同一要素に
は同一符号を付すものとする。

第１図において、荷電粒子ビーム圧縮装置としての機能
を有するように構成される空胴１は、その内部空間の中
心軸部に前記荷電粒子ビーム１０３が通過するように、
荷電粒子の軌道上に設置される。軌道上の空胴１の設置
位置は高周波加速空胴１０７の前側の位置又は後側の位
置のいずれでも良い。空胴１は、全体形状が導電性物質
で形成された円筒部材１ａにより例えばほぼ円筒形に形
成され且つ端面部１ｂ、ｌｃを有し、更に当該円筒部材
１ａの中心軸が荷電粒子ビーム１０３の軌道とほぼ一致
するように配置される。空胴１の形状としては、その他
に直方体等の形状であっても構わない。空胴１の円筒部
材１ａの各端面部１ｂ。

ＩＣの外側には小径の例えば円筒形をしたビームダクト
２が設けられる。第１図に示す如く３次元直交座標軸ｘ
、　　ｓ、　　ｚをとると、軸Ｓの方向は荷電粒子ビー
ム１０３の進行方向Ｂと一致し、またｘｓ平面は荷電粒
子ビーム１０３の軌道面であり、これは図中水平な軌道
面となっている。また空胴１内には、端面部ＩＣと一体
的に形成された２つの電極１ｄが配置される。これらの
２つの電極１ｄの先端部は端面部１ｂの内面に接近し所
定の狭い間隙を形成している。このように配設された電
極１ｄは水平面内において平行となるように配置され、
２つの電極１ｄの間に平行に荷電粒子ビーム１０３の軌
道が形成される。

次に、空胴１の筒部材１ａによる局面部の外側には外部
発振器３が備えられ、この発振器３の高周波（マイクロ
波）の発振出力は結合アンテナ４を経由して空胴１内に
供給される。空胴１に供給されたマイクロ波により空胴
１内に第２図に示すように偏向モードの一種である例え
ばＴ　Ｍ　、＋。モードの高周波電磁場が励振される。

このようにして、空胴１は高周波空胴として形成される
。第１図において、５は空胴１における励振周波数を調
整するためのチューナである。第１図及び第２図におい
て、６は電場の向きを表す電気力線（以下電場６という
）を示し、７は磁場の向きを表す磁力線（以下磁場７と
いう）を示している。空胴１における偏向モードに係る
電磁場振動の励振周波数は、高周波加速空胴による荷電
粒子の加速周波数のｎ　／　ｈ倍に設定される。ここで
、ｎは整数、ｈはハーモニック数である。なお、ハーモ
ニック数とは、光速を高周波加速空胴内の基本加速モー
ドの励振周波数で割ることにより波長を求め、次に、こ
の波長で中心エネルギーを有する荷電粒子の平衡軌道の
周長を割り、その時に得られる整数値と定義される。以
上のように、空胴１内に形成される偏向モードの励振周
波数ｆは荷電粒子の加速モードの励振周波数ｆ。のｎ　
／　ｈ倍に設定され、これにより偏向モードを基本加速
モードと同期させる。

第３図は空胴１における荷電粒子ビーム１０３とその内
部及び周辺における電場６と磁場７の水平面における分
布状態を示す。この図で示すように、空胴１内の荷電粒
子ビーム１０３の軌道において荷電粒子の中心軌道方向
に電場成分を持ち、且つ水平面（軌道面）に垂直な方向
に磁場成分を持つように、空胴１内の荷電粒子の軌道上
に偏向モードが作られる。

また第４図及び第５図は、前述した偏向モードと加速モ
ードの同期条件を滴定させるための具体的な装置構成の
例を示し、前記外部発振器３の具体的構成を示している
。第４図は２つの発振器を用いた実施例である。第４図
において１０３は荷電粒子ビーム、１は荷電粒子ビーム
圧縮作用を有する前記高周波空胴、１０７は高周波加速
空胴である。また８は高周波加速空胴１０７に高周波を
与えるための発振器であり、９は他の発振器である。空
胴１に供給される高周波の周波数ｆは加速モードの励振
周波数ｆｏのｎ　／　ｈ倍に設定し、位相調整器１０を
用いて、両高周波間の位相を調整できるように設定され
る。第５図は１つの発振器を用いた構成を示し、１１が
発振器であり、この発振出力を逓倍器１２で周波数を調
整し、前記関係式を満たす２つの周波数ｆ、ｆｏを発生
させて位相器１３で２つの高周波の間の位相を調整して
、次段の増幅器１４．１５で高周波を増幅し、それぞれ
ビーム圧縮用の高周波空胴１と高周波加速空胴１０７に
対して所定の同期関係を有する高周波を供給する。

