JPH0529097A - 高周波電子銃の共振周波数調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波電子銃において、共振周波数の調整を
容易にする。 【構成】 各空洞１４，１５の側壁８０，８１にポート
８２，８３を開け、ここから直線導入機８４，８５によ
りロッド８６，８７を空洞１４，１５内に出し入れす
る。ロッド８６，８７を出し入れする量により空洞１
４，１５内の容積が変わるので、これにより各空洞１
４，１５ごとに共振周波数を調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は高周波を利用して電子
ビームを出射する高周波電子銃の共振周波数調整装置に
関し、共振周波数の調整を容易にしたものである。

【０００２】

【従来の技術】高周波電子銃は、例えば電子シンクロト
ロンに入射する電子ビームの発生源として利用される。
従来の高周波電子銃を図２に示す。この高周波電子銃１
０は円筒状の高周波加速空洞本体１２を有し、その内部
に空洞１４が形成されている。空洞本体１２の一端部に
は、中心軸Ｌ上にカソード１６が装着され、他端部には
電子ビーム出射ポート１８が形成されている。また側面
には、高周波供給用ポート２０が形成され、これに導波
管２２が装着されている。

【０００３】この高周波電子銃１０は、導波管２２から
供給される高周波により空洞１４内に高周波電界が形成
され、カソード１６で発生された電子はこの高周波電界
で引き出され、加速されて、電子ビーム出射ポート１８
から出射される。

【０００４】従来においては、高周波加速空洞本体１２
は、例えば点線２４で示す位置で３分割された構造のも
のをろう付や電子溶接で接合して組み立てられていた。

【０００５】高周波電子銃の加速空洞は、その共振周波
数の調整が微妙であり、また様々な使用状況に応じて共
振周波数を変える必要が生じることもある。高周波加速
空洞の共振周波数は内部空洞の寸法によって決まるた
め、この内部空洞の寸法を高精度に出す必要がある。

【０００６】ところが、前記図２の高周波加速空洞本体
１２のように、ろう付けや電子ビーム溶接で接合して組
み立てる構造では、接合時の熱変形等で空洞１４の寸法
を高精度に出すことが難しかった。また、一旦組み立て
た後は、もはや分解できないので、共振周波数の調整は
難しかった。

【０００７】そこで、このような従来の技術における問
題点を解決して、高周波加速空洞の共振周波数の調整を
容易に行なうことができるようにしたものとして、本出
願人の出願に係る実願平２−８７３３２号明細書および
図面に記載の高周波電子銃があった。その構成を図３に
示す。この高周波電子銃３０は高周波加速空洞本体３２
が空洞胴体３４とその両端に取りつけられた端板３６，
３８で構成されている。

【０００８】空洞胴体３４は円筒状に構成され、両端部
は開放されている。この両端部には、フランジ４０，４
２が形成されている。また、空洞胴体３４の側面には、
高周波供給用ポート４４が形成され、これに導波管４６
が装着されている。

【０００９】端板３６，３８は、円板状に形成され、真
空パッキン５８を挟んで空洞胴体３４のフランジ４０，
４２にボルト６０で取り付けられている。これにより、
高周波加速空洞３２内には空洞６２が形成されている。

【００１０】左側の端板３６には中心軸Ｌ上にカソード
４８が配設されている。カソード４８は、端板３６の外
面に回転自在に取り付けられためねじリング５０に支持
されて、中心軸ｌに沿って移動自在とされている。カソ
ード４８と端板３６との間には真空封止用にベローズ５
２が配設されている。

【００１１】右側の端板３８は中心軸Ｌ上に電子ビーム
出射ポート５４が形成され、これにプランジャ５６が挿
入されている。プランジャ５６の先端部は丸みがつけら
れている。プランジャ５６は、薄板６４を積層したもの
を間に挟んで、ボルト６８をフランジ６６から端板３８
に通して端板３８に固定されている。薄板６４は１枚が
例えば３０μｍの厚さであり、その積層枚数でプランジ
ャ５６の挿入位置が調整される。端板３８の外面には配
管７０が接続され、直線加速器等に導かれる。

【００１２】なお、空洞胴体３４や端板３６，３８は、
少くとも空洞６２内に臨む部分は無酸素銅等で構成され
ている。またボルト締めする部分は強度の点からステン
レス等で構成されている。この場合無酸素銅部分とステ
ンレス部分はろう付け等によりそれぞれ接合される。ま
たプランジャ５６は無酸素銅等で構成されている。

