JPH0693399B2 - インダクタンス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する高周波共振器 - Google Patents
インダクタンス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する高周波共振器Info
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- JPH0693399B2 JPH0693399B2 JP63259365A JP25936588A JPH0693399B2 JP H0693399 B2 JPH0693399 B2 JP H0693399B2 JP 63259365 A JP63259365 A JP 63259365A JP 25936588 A JP25936588 A JP 25936588A JP H0693399 B2 JPH0693399 B2 JP H0693399B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインダクタンス可変式四重極粒子加速器及びこ
れに使用する高周波共振器に係り、特に、高周波共振回
路が加速管の外にあり、かつ、最終加速エネルギーを自
在に調整するため周波数を可変にするものに好適なイン
ダクタンス可変式四重極粒子加速器、及びこれに使用す
る高周波共振器に関する。
れに使用する高周波共振器に係り、特に、高周波共振回
路が加速管の外にあり、かつ、最終加速エネルギーを自
在に調整するため周波数を可変にするものに好適なイン
ダクタンス可変式四重極粒子加速器、及びこれに使用す
る高周波共振器に関する。
加速管の外に高周波共振回路を設け、この共振回路の共
振周波数を可変とした周波数可変型四重極粒子加速器の
従来例としては、特開昭60-115199号公報に示されるよ
うなものがある。
振周波数を可変とした周波数可変型四重極粒子加速器の
従来例としては、特開昭60-115199号公報に示されるよ
うなものがある。
従来の周波数可変型四重極粒子加速器の構造例を第２図
に示す。図において１は加速管である真空容器で、この
真空容器１内には軸方向に波打った形状を持つ四重極電
極2a,2b,2c,2dで囲まれた中心部分に導入され、四重極
電極2a,2b,2c,2dが収納されている。イオンビームは四
重極電極2a,2b,2c,2dで形成される高電圧の電界による
加速を受ける。イオンは軸方向に進むにつれ順次加速さ
れ、低エネルギー入射イオン（通常は数10keVのエネル
ギー）は高エネルギーイオン（通常はMeVの桁）となっ
て最終的に出射される。尚、四重極電極2a,2b,2c,2dの
長さは、概略数10cm〜数ｍの桁である。
に示す。図において１は加速管である真空容器で、この
真空容器１内には軸方向に波打った形状を持つ四重極電
極2a,2b,2c,2dで囲まれた中心部分に導入され、四重極
電極2a,2b,2c,2dが収納されている。イオンビームは四
重極電極2a,2b,2c,2dで形成される高電圧の電界による
加速を受ける。イオンは軸方向に進むにつれ順次加速さ
れ、低エネルギー入射イオン（通常は数10keVのエネル
ギー）は高エネルギーイオン（通常はMeVの桁）となっ
て最終的に出射される。尚、四重極電極2a,2b,2c,2dの
長さは、概略数10cm〜数ｍの桁である。
第２図で高周波高電圧を発生する共振回路は、真空容器
１の外部に配置された１回巻きのコイル４と容量可変コ
ンデンサー５で構成される。図中３は高周波電源６から
の電力を共振回路に伝えるための誘導結合用コイルであ
る。そして、共振回路の容量可変コンデンサー５のコン
デンサー容量を変えることにより、共振周波数が変化
し、この周波数を可変にすることにより、任意のイオン
種に対し最終加速エネルギーを自在に調整することがで
きる。
１の外部に配置された１回巻きのコイル４と容量可変コ
ンデンサー５で構成される。図中３は高周波電源６から
の電力を共振回路に伝えるための誘導結合用コイルであ
る。そして、共振回路の容量可変コンデンサー５のコン
デンサー容量を変えることにより、共振周波数が変化
し、この周波数を可変にすることにより、任意のイオン
種に対し最終加速エネルギーを自在に調整することがで
きる。
第２図に示した一回巻きコイル４と容量可変コンデンサ
ー５からなる電気回路の特性を説明するため、その基本
回路構成を第３図に示す。
ー５からなる電気回路の特性を説明するため、その基本
回路構成を第３図に示す。
第３図において、高周波電源６の出力電圧は数kVの桁と
小さいが、共振回路を介在させることにより共振回路内
では数10〜数100kVの高周波高電圧が発生できる。この
高電圧は共振周波数で決まる特定の周波数についてのみ
発生可能である。従って、あらゆる周波数について高電
圧を発生させるには、回路の共振周波数を何らかの方法
によって連続的に変えることが必要である。
小さいが、共振回路を介在させることにより共振回路内
では数10〜数100kVの高周波高電圧が発生できる。この
高電圧は共振周波数で決まる特定の周波数についてのみ
発生可能である。従って、あらゆる周波数について高電
圧を発生させるには、回路の共振周波数を何らかの方法