次に、上記構成を有する荷電粒子ビーム圧縮装置におけ
る作用、すなわち本発明による荷電粒子ビーム圧縮方法
の原理について、前述した第１図〜第３図と新たな第６
図〜第１２図とを参照して説明する。第６図は空胴１に
おける偏向モードの全体の様子を概念的に示したもので
あり、図中２０は中心軌道であり、正の電荷を有する荷
電粒子群の進行状態を示す。なお、第３図の電磁場分布
は、第６図における中心軌道２０近傍の電磁場分布を拡
大して示したものである。荷電粒子群の高速な周回移動
によって荷電粒子ビームが形成される。そこで以下の説
明では荷電粒子ビーム１０３を必要に応じて荷電粒子群
１０３ともいう。第６図の座標軸Ｘは中心軌道２０に直
角な軸であり、Ｘ〉０は中心軌道２０よりも外側の位置
を意味し、Ｘ〈０は中心軌道２０よりも内側の位置を意
味する。このことは第３図においても同様である。また
第７図は、空胴１内にて偏向モードを形成する電場６と
磁場７のそれぞれと、荷電粒子群１０３で生じるシンク
ロトロン振動とベータトロン振動のそれぞれとの関係を
、表形式で示したものである。第８図〜第１２図につい
ては、以下の説明の中で必要に応じて逐次言及する。

軸方向に関し所要の厚みを有する空胴１内を荷電粒子群
１０３が通過すると、前記の第２図及び第３図、更に第
６図で明らかなように、荷電粒子群１０３は、前述の条
件を満たすように生成された偏向モードによる電場６と
磁場７の影響を受ける。第７図で明らかなように、先ず
、所定の位相関係で同期位相付近の荷電粒子に限定する
という条件の下で、現象的に、電場６は、荷電粒子の軌
道方向の振動であり且つエネルギー振動であるシンクロ
トロン振動に直接的に影響を与え、その振幅を変化させ
、シンクロトロン振動を成長させる。

反対に磁場７は、同様にして現象的にシンクロトロン振
動を減衰させる。ここで、シンクロトロン振動の変動に
関し、「シンクロトロン振動の成長」とは荷電粒子のエ
ネルギー分散が大きくなることを意味し、「シンクロト
ロン振動の減衰」とは荷電粒子のエネルギー分散が小さ
くなることを意味する。一方、ベータトロン振動につい
ては、現象的に、電場６は振動を減衰させ、磁場７は振
動を成長させる。以上の作用の最終的な状態としては、
シンクロトロン振動は成長し、ベータトロン振動は減衰
し、結果として荷電粒子ビームのビームサイズは小さく
なり、ビームは圧縮されることになる。

次いでビーム圧縮の原理を数学的表現を用いて説明する
。先ず、説明の便宜上、ベータトロン振動を（ｘ、ｙ）
の位相空間で記述することにする。

ここで、 Ｘ：平衡軌道を基準にとったときの水平方向変位 ｙ＝αχ十βＸ′　　　　　　昏・・（１）α、β：ツ
ウィス・パラメータ（環状型粒子加速器の磁石系で決ま
る定数） ｘ’：ｘの中心軌道に沿った方向の勾配である。位相空
間（ｘ、　ｙ）上では、荷電粒子は、線形領域の範囲内
で、 ｘ２＋ｙ’　＝εβ　　　　・・・（２）の円周上を回
転移動する。εはベータトロン振動のエミツタンスであ
る。以上の数学的関係についての前提の下で、前述した
現象の発生する理由を次の■〜■にて分娩する。

■：電場６によるシンクロトロン振動の成長の理由 シンクロトロン振動において、荷電粒子の平衡軌道は荷
電粒子の有するエネルギーに対応して決まる。具体的に
、荷電粒子群１０３が所定の中心エネルギーを有すると
き、荷電粒子群１０３は、この中心エネルギーに対応す
る中心軌道２０を移動する。また荷電粒子群１０３は、
中心エネルギーよりも高いエネルギーを有するときには
、中心軌道２０より外側の平衡軌道（Ｘ＞Ｏ）を移動し
、反対に、中心エネルギーよりも低いエネルギーを有す
るときには、中心軌道２０よりも内側の平衡軌道（Ｘ＜
０）を移動する場合を考える。

第９図の（ａ）、（ｂ）を参照する。荷電粒子群１０３
において、エネルギーの高い荷電粒子は平均的に中心軌
道２０よりも外側を移動することになり、第９図（ａ）
に示される如（空胴１の偏向モードの電場６　（Ｘ＞０
の領域）で加速され、エネルギーは一層高くなる。また
エネルギーの低い荷電粒子は平均的に中心軌道２０より
も内側を移動することになり、偏向モードの電場６（Ｘ
く０の領域）で減速され、エネルギーは一層低くなる。

