JPH06314600A - イオン加速電極板およびその製作方法 - Google Patents
イオン加速電極板およびその製作方法Info
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- JPH06314600A JPH06314600A JP5105217A JP10521793A JPH06314600A JP H06314600 A JPH06314600 A JP H06314600A JP 5105217 A JP5105217 A JP 5105217A JP 10521793 A JP10521793 A JP 10521793A JP H06314600 A JPH06314600 A JP H06314600A
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- tantalum
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- electrode plate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ビーム孔近傍を任意に冷却できる冷却経路を
有し、冷却性能が高く、耐久性ならびに耐食性の優れた
イオン加速電極板およびその製作方法を提供する。 【構成】 多数の溝３を形成した溝付きタンタル板１の
上にチタン箔４を介して平板タンタル板２を重合し、こ
れらを拡散接合する。次に、この電極板の表面と交差す
る方向に沿い冷却孔と隣接する位置にビーム孔５を穿設
する。
有し、冷却性能が高く、耐久性ならびに耐食性の優れた
イオン加速電極板およびその製作方法を提供する。 【構成】 多数の溝３を形成した溝付きタンタル板１の
上にチタン箔４を介して平板タンタル板２を重合し、こ
れらを拡散接合する。次に、この電極板の表面と交差す
る方向に沿い冷却孔と隣接する位置にビーム孔５を穿設
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合装置の中性粒子
入射装置や能動粒子線入射装置などに用いられるイオン
源において、高冷却性能を有するイオン加速電極板およ
びその製作方法に関する。
入射装置や能動粒子線入射装置などに用いられるイオン
源において、高冷却性能を有するイオン加速電極板およ
びその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】核融合装置の中性粒子入射装置は、高エ
ネルギの中性粒子ビームを外部から核融合装置内のプラ
ズマ中へ入射し、加熱する装置である。この中性粒子ビ
ームを生成するもとになるイオン源は、水素ガス中でア
ーク放電を行うことによりプラズマを生成し、その中の
イオンを高電圧を印加した電極で加速し、高速水素イオ
ンビームを発生させる装置であり、この水素イオンビー
ムが電子を付着され、中性化し入射ビームとなる。（参
考文献、核融合研究開発の現状、1985年、日本原子力研
究所発行） このイオンビームを加速する電極板は、高融点材料のモ
リブデンからなり、図３、図４に示すようにイオンを通
過する無数のビーム孔５を設けた構造となっている。
尚、図４のビーム孔５の１部は中心線で位置を示してい
る。さらに、イオンビームの衝突などによる過熱損傷を
防止するため、モリブデン平板６の周囲に銅パイプ７を
ろう材８でろう付し、水冷した構造が用いられている。
これらは、プラズマ中心部の温度測定を行う能動粒子線
入射装置のイオン加速電極板も同様の構造がとられてい
る。
ネルギの中性粒子ビームを外部から核融合装置内のプラ
ズマ中へ入射し、加熱する装置である。この中性粒子ビ
ームを生成するもとになるイオン源は、水素ガス中でア
ーク放電を行うことによりプラズマを生成し、その中の
イオンを高電圧を印加した電極で加速し、高速水素イオ
ンビームを発生させる装置であり、この水素イオンビー
ムが電子を付着され、中性化し入射ビームとなる。（参
考文献、核融合研究開発の現状、1985年、日本原子力研
究所発行） このイオンビームを加速する電極板は、高融点材料のモ
リブデンからなり、図３、図４に示すようにイオンを通
過する無数のビーム孔５を設けた構造となっている。
尚、図４のビーム孔５の１部は中心線で位置を示してい
る。さらに、イオンビームの衝突などによる過熱損傷を
防止するため、モリブデン平板６の周囲に銅パイプ７を
ろう材８でろう付し、水冷した構造が用いられている。
これらは、プラズマ中心部の温度測定を行う能動粒子線
入射装置のイオン加速電極板も同様の構造がとられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、上記中性粒子入