【００１３】以上の構成によれば、導波管４６から供給
される高周波により空洞６２内に高周波電界が形成さ
れ、カソード４８で発生された電子はこの高周波電界で
引き出され、加速されて、電子ビーム出射ポート５４か
ら出射される。

【００１４】高周波加速空洞３２はボルト締めで組み立
てられているので、ろう付けや溶接で組み立てるのに比
べて熱変形がなく、設計どおりの共振周波数を容易に得
ることができる。

【００１５】また、万一所定の共振周波数が得られなか
った場合には、ボルト６０を外して分解して、空洞胴体
３４と端板３６，３８の突き合わせ面７２や空洞胴体内
周面７４を例えば超精密旋盤を用いて数μｍオーダで鏡
面研磨し、再度組み立てて、所定の共振周波数が得られ
るまでこれを繰り返す。これにより、所定の共振周波数
に調整することができる。

【００１６】また、共振周波数がある程度所定値に近づ
いてきたら、めねじリング５０を回してカソード４８の
位置を動かしたり、薄板６４の枚数を変えてプランジャ
５６の位置を動かすことにより、空洞６２の形状が変わ
り、共振周波数を微調整することができる。

【００１７】また、カソード４８やプランジャ５６の位
置調整により電場分布の調整も可能となる。すなわち、
端板３８の端面とプランジャ５６の端面との距離をｌと
すると、空洞６２内の電場分布は距離ｌの大きさによっ
て変化する。カソード４８の位置によっても同様の効果
が得られる。高周波電子銃の出力ビーム特性は、空洞６
２内の電場分布によって決まることから、これによりプ
ランジャ５６やカソード４８の出し入れという簡単な操
作による出力ビームの調整が可能となる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前記図３の構成によれ
ば、カソード４８全体を移動するための機構が大かがり
となり、また、プランジャ５６の位置を調整するのに空
洞６２内の真空を破らなければならない欠点があった。

【００１９】この発明は、前記従来の技術における欠点
を解決して簡易な構成でかつ空洞内部の真空を破らない
で共振周波数を調整することができる高周波電子銃の共
振周波数調整装置を提供しようとするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の空洞
を有する高周波電子銃の各空洞側壁に開設されたポート
と、高導電性材料で作られて前記各ポート内で進入、退
出方向に移動可能に配設された周波数調整部材と、空洞
の外に配設されて前記周波数調整部材を前記進入、退出
方向に駆動する駆動装置とを具備してなるものである。

【００２１】

【作用】この発明によれば、周波数調整部材をポートか
ら出し入れすることにより、空洞の容積が変化して共振
周波数を調整することができる。また、この周波数調整
部材を空洞ごとに配置したので、空洞ごとに共振周波数
を調整して電場分布を調整することもできる。

【００２２】これによれば、共振周波数を調整するのに
カソード全体を動かすなどの大かがりな機構が不要にな
る。また、空洞内の真空を破ることなく共振周波数を調
整することができる。

【００２３】

【実施例】この発明の一実施例を図１に示す。高周波電
子銃１０は円筒状の高周波加速空洞本体１２を有し、そ
の内部に空洞１４，１５が形成されている。空洞本体１
２の一端部には、中心軸Ｌ上にカソード１６が装着さ
れ、他端部には電子ビーム出射ポート１８が形成されて
いる。また側面には、高周波供給用ポート２０が形成さ
れ、これに導波管２２が装着されている。

【００２４】この高周波電子銃１０は、導波管２２から
供給される高周波により空洞１４内に高周波電界が形成
され、カソード１６で発生された電子はこの高周波電界
で引き出され、加速されて、電子ビーム出射ポート１８
から出射される。

【００２５】高周波加速空洞本体１２は、例えば点線２
４で示す位置で３分割された構造のものをろう付や電子
溶接で接合して組み立てられている。

【００２６】各空洞１４，１５の各側壁８０，８１には
チューナ挿入用ポート８２，８３がそれぞれ形成されて
いる。各ポート８２，８３の外周側の開口端部には駆動
装置としての直線導入機８４，８５が装着されてこのポ
ート８２，８３を塞いで空洞１４，１５内を真空封止し
ている。直線導入機８４，８５は周波数調整部材として
のロッド８６，８７を具え、このロッド８６，８７をポ
ート８２，８３から空洞１４，１５内に出し入れする量
により、空洞１４，１５内の容積を変化させて各空洞１
４，１５の共振周波数をそれぞれ変化させる。ロッド８
６，８７は銅等の導電性のよい（導電率の高い）材料で
作られている。