こうして空胴１の偏向モードの電場６によって、荷電粒
子ビーム１０３の有するエネルギーの分散は大きくなり
、その結果、前述の如くシンクロトロン振動は成長する
。第９図（ａ）において、２１は高エネルギーを有する
荷電粒子の平均的位置を示し、２２は低エネルギーを有
する荷電粒子の平均的位置を示す。また第９図（ｂ）は
位相空間（φ、δ）上での作用を模式的に示し、φはシ
ンクロトロン振動の位相、δはエネルギーのずれの比率
である。第９図（ｂ）中に示された多数の矢印２３は変
化の方向を示し、矢の長さは変化の大きさを示す。矢印
２３については以下の説明でも同様である。

■：磁場７によるシンクロトロン振動の減衰の理由 荷電粒子群１０３の周回運動に伴って生じる高周波の位
相θは、シンクロトロン振動とベータトロン振動によっ
て変化を受け、 θ＝φ＋θＸ＋θＳ　　　　＠−・（３）と表現できる
。ここで、 φニシンクロトロン振動による位相変化の項θＸ　：ベ
ータトロン振動による位相変化の項θＳ　：平衡粒子の
周期位相 である。また θｘ＝＝（ｋ／β）（ζＸ−ηｙ）・・（４）ζ＝αη
＋βη　　　　　・・・・（５）ｋ：偏向モードの励振
波数 （ｋ＝２πｆ／ｃ；ｆは励振周波数 Ｃは光速度） η：エネルギー分散関数 η′　：エネルギー分散開数ηの中心軌道に沿った勾配 である。上記において、φの項が存在するのはシンクロ
トロン振動のエネルギー振動に伴って平衡軌道が変化し
、軌道長が変化して周回時間が変化するためであり、θ
８の項が存在するのはベータトロン振動により軌道長が
変化し周回時間が変化するためである。

偏向モードの磁場によって粒子軌道の勾配Ｘ′が、　　
　　Δｘ′＝Φ１　　　　　・・・・（６）の関係で変
化する。ここで０厘は偏向モードの磁場による偏向角で
あり、これは、 Φ、　＝−Φ。　　寝ｉｎ（φ）　　　・　・　（７）
になるように加速モードとの間で位相調整されている。

またφは、 φ；φ＋θ８＋θ。　　　　・・・（８）で与えられ、
位相定数θ。は概略０になっていればよいのであるが、
ここでは説明の便宜上０として考える。第１０図の（ａ
）にΦ、とψの関係を示す。

前記式（１）で定義したｙは、式（６）式によってΔｙ
＝βΦ厘　　　　　　・・・（９）だけ変化することに
なり、式（４）によりθ８は、Δθ。＝−にηΦ６　　
　・・・（１０）だけ変化する。ここでθ。＝０の場合
を考えると、式（７）より Δθｘ＝ｋｙ７Φｏ　＠ｉｎ（φ＋θｘ）・（１１）と
なる。荷電粒子が空胴１の偏向モードで偏向を受けても
、高周波位相θはすぐに変化するわけではなく、空胴１
の前後で不変であると考えて良いので、式（３）かられ
かるように、θ８が変化した分シンクロトロン振動にお
ける位相変化の項が変化する。それを式で示すと Δφ＝−にηΦ。５ｉｎ（φ＋θＸ）　　・・（１２）
となる。θ８はベータトロン振動による高周波位相の微
小揺動項であることを考慮すると、式（１２）から、平
均的にφΔφ〈０となり、Δφは平均的にφを小さくす
る方向に働く。第１０図の（ｂ）はその作用を模式的に
示すものである。このようにして、偏向モードの磁場に
よりシンクロトロン振動は減衰する。

上記説明を要約する。荷電粒子群１０３の周回運動に伴
って生じる高周波の位相は、シンクロトロン振動及びベ
ータトロン振動によって影響を受け、変化する。高周波
の位相を決定する式に、シンクロトロン振動による位相
変化分の項が含まれるのは、シンクロトロン振動のエネ
ルギーの変動に伴い平衡軌道が変化し、軌道の長さが変
って軌道周回時間が変化するからである。またベータト
ロン振動の位相変化分の項が含まれるのは、同じく軌道
の長さが変って軌道周回時間が変化するからである。磁
場７の存在は荷電粒子の平衡軌道の勾配を変化させ、そ
の変化分は磁場７による偏向角と等しくなるという関係
が存在する。この関係と、前記勾配がベータトロン振動
の前記位相変化分と所定関係にあるという特性に基づく
と、磁界７は、ベータトロン振動の位相変化分を決定す
る関係を得ることができる。ところで、荷電粒子群１０
３が空胴１において、磁界７の影響を受けても高周波位
相は即座に変化するわけではなく、空胴１の前後では不
変である。このため、磁場７の作用でベータトロン振動
の位相が変化した分、シンクロトロン振動の位相が変化
し、この変化は、平均的に位相変化分の項を小さくする
方向に作用するので、結果的に偏向モードによる磁場７
はシンクロトロン振動を減衰させる。