射装置等の高性能化に伴い、イオン源の高出力化、さら
にビーム出力時間の長パルス化が要求されており、イオ
ン加速電極板の耐久化が問題となっている。これらの長
パルス化、高出力化により、モリブデン平板への加熱負
荷が高くなることから、周囲を冷却した従来構造では、
冷却効果が不十分で、ビーム孔周囲を直接冷却するよう
に高冷却性能構造が必要となる。
射装置等の高性能化に伴い、イオン源の高出力化、さら
にビーム出力時間の長パルス化が要求されており、イオ
ン加速電極板の耐久化が問題となっている。これらの長
パルス化、高出力化により、モリブデン平板への加熱負
荷が高くなることから、周囲を冷却した従来構造では、
冷却効果が不十分で、ビーム孔周囲を直接冷却するよう
に高冷却性能構造が必要となる。
【０００４】しかしながら、ビーム孔間隔は狭く、冷却
用水路を設けるには、１〜２mmの幅しか許容できないた
め、水冷銅パイプを表面に取り付けることは製作上困難
である。さらに、こうした水路をパイプ等のろう付で行
なった場合、ろう材に含まれる蒸気圧の高い元素が加熱
中に蒸発し、装置内の真空度を劣化される欠点がある。
用水路を設けるには、１〜２mmの幅しか許容できないた
め、水冷銅パイプを表面に取り付けることは製作上困難
である。さらに、こうした水路をパイプ等のろう付で行
なった場合、ろう材に含まれる蒸気圧の高い元素が加熱
中に蒸発し、装置内の真空度を劣化される欠点がある。
【０００５】また、モリブデンは酸化されやすく湿気を
帯びた大気中に放置しておくと青色に変色し、容易に酸
化し、ビーム孔周囲を直接冷却するように冷却孔を設け
たとしても、直接冷却水と接した場合、酸化され長時間
の使用では腐食が進行し近接するビーム孔に貫通すると
いう問題がある。
帯びた大気中に放置しておくと青色に変色し、容易に酸
化し、ビーム孔周囲を直接冷却するように冷却孔を設け
たとしても、直接冷却水と接した場合、酸化され長時間
の使用では腐食が進行し近接するビーム孔に貫通すると
いう問題がある。
【０００６】また、仮に冷却孔表面に耐食性のある材料
を被覆できたとしても数ミクロンの厚さでは長期的な信
頼性には欠ける問題もある。さらに、電極板を耐水腐食
性に優れた銅で構成した場合、融点が低いため、ビーム
の熱負荷による損傷や熱変形の問題も生ずる。
を被覆できたとしても数ミクロンの厚さでは長期的な信
頼性には欠ける問題もある。さらに、電極板を耐水腐食
性に優れた銅で構成した場合、融点が低いため、ビーム
の熱負荷による損傷や熱変形の問題も生ずる。
【０００７】本発明の目的はビーム孔近傍を任意に冷却
できる冷却経路を有し、冷却性能が高く、耐久性ならび
に耐食性の優れたイオン加速電極板およびその製作方法
を提供することにある。
できる冷却経路を有し、冷却性能が高く、耐久性ならび
に耐食性の優れたイオン加速電極板およびその製作方法
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明はイオンビー
ムを通過させる多数のビーム孔をその表面と交差する方
向に有し、高電圧の印加により、ビーム孔を通過するイ
オンビームを加速するイオン加速電極板において、タン
タル板の拡散接合により一体化された重合板構造とする
と共に、その重合面に沿う配置でビーム孔と隣接する管
状空間からなる冷却水流通用の冷却孔を備えることを特
徴とするイオン加速電極板である。
ムを通過させる多数のビーム孔をその表面と交差する方
向に有し、高電圧の印加により、ビーム孔を通過するイ
オンビームを加速するイオン加速電極板において、タン
タル板の拡散接合により一体化された重合板構造とする
と共に、その重合面に沿う配置でビーム孔と隣接する管
状空間からなる冷却水流通用の冷却孔を備えることを特
徴とするイオン加速電極板である。
【０００９】また、第２の発明は一側面に多数の溝を形
成した溝付タンタル板の上にその溝を覆い、チタンを介
してタンタル厚板を重ね拡散接合を行うことにより溝付
タンタル板とタンタル平板を一体化固着させ、その後ビ
ーム孔加工を行うことを特徴とするイオン加速電極板の
製作方法である。
成した溝付タンタル板の上にその溝を覆い、チタンを介
してタンタル厚板を重ね拡散接合を行うことにより溝付
タンタル板とタンタル平板を一体化固着させ、その後ビ
ーム孔加工を行うことを特徴とするイオン加速電極板の
製作方法である。
【００１０】
【作用】第１の発明についはタンタル板が拡散接合によ
り一体化された重合構造で、その重合面に沿う配置でビ
ーム孔と隣接する管状空間からなる冷却水流通用の冷却
孔を有するものであるから、タンタル板の冷却性能がよ
い。また、タンタル板の接合部が拡散接合により一体化
されているので気密保持性が確実となり、さらに、ろう
付と異なり、ろう材の蒸発により装置内の真空度を劣化