【００２７】直線導入機８４，８５の構成例を図４に示
す。直線導入機８４，８５は内筒８８と外筒９０を具え
ている。内筒８８はフランジ９２を介してボルト９４に
より高周波加速空洞本体１２の側面に固定される。内筒
８８の中心軸上にはロッド８６，８７が軸方向に摺動可
能に支持されている。内筒８８とロッド８６，８７との
間には真空シール９６，９８が配設されている。ロッド
８６，８７の左端部と内筒８８とはベローズ１００で連
結されており、ベローズ１００内のロッド８６，８７が
通る部分の空間８１を真空封止している。外筒９０は内
部中心軸１０２がその外周面に形成されたねじ部１０４
によって内筒８８の左側部にねじ込まれている。外筒中
心軸１０２の右端部はロッド８６，８７の左端部に回転
自在に連結されている。このような構成により、外筒９
０を回すことにより、外筒９０が内筒８８に対して左右
に移動し、これに連動してロッド８６，８７をポート８
２，８３から空洞１４，１５内にかけて移動することが
できる。なお、外筒９０は手動で回転するほかパルスモ
ータ等で駆動することにより遠隔操作が可能となり、運
転中でも調整が可能となる。

【００２８】ロッド８６，８７を空洞１４，１５に出し
入れすることにより、各空洞１４，１５ごとに共振周波
数の調整をすることができるほか、各空洞１４，１５内
での電場分布の調整も行なうことができる。すなわち、
図１に示すように、ロッド８６を長くし、ロッド８７を
短くすると、電場の強さは例えば実線１１０で示すよう
になり、これとは逆にロッド８６を短くし、ロッド８７
を長くすると、電場の強さは例えば一点鎖線１１０′で
示すように変化する。このように電場分布が変化するの
は、空洞１４，１５の共振周波数がアンバランスになる
ことによる。

【００２９】図１の構成によれば、簡単な構成でかつ空
洞１４，１５内の真空を破ることなく共振周波数や電場
分布の調整ができる。また、周波数調整部材（ロッド）
８６，８７を出し入れする位置が電場が弱い空洞１４，
１５の腹の部分（側壁８０，８１の位置）であるので、
周波数調整部材８６，８７を設けたことにより放電が生
じることもない。

【００３０】

【変更例】前記図１ではロッド８６，８７の先端を先細
りにしたが、図５のようにロッド８６の先端８６ａを太
く形成することもできる。また、前記実施例では空洞が
２個の場合について説明したが、空洞が３個以上の場合
にも適用することができる（各空洞ごとに周波数調整部
材を配置する。）。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、周波数調整部材をポートから出し入れすることによ
り、空洞の容積が変化して共振周波数を調整することが
できる。また、この周波数調整部材を空洞ごとに配置し
たので、空洞ごとに共振周波数を調整して電場分布を調
整することもできる。したがって、共振周波数を調整す
るのにカソード全体を動かすなどの大かがりな機構が不
要になる。また、空洞内の真空を破ることなく共振周波
数を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】高周波電子銃の基本的な構造を示す断面図であ
る。

【図３】共振周波数調整機構を設けた従来の高周波電子
銃を示す断面図である。

【図４】図１の直線導入機８４，８５の具体例を示す断
面図である。

【図５】周波数調整部材の他の形状を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 高周波電子銃 １４，１５ 空洞 ８０，８１ 空洞側壁 ８２，８３ ポート ８４，８５ 直線導入機（駆動装置） ８６，８７ ロッド（周波数調整部材）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】複数の空洞を有する高周波電子銃の各空洞
   側壁に開設されたポートと、 高導電性材料で作られて前記各ポート内で進入、退出方
   向に移動可能に配設された周波数調整部材と、 空洞の外に配設されて前記周波数調整部材を前記進入、
   退出方向に駆動する駆動装置とを具備してなる高周波電
   子銃の共振周波数調整装置。