■：電場６によってベータトロン振動が減衰する理由 第１１図を参照して説明する。第１１図（ａ）は空胴１
の通過前後のベータトロン振動の変位Ｘを示している。

荷電粒子の絶対的な変位Ｘは、Ｘ＝Ｘ＋７７δ　；　δ
＝ΔＥ／Ｅ　　−−（１３）で表される。ηは前述の通
りエネルギー分散関数であり、Ｅはエネルギー、ΔＥは
エネルギーのずれ、δはエネルギーのずれの比率を表す
。上式においてηδは平衡軌道のずれを表している。

空胴１の通過前後で荷電粒子の絶対的な変位Ｘは、軌道
方向の勾配による変化を除けば、不変である。一方、空
胴通過前後でエネルギーのずれδは偏向モードの電場に
よってΔδだけ変化する。

そのため、ベータトロン振動の変位Ｘは、ΔＸ＝−ηΔ
δ　　　・φ・（１４） だけ変化する。このことは、平衡軌道がηΔδだけ変化
すると、ベータトロン振動の変位は、反対の方向にηΔ
δだけ変化することを意味する。

以上の前提にもとて以下説明する。同期位相付近の荷電
粒子は、水平方向電場勾配’ａＶ／？５Ｘが正の電場を
感じるため、電場６による加速電圧はＸ軸方向に関して
第１１図（ｂ）に示す如く原点を通り正の傾きを有した
直線の分布を有する。荷電粒子のうちエネルギーの高い
もの（δ〉０の粒子）は平均的にＸ〉０の領域を通過す
る。このため、エネルギーの高い荷電粒子の場合、第１
１図（Ｃ）のＸ〉０に示すように、Ｘの変化量はＸ〈０
の場合よりもｘ＞Ｏの場合の方が大きい。Ｘ〉０のとき
Ｘはベータトロン振動が減衰する方向に変化し、ｘ〈０
のとき又はベータトロン振動が成長する方向に変化する
。ｘ＞０のときの方がＸの変化量が大きいので、第１１
図（Ｃ）のＸ〉０の場合に示すようにベータトロン振動
は平均的に減衰することになる。

またエネルギーの低い荷電粒子（δくＯの粒子）の場合
は、平均的にＸく０の領域を通過する。この場合、第１
１図（Ｃ）のｘ〈０に示すように、ｘ＞０よりもｘ＜Ｏ
の方がＸの変化量が大きく、ｘ＜Ｏの方がベータトロン
振動の減衰に作用するので、同様にしてベータトロン振
動は平均的に減衰することになる。

以上により、全体として、偏向モードの電場６によって
ベータトロン振動は減衰する。

■：電磁場によってベータトロン振動が成長する理由 第１２図を参照して説明する。第１２図において、（ａ
）は式（７）で示した偏向角Φ、とφの関係を示し、（
ｂ）に磁場７によるベータトロン振動への作用を示す。

第１２図（ｂ）におけるＸ＝０の位置は（ａ）のφ軸上
の位置に対応している。

一般的にエネルギー分散開数ηは正であるから、式（４
）が示すように、ｙ＞Ｑのときθ８は平均的に負の値を
とり、ｙ〈０のときθＸは平均的に正の値をとる。この
ことは、ｙ〉０の粒子は平均的に高周波位相上わずかに
負側にシフトし、ｙ〈０の粒子は反対に正側にシフトす
ることを意味する。

従って、φ〉０の荷電粒子の場合、ｙの変化量は、第１
２図（ｂ）に示されるように、ｙ＞Ｑよりもｙ＜Ｑの方
が大きい。ベータトロン振動は、ｙ＞Ｑのとき減衰し、
ｙ＜０のとき成長するが、ｙ＜０のときの方が変化量が
大きいので、ベータトロン振動は平均的に成長すること
になる。一方、φ〈０の荷電粒子の場合、ｙの変化量は
、ｙ＜Ｑよりもｙ〉０の方が大きい。ベータトロン振動
は、ｙ＞Ｑのとき成長し、ｙ＜０のとき減衰するが、ｙ
＞Ｑのときの方が変化量が大きいので、この場合もベー
タトロン振動は平均的に成長することになる。以上によ
って偏向モードの磁場７によってベータトロン振動は成
長する。