させる問題もない。
り一体化された重合構造で、その重合面に沿う配置でビ
ーム孔と隣接する管状空間からなる冷却水流通用の冷却
孔を有するものであるから、タンタル板の冷却性能がよ
い。また、タンタル板の接合部が拡散接合により一体化
されているので気密保持性が確実となり、さらに、ろう
付と異なり、ろう材の蒸発により装置内の真空度を劣化
させる問題もない。
【００１１】しかも、タンタルは融点が約3000℃と高
く、ビーム熱負荷による損傷防止にも有効であるととも
に、冷却水に対する腐食抵抗に優れているため、耐久性
を増すことが可能になる。
く、ビーム熱負荷による損傷防止にも有効であるととも
に、冷却水に対する腐食抵抗に優れているため、耐久性
を増すことが可能になる。
【００１２】第２の発明については、溝付タンタル板と
平板タンタルとの重合によって閉じられる溝を冷却孔と
するので、冷却孔の形成が従来のパイプ構造のものと異
なり溝形成でよく、比較的加工が容易であるとともに、
その配置や大きさを任意に選定することができる。
平板タンタルとの重合によって閉じられる溝を冷却孔と
するので、冷却孔の形成が従来のパイプ構造のものと異
なり溝形成でよく、比較的加工が容易であるとともに、
その配置や大きさを任意に選定することができる。
【００１３】よってビーム孔間の狭隘な間隙に対しても
小径な冷却孔を容易に形成することが可能となる。ま
た、溝付タンタル板と平板タンタル板の拡散接合では、
チタンを介して接合を行なうため、直接タンタル板同志
を拡散接合する場合に比べ、接合温度及び接合時の加圧
力を低くしても気密性並びに接合強度の優れた接合部の
形成が可能となる。
小径な冷却孔を容易に形成することが可能となる。ま
た、溝付タンタル板と平板タンタル板の拡散接合では、
チタンを介して接合を行なうため、直接タンタル板同志
を拡散接合する場合に比べ、接合温度及び接合時の加圧
力を低くしても気密性並びに接合強度の優れた接合部の
形成が可能となる。
【００１４】さらに、接合温度と接合時の加圧力が低く
てすむので、冷却孔を形成する溝が変形するのを防ぐこ
とができ、接合後も所定寸法を確保した冷却孔を形成す
ることが可能となる。
てすむので、冷却孔を形成する溝が変形するのを防ぐこ
とができ、接合後も所定寸法を確保した冷却孔を形成す
ることが可能となる。
【００１５】また、チタンは高温でタンタルに比べ軟質
であるので、接合時チタンが塑性変形することによりタ
ンタルの機械加工表面の凹凸部になじみ易く、通常の加
工面アラサにて欠陥のない気密性の高い接合部を得られ
る利点がある。
であるので、接合時チタンが塑性変形することによりタ
ンタルの機械加工表面の凹凸部になじみ易く、通常の加
工面アラサにて欠陥のない気密性の高い接合部を得られ
る利点がある。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２を参
照して説明する。本実施例では図１（ａ）に示すように
一側面に多数の溝３を形成した溝付きタンタル板１の上
に10μ厚さのチタン箔４を介して平板タンタル板２を重
合し、これらを拡散接合させることにより一枚のタンタ
ル板として電極板予備品として形成した。この後図１
（ｂ）および図２に示すように電極板予備品の表面と交
差する方向に沿い冷却孔３ａと隣接する位置に多数のビ
ーム孔５を穿設した。
照して説明する。本実施例では図１（ａ）に示すように
一側面に多数の溝３を形成した溝付きタンタル板１の上
に10μ厚さのチタン箔４を介して平板タンタル板２を重
合し、これらを拡散接合させることにより一枚のタンタ
ル板として電極板予備品として形成した。この後図１
（ｂ）および図２に示すように電極板予備品の表面と交
差する方向に沿い冷却孔３ａと隣接する位置に多数のビ
ーム孔５を穿設した。
【００１７】上記の電極板予備品の各溝寸法は、幅 1.5
mm、深さ寸法は１mmとした。さらに、平板タンタル板２
の厚みは 0.5mm、溝付タンタル板１の厚さは 1.5mmであ
り、径は共に 340mmとした。
mm、深さ寸法は１mmとした。さらに、平板タンタル板２
の厚みは 0.5mm、溝付タンタル板１の厚さは 1.5mmであ
り、径は共に 340mmとした。
【００１８】溝付タンタル板１と平板タンタル板２との
拡散接合は、ホットプレス装置を用いて行われ、その接
合温度は1000℃、保持時間は１Ｈｒ、接合面圧は 1.0kg
ｆ／mm2 、真空度は５×10-5Torrである。
拡散接合は、ホットプレス装置を用いて行われ、その接
合温度は1000℃、保持時間は１Ｈｒ、接合面圧は 1.0kg
ｆ／mm2 、真空度は５×10-5Torrである。
【００１９】図１（ｂ）および図２は以上の構成を有す
る電極板予備品にビーム孔５を穿設した最終製品として
の電極板を示している。すなわち、上記の如く一体化さ