以上のように、電場６及び磁場７とシンクロトロン振動
及びベータトロン振動とのそれぞれの作用関係に基づき
、これらが相互に作用することにより、第７図に示すよ
うに、結果的にシンクロトロン振動が成長し、ベータト
ロン振動が減衰することになる。そして最終的に荷電粒
子ビーム１０３のビームサイズが小さくなる。この場合
、空胴１がビーム軌道方向Ｓについて有限の厚みを有し
ていることが重要な要因となっている。空胴１の厚みが
有限の厚みを有することによって、荷電粒子ビーム１０
３が空胴１を通過するためには、有限の時間を要する。

この時間の間に空胴１内の電磁場は時間的変化をし、荷
電粒子ビームへの影響が実質的に小さくなる。この因子
を一般的に“通過時間因子”というが、これはビーム軌
道の付近の電場と磁場の分布で決定される。ところで、
第２図等に示したようにビーム軌道付近の電場と磁場の
分布は同じではなく、電場６は間隙の近傍に集中してい
るの対して、磁場７は電極１ｄに沿って幅広く分布して
いる。このため、空胴１が有限の厚みを有することは、
荷電粒子に対する電場６の影響よりも荷電粒子に対する
磁場７の影響を小さくする。結果的に、シンクロトロン
振動は成長し、ベータトロン振動は減衰することになり
、現象的には荷電粒子ビーム１０３のビームサイズは小
さくなる。

第８図の（ａ）〜（ｄ）は数値計算結果の一例を示す。

図中、横軸はすべて周回数であり、（ａ）は初期位相θ
。が１００度の場合のエネルギー偏差の変化を示し、（
ｂ）は初期位相θ。が１８０度の場合のエネルギー偏差
の変化を示す。（ｃ）はベータトロン振幅の変化を示し
、（ｄ）はビームサイズの変化を示す。第８図より明ら
かなように、荷電粒子のエネルギーの分散が大きくなる
ように偏向モードを与えると、荷電粒子ビームのサイズ
を小さくすることができる。

次いで、前記の荷電粒子ビーム圧縮作用の説明を、更に
他の数式を用いることにより付加しておく。荷電粒子ビ
ーム１０３の水平方向におけるビームサイズσ（Ｓ）は
軌道方向の座標Ｓの関数となっており、 σ（８） ＝　ε　　Ｓ　＋η　　８ で定義することができる。ここに、前述の如く、εはベ
ータトロン振動のエミツタンスと称される量であり、一
般に軌道軸座標Ｓに依存しない。またβ（＄）とη（Ｓ
）はそれぞれ水平方向のベータトロン関数及びエネルギ
ー分散関数であり、粒子加速器を構成する磁石配列で既
に決定されている関数である。ΔＥ、は荷電粒子のエネ
ルギーの分散を、またＥ。は平均的なエネルギーを表し
ている。

上式で明らかなようにビームサイズσ（Ｓ）はエミツタ
ンスεとエネルギーの分散ΔＥｓによって変化させるこ
とができる。

空胴１において励振された偏向モードの電磁場は保存系
であり、リウヴイルの定理に基づくと、ベータトロン振
動が減衰するときはシンクロトロン振動が成長する。す
なわち、前記式においてεが小さくなり、ΔＥｓ／Ｅｏ
が大きくなる。しかし、一般的に、ベータトロン振動の
エミツタンスの変化がビームサイズに敏感に作用するの
で、結果的にビームサイズは小さくなる。

第１３図は、ｎ＝ｈの場合における基本加速モードと偏
向モードとの位相関係を示す。本図において基本加速モ
ードの電圧をＶ。とじ、このＶ。

を、 Ｖｏ　　＝Ｖｃ　　ｓｉｎ　　　θ とおいて、高周波の位相θに対する基本加速モードと偏
向モードの位相関係を示している。第１３図において、
■とＶヨは、それぞれ、偏向モードに関し、 Ｖ＝ｆＥｓ　ｃｔθ５ｅｅｓ（θ−θ５）ＶＷ　＝ｚｏ
ｆＨｄθ５ｓｉｎ（θ−θ、）で定義された電圧を表す
。ここで、ＥｓはＳ方向の電界成分、Ｈは２方向の磁界
成分、ｚｏは真空の特性インピーダンスで、その積分領
域は空胴１内の荷電粒子の中心軌道全体にわたるもので
ある。

また、θ６は平衡粒子の同期位相である。

第１３図に示された位相関係は、同期位相θ８がπ／２
〈θ８〈πの典型的な例を示している。

第１４図は本発明に係る荷電粒子ビーム圧縮用の空胴の
第２実施例を示す。この実施例では、前記実施例の空胴
１から外部発振器３と結合アンテナ４を取り除いた構成
となっており、その他の構成は同じである。この構成に
より、荷電粒子ビーム１０３自身の電荷により偏向モー
ドを励振するように構成されているため、荷電粒子ビー
ム１０３と空胴１′の中心軸１６との位置を故意に水平
方向にずらしている。これは加速器を構成する磁石系装
置の励磁量を変更することにより容易に行うことができ
る。この実施例によれば、外部発振器等の構成部品を省
略することができ、製作コストが低減する。

なお、前記各実施例では円筒形空胴１，１′におけるＴ
　Ｍ　Ｉ　Ｉ　Ｏモードの例について述べたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、他の形状の空胴やそ
の他の電磁場モードを利用しても同様な効果を発揮させ
ることができるのは勿論である。

また前記の各実施例では、高周波偏向モードを高周波加
速空胴以外の別途の空胴内で励振するように構成してい
たが、第１６図及び第１７図に示すように、高周波加速
空胴１０７内で偏向モードを励振することも可能である
。第１６図は第４図に示した構成を変更したものであり
、第１７図は第５図に示した構成を変更したものである
。このように、偏向モードが励振される高周波空胴と加
速モードが励振される高周波加速空胴を１台の共通の高
周波空胴で作製することもできる。この場合に、偏向モ
ードの励振周波数は、加速モードの励振周波数の数倍の
値をとるようにする。この偏向モードでは、前述の如く
結合アンテナを介して外部から励振することもできるし
、また結合アンテナを設けず、荷電粒子ビーム自身で励
振することもできる。かかる空胴では、加速空胴と基本
的には同じであり、偏向モードの励振周波数が加速モー
ドの励振周波数のｎ　／　ｈ倍となるように、構造を決
定する必要がある。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果
を奏する。

本発明の荷電粒子ビーム圧縮方法によれば、荷電粒子の
軌道にて例えば所定の条件を満たす高周波電磁場による
偏向モードを励振し、荷電粒子のエネルギーの分散を大
きくするという簡単な操作で、非常に効率良く荷電粒子
ビームのビームサイズを圧縮することができる。また、
本発明の荷電粒子ビーム圧縮方法によれば、高周波電磁
場による偏向モードを用いて荷電粒子ビームを圧縮する
方法における一般的条件に拡張し、これによって荷電粒
子ビームを数分の−に圧縮することができる。

本発明の荷電粒子ビーム圧縮装置によれば、簡素な構造
で製造することでき、有効に荷電粒子ビームを圧縮する
ことができる。特に、高周波偏向モードと高周波加速モ
ードを１台の高周波空胴で実現した場合には、更に取扱
いが容易で、便利である。

本発明の荷電粒子ビーム圧縮方法を実施できる高周波空
胴を備えた環状型粒子加速器によれば、衝突実験を行う
場合には荷電粒子ビームの衝突頻度を高めることができ
、あるいは放射光を発生させる場合には放射光の輝度を
高めることができる。

また環状型加速器に対し放射減衰が効かない程度に低い
エネルギーで荷電粒子ビームを入射した場合、荷電粒子
の横方向の広がりを長期にわたる周回に関して安定な軌
道領域内に圧縮させ、ビーム損失を少なくすることによ
り、低エネルギーで大電流の荷電粒子ビームの加速・蓄
積が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第Ｊ−図は本発明に係る荷電粒子ビーム圧縮方法を実施
するための高周波空胴の第１実施例を示す外観斜視図、
第２図は同空胴の第１図中における水平断面図、第３図
は空胴内の荷電粒子の軌道における電磁場の水平面分布
を示す図、第４図は本発明における同期条件を満たすた
めの発振器部分を示す構成図、第５図は発振器部分の他
の実施例を示す構成図、第６図は空胴内の偏向モードの
概念図、第７図は偏向モードの荷電粒子ビームに与える
影響を表で示した図、第８図はシンクロトロン振動とベ
ータトロン振動とビームサイズの変化の一例を示す図、
第９図は電場によってシンクロトロン振動が成長する理
由を説明するための図、第１０図は磁場によってシンク
ロトロン振動が減衰する理由を説明するための図、第１
１図は電場によってベータトロン振動が減衰する理由を
説明するための図、第１２図は磁場によってベータトロ
ン振動が成長する理由を説明するための図、第１３図は
加速モードと偏向モードとの位相関係を示す特性図、第
１４図は本発明によるビーム圧縮用の高周波空胴の第２
実施例を示す第１図と同様な図、第１５図は環状型粒子
加速器の従来例を示す構成図、第１６図及び第１７図は
高周波加速空胴の加速モードの中に偏向モードを励振さ
せる構成を示す他の実施例の図である。 〔符号の説明〕 １．１′　・・・空胴 ２・悔・・・中ビームダクト ３・・・・・・外部発振器 ４・争・・・・結合アンテナ ５・−・・・拳チューナ ６・・・・・・電場（電気力線） ７・・・・・・磁場（磁力線） 第１図 第３図 第４図 （偏向モード） （加速モード） 第２図 第５図 （偏向モード） （加速モード） 第６図 第７図 偏向モードのビームに与える影響 （正規の位相関係で同期位相付近の荷電粒子に限定した
場合）０日＝］ 第９図 （ａ＞ 偏向モードの電場分布と粒子軌道 環状軌道の外債１ （ｂ） 位相空間（φ、δ）上での作用 第８図 シンクロトロン振動、ベータトロン振動及びビームサイ
ズの変化（θ０：初期位相） （Ｃ） （ｄ＞ Ｎ＜ＸＩＯ’） Ｎ（ＸＩＯ・） 第１０図 （ａ） 偏向角ΦＨの位相角ψ依存性 （ｂ） 位相空間（φ、δ）上での作用 第１４図 第１３図 第１５図 第１６図 第１７図 （加速モードと偏向モード） （加速モードと偏向モード）