れたタンタル板に機械加工にて直径６〜８mmのビーム孔
５を 450個穿設した。この場合、ビーム孔５の周囲と最
も近い冷却孔３ａとの間の距離は 0.4mmであった。
る電極板予備品にビーム孔５を穿設した最終製品として
の電極板を示している。すなわち、上記の如く一体化さ
れたタンタル板に機械加工にて直径６〜８mmのビーム孔
５を 450個穿設した。この場合、ビーム孔５の周囲と最
も近い冷却孔３ａとの間の距離は 0.4mmであった。
【００２０】本実施例のイオン加速電極板によると、タ
ンタル板を溝付タンタル板１と平板タンタル板２との重
合構造とし、これらの接合によって塞がれる溝３が冷却
孔３ａとなる。したがって、冷却孔３ａの形成は溝形成
でよいため比較的加工が容易であるとともにその配置や
大きさは任意に選定することができ、ビーム孔５間の狭
隘な間隙に対しても近接して冷却孔３ａを配置すること
が可能となり、冷却効率を向上させることができる。
ンタル板を溝付タンタル板１と平板タンタル板２との重
合構造とし、これらの接合によって塞がれる溝３が冷却
孔３ａとなる。したがって、冷却孔３ａの形成は溝形成
でよいため比較的加工が容易であるとともにその配置や
大きさは任意に選定することができ、ビーム孔５間の狭
隘な間隙に対しても近接して冷却孔３ａを配置すること
が可能となり、冷却効率を向上させることができる。
【００２１】また、溝付タンタル板１と平板タンタル板
２の拡散接合はチタン４を介して行われるので、直接接
合する場合の接合温度1300℃、面圧１〜2.0 kgｆ／mm2
に比べ十分低い温度で行うことができ、接合時に溝が変
形する問題もなく、設計冷却水流量を確保することが可
能であった。また、接合面の加工精度も通常の６Ｓで行
える。これらの拡散接合部の密着強度は、冷却水の水圧
に対しはるかに高い値である。また、気密性は冷却孔３
ａを真空として外部からヘリウムガスを吹き付けたヘリ
ウムリークテストにおいて１×10-9Torr・ｌ／sec 以下
の十分な気密性を有することが確認された。また、チタ
ンは箔以外に蒸着やイオンプレーティングにて付与する
ことも可能である。
２の拡散接合はチタン４を介して行われるので、直接接
合する場合の接合温度1300℃、面圧１〜2.0 kgｆ／mm2
に比べ十分低い温度で行うことができ、接合時に溝が変
形する問題もなく、設計冷却水流量を確保することが可
能であった。また、接合面の加工精度も通常の６Ｓで行
える。これらの拡散接合部の密着強度は、冷却水の水圧
に対しはるかに高い値である。また、気密性は冷却孔３
ａを真空として外部からヘリウムガスを吹き付けたヘリ
ウムリークテストにおいて１×10-9Torr・ｌ／sec 以下
の十分な気密性を有することが確認された。また、チタ
ンは箔以外に蒸着やイオンプレーティングにて付与する
ことも可能である。
【００２２】さらに、本電極板がタンタルからなるため
冷却水の長時間通水試験ならびに水中浸漬試験において
も従来のモリブデンと異なり酸化による変色、腐食がみ
られず、耐水腐食性が優れていることも確認された。よ
って、本実施例のイオン加速電極板によれば優れた冷却
性能が長期間にわたって高信頼性のもとで得られ、高機
能化とともに長寿命化が図れるものとなる。
冷却水の長時間通水試験ならびに水中浸漬試験において
も従来のモリブデンと異なり酸化による変色、腐食がみ
られず、耐水腐食性が優れていることも確認された。よ
って、本実施例のイオン加速電極板によれば優れた冷却
性能が長期間にわたって高信頼性のもとで得られ、高機
能化とともに長寿命化が図れるものとなる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明のイオン加速電極板
によればタンタル板が拡散接合により一体化された重合
板構造で、ビーム孔と隣接する冷却孔が配置されている
ので、冷却性能に優れている。また、チタンを介して拡
散接合されるので、冷却孔となる溝を変形させることな
く、高い密着度、気密性を有した接合部を与えることが
できる。さらに電極板がタンタルで構成されるので、耐
熱強度に優れるのみならず、耐水腐食性に優れており、
長期間にわたって冷却性能を確保することが可能であ
る。
によればタンタル板が拡散接合により一体化された重合
板構造で、ビーム孔と隣接する冷却孔が配置されている
ので、冷却性能に優れている。また、チタンを介して拡
散接合されるので、冷却孔となる溝を変形させることな
く、高い密着度、気密性を有した接合部を与えることが
できる。さらに電極板がタンタルで構成されるので、耐
熱強度に優れるのみならず、耐水腐食性に優れており、
長期間にわたって冷却性能を確保することが可能であ
る。
【図１】本発明によるイオン加速電極板の製作途中なら