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電粒子の周回軌道を形成する磁石系装置と、前
   記荷電粒子を加速するための高周波加速空胴と、前記荷
   電粒子によるビームを閉じ込める真空容器を含む環状型
   粒子加速器において、前記荷電粒子のエネルギー分散を
   大きくするようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム
   圧縮方法。
2. （２）荷電粒子の周回軌道を形成する磁石系装置と、前
   記荷電粒子を加速するための高周波加速空胴と、前記荷
   電粒子によるビームを閉じ込める真空容器を含む環状型
   粒子加速器において、前記軌道上を周回する前記荷電粒
   子におけるシンクロトロン振動を成長させ、ベータトロ
   ン振動を減衰させることにより、前記荷電粒子ビームを
   圧縮するようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム圧
   縮方法。
3. （３）請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム圧縮方法に
   おいて、前記荷電粒子の軌道上に、中心軌道方向に電場
   成分を有し且つ軌道面に垂直な方向に磁場成分を有する
   高周波の偏向モードを発生させ、この偏向モードを前記
   高周波加速空胴の加速モードと所定の同期条件で同期さ
   せることにより励振し、前記荷電粒子ビームを圧縮する
   ようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム圧縮方法。
4. （４）請求項３記載の荷電粒子ビーム圧縮方法において
   、前記偏向モードと前記加速モードとの間の前記所定の
   同期条件は、偏向モードの励振周波数が加速モードの励
   振周波数のｎ／ｈ倍（ｎ：整数、ｈ：ハーモニック数）
   であることを特徴とする荷電粒子ビーム圧縮方法。
5. （５）請求項３又は４記載の荷電粒子ビーム圧縮方法に
   おいて、前記偏向モードは外部から与えられる高周波に
   よる励振によって発生させることを特徴とする荷電粒子
   ビーム圧縮方法。
6. （６）請求項３又は４記載の荷電粒子ビーム圧縮方法に
   おいて、前記偏向モードは、荷電粒子のみによる励振に
   よって発生させることを特徴とする荷電粒子ビーム圧縮
   方法。
7. （７）請求項３〜６のいずれか１項に記載の荷電粒子ビ
   ーム圧縮方法において、前記偏向モードはΥＭモード又
   はＴＥモードのいずれかであることを特徴とする荷電粒
   子ビーム圧縮方法。
8. （８）内部空間に、高周波による偏向モードが、前記内
   部空間の所定の方向に移動する荷電粒子を加速するため
   の高周波加速モードと所定の同期条件にて励振され、前
   記高周波の偏向モードによって前記荷電粒子によるビー
   ムのエネルギー分散を大きくするように構成されたこと
   を特徴とする荷電粒子ビーム圧縮装置。
9. （９）内部空間に、高周波による偏向モードが、前記内
   部空間の所定の方向に移動する荷電粒子を加速するため
   の高周波加速モードと所定の同期条件にて励振され、前
   記高周波の偏向モードによって、前記軌道上を周回する
   前記荷電粒子におけるシンクロトロン振動を成長させ、
   ベータトロン振動を減衰させることにより、前記荷電粒
   子ビームを圧縮するようにしたことを特徴とする荷電粒
   子ビーム圧縮装置。
10. （１０）請求項８又は９記載の荷電粒子ビーム圧縮装置
    において、前記荷電粒子の軌道上に、中心軌道方向に電
    場成分を有し且つ軌道面に垂直な方向に磁場成分を有す
    る高周波の偏向モードを発生させ、この偏向モードを、
    前記高周波加速モードと所定の同期条件で同期させるこ
    とにより励振し、前記荷電粒子ビームを圧縮するように
    したことを特徴とする荷電粒子ビーム圧縮装置。
11. （１１）請求項８〜１０のいずれか１項に記載の荷電粒
    子ビーム圧縮装置において、前記偏向モードと前記加速
    モードとの間の前記所定の同期条件は、偏向モードの励
    振周波数が加速モードの励振周波数のｎ／ｈ倍（ｎ：整
    数、ｈ：ハーモニック数）であることを特徴とする荷電
    粒子ビーム圧縮装置。
12. （１２）請求項８〜１０のいずれか１項に記載の荷電粒
    子ビーム圧縮装置において、前記内部空間にて、前記高
    周波の偏向モードと前記高周波の加速モードを励振させ
    たことを特徴とする荷電粒子ビーム圧縮装置。
13. （１３）請求項８〜１２のいずれか１項に記載の荷電粒
    子ビーム圧縮装置において、前記偏向モードを発生する
    ため、高周波を与える高周波電源を外部に備えることを
    特徴とする荷電粒子ビーム圧縮装置。
14. （１４）請求項８〜１２のいずれか１項に記載の荷電粒
    子ビーム圧縮装置において、前記偏向モードを、荷電粒
    子のみによる励振によって発生させることを特徴とする
    荷電粒子ビーム圧縮装置。
15. （１５）請求項８〜１４のいずれか１項に記載の荷電粒
    子ビーム圧縮装置において、高周波による偏向モードの
    周波数調整を行うためのチューナを備えたことを特徴と
    する荷電粒子ビーム圧縮装置。
16. （１６）請求項８〜１５のいずれか１項に記載の荷電粒
    子ビーム圧縮装置において、前記偏向モードはＴＭモー
    ド又はＴＥモードのいずれかであることを特徴とする荷
    電粒子ビーム圧縮装置。
17. （１７）荷電粒子の周回軌道を形成する磁石系装置と、
    前記荷電粒子を加速するための高周波加速空胴と、前記
    荷電粒子によるビームを閉じ込める真空容器を含む環状
    型粒子加速器において、前記荷電粒子の前記周回軌道上
    に、前記荷電粒子のエネルギー分散を大きくする高周波
    空胴を設けたことを特徴とする環状型粒子加速器。
18. （１８）荷電粒子の周回軌道を形成する磁石系装置と、
    前記荷電粒子を加速するための高周波加速空胴と、前記
    荷電粒子によるビームを閉じ込める真空容器を含む環状
    型粒子加速器において、前記荷電粒子の前記周回軌道上
    に、前記軌道上を周回する前記荷電粒子におけるシンク
    ロトロン振動を成長させ、ベータトロン振動を減衰させ
    る高周波空胴を設けたことを特徴とする環状型粒子加速
    器。
19. （１９）請求項１７又は１８記載の環状型粒子加速器に
    おいて、前記高周波空胴では、中心軌道方向に電場成分
    を有し且つ軌道面に垂直な方向に磁場成分を有してなる
    偏向モードが発生され、この偏向モードを前記高周波加
    速空胴の加速モードと所定の同期条件で同期させて励振
    し、前記荷電粒子ビームを圧縮したことを特徴とする環
    状型粒子加速器。
20. （２０）請求項１９記載の環状型粒子加速器において、
    前記偏向モードと前記加速モードとの間の前記所定の同
    期条件は、偏向モードの励振周波数が加速モードの励振
    周波数のｎ／ｈ倍（ｎ：整数、ｈ：ハーモニック数）で
    あることを特徴とする環状型粒子加速器。
21. （２１）請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の環状
    型粒子加速器において、高周波電源を備え、この高周波
    電源で発生した高周波電力を伝送手段で前記高周波空胴
    へ伝送し、位相調整手段で前記同期条件を満たすように
    高周波電力を調整し結合アンテナを介して前記高周波空
    胴に供給し、前記高周波空胴内の前記偏向モードを励振
    するようにしたことを特徴とする環状型粒子加速器。
22. （２２）請求項１９〜２０のいずれか１項に記載の環状
    型粒子加速器において、前記高周波空胴における前記偏
    向モードは、荷電粒子のみによる励振によって発生させ
    ることを特徴とする環状型粒子加速器。
23. （２３）請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の環状
    型粒子加速器において、前記高周波空胴と前記高周波加
    速空胴の各機能を１台の空胴により実現し、前記偏向モ
    ードを加速モードの中で励振するようにしたことを特徴
    とする環状型粒子加速器。