びに完成品を示す断面図。
びに完成品を示す断面図。
【図２】図１に示すイオン加速電極板の平面図。
【図３】従来のイオン加速電極板を示す平面図。
【図４】図４に示すイオン加速電極板の断面図。
１ 溝付タンタル板 ２ タンタル平板 ３ 冷却溝 ４ チタン箔 ５ ビーム孔 ３ａ 冷却孔
Claims (2)
- 【請求項１】 イオンビームを通過させる多数のビーム
孔をその表面と交差する方向に有し、高電圧の印加によ
り、前記ビーム孔を通過するイオンビームを加速するイ
オン加速電極板において、タンタル板の拡散接合により
一体化された重合板構造とすると共に、その重合面に沿
う配置で前記ビーム孔と隣接する管状空間からなる冷却
水流通用の冷却孔を備えることを特徴とするイオン加速
電極板。 - 【請求項２】 一側面に多数の溝を形成した溝付タンタ
ル板の上に、その溝を覆いチタンを介してタンタル厚板
を重ね拡散接合を行うことにより溝付タンタル板とタン
タル平板を一体化固着させ、その後ビーム孔加工を行う
ことを特徴とするイオン加速電極板の製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5105217A JPH06314600A (ja) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | イオン加速電極板およびその製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5105217A JPH06314600A (ja) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | イオン加速電極板およびその製作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314600A true JPH06314600A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14401507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5105217A Pending JPH06314600A (ja) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | イオン加速電極板およびその製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06314600A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101438165B1 (ko) * | 2013-06-13 | 2014-09-05 | 이비테크(주) | 선형가속기를 이용한 x-선 전환장치 |
| JPWO2016017432A1 (ja) * | 2014-07-31 | 2017-04-27 | Ｊｘ金属株式会社 | 防食性の金属とＭｏ又はＭｏ合金を拡散接合したバッキングプレート、及び該バッキングプレートを備えたスパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体 |
-
1993
- 1993-05-06 JP JP5105217A patent/JPH06314600A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101438165B1 (ko) * | 2013-06-13 | 2014-09-05 | 이비테크(주) | 선형가속기를 이용한 x-선 전환장치 |
| JPWO2016017432A1 (ja) * | 2014-07-31 | 2017-04-27 | Ｊｘ金属株式会社 | 防食性の金属とＭｏ又はＭｏ合金を拡散接合したバッキングプレート、及び該バッキングプレートを備えたスパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体 |
| US10381203B2 (en) | 2014-07-31 | 2019-08-13 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Backing plate obtained by diffusion-bonding anticorrosive metal and Mo or Mo alloy, and sputtering target-backing plate assembly provided with said backing plate |
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