によって連続的に変えることが必要である。
第３図に示した直列共振回路の共振周波数f0は（１）式
により与えられる。
により与えられる。
従って、共振周波数f0を変えるには、インダクタンスL,
コンデンサ容量Ｃの何れか、或いは両方を変えれば良
い。第２図に示した従来例ではコンデンサ容量を変える
方式を採用している。これはコイル４のインダクタンス
Ｌを変化させるにはコイル４の直径、巻数等を変える必
要があり、具体的な構造に関する設計が一般に困難なた
めである。
コンデンサ容量Ｃの何れか、或いは両方を変えれば良
い。第２図に示した従来例ではコンデンサ容量を変える
方式を採用している。これはコイル４のインダクタンス
Ｌを変化させるにはコイル４の直径、巻数等を変える必
要があり、具体的な構造に関する設計が一般に困難なた
めである。
一方、第３図に示した回路構成図において、容量可変コ
ンデンサー５の両端に発生する高周波電圧Vfは（２）式
で与えられる。
ンデンサー５の両端に発生する高周波電圧Vfは（２）式
で与えられる。
ここでPwは高周波電源６の電力、ｒは共振回路が持つ電
気抵抗（例えばコイル４の抵抗）値である。
気抵抗（例えばコイル４の抵抗）値である。
式（１）、（２）から同じ共振周波数f0を与えるインダ
クタンスL,コンデンサー容量Ｃの値の組合せ方として、
Ｌ値の大きな組合せを選べば、発生する高周波電圧Vfが
より高くなることがわかる。従って少ない高周波電力Pw
を使い効率良く高周波電圧Vfが発生可能となり、高周波
電源６の電力負担が減り、小型にできる利点が生まれ
る。
クタンスL,コンデンサー容量Ｃの値の組合せ方として、
Ｌ値の大きな組合せを選べば、発生する高周波電圧Vfが
より高くなることがわかる。従って少ない高周波電力Pw
を使い効率良く高周波電圧Vfが発生可能となり、高周波
電源６の電力負担が減り、小型にできる利点が生まれ
る。
以上のことから、Ｌ値の大きい範囲で巻数等を可変にで
きる具体的な構造例が実現されれば、共振周波数f0の変
化に際し、常に効率良く高周波高電圧が発生可能とな
る。
きる具体的な構造例が実現されれば、共振周波数f0の変
化に際し、常に効率良く高周波高電圧が発生可能とな
る。
通常、半径ａ、巻数Ｎ、長さｌのコイル４のインダクタ
ンスの値Ｌは（３）式で与えられる。
ンスの値Ｌは（３）式で与えられる。
ここでＫは半径ａと長さｌの比で決まる定数（長岡係
数）、μ０は真空中の透磁率である。コイル４のインダ
クタンスＬ値を連続的に変えるにはコイル４の半径ａ、
巻数Ｎ、長さｌを変えれば良い。
数）、μ０は真空中の透磁率である。コイル４のインダ
クタンスＬ値を連続的に変えるにはコイル４の半径ａ、
巻数Ｎ、長さｌを変えれば良い。
コイル４のＬ値を変化させる共振回路でなる共振器の基
本となった従来の共振器構造を第４図に示す。第４図で
SF6等で充填された金属性の共振器容器７の中に複数巻
きコイル４′が固定で取りつけられている。図中の共振
器容器７の口金部分10で示した領域において、コイル
４′の直線部と共振器容器７との間で形成される静電容
量、及び上記複数巻きコイル４′の持つインダクタンス
の値（Ｌ値）により共振周波数f0が決まる。高周波電源
６からの電力は、容量結合型カップラー８を通じて共振
器容器７内に供給される。
本となった従来の共振器構造を第４図に示す。第４図で
SF6等で充填された金属性の共振器容器７の中に複数巻
きコイル４′が固定で取りつけられている。図中の共振
器容器７の口金部分10で示した領域において、コイル
４′の直線部と共振器容器７との間で形成される静電容
量、及び上記複数巻きコイル４′の持つインダクタンス
の値（Ｌ値）により共振周波数f0が決まる。高周波電源
６からの電力は、容量結合型カップラー８を通じて共振
器容器７内に供給される。
第４図の共振器構造では、一般に数MHz〜数10MHzの領域
に共振周波数を持つから、これにコイル４′内の巻数を
変えられる改良が加えられれば、周波数可変型四重極粒
子加速器として利用することが可能となる。
に共振周波数を持つから、これにコイル４′内の巻数を
変えられる改良が加えられれば、周波数可変型四重極粒
子加速器として利用することが可能となる。
ところが、第４図の共振器容器７の構造のままでは、コ
イル自身を回転させながら軸方向に移動して、共振器容
器７の外にコイル４′の一部分を取出し、これによって
共振器容器７内のコイル巻数や長さを変えることはでき
ない。
イル自身を回転させながら軸方向に移動して、共振器容
器７の外にコイル４′の一部分を取出し、これによって
共振器容器７内のコイル巻数や長さを変えることはでき
ない。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その、目的と
するところは、共振器容器内に配置されているコイルの
巻数を簡単な構成で、かつ、インダクタンスの値の大き
い範囲で可変にでき、これにより共振周波数の変化に際
し、常に効率良く高周波電圧が発生可能なインダクタン
ス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する高周波共
振器を提供するにある。
するところは、共振器容器内に配置されているコイルの
巻数を簡単な構成で、かつ、インダクタンスの値の大き
い範囲で可変にでき、これにより共振周波数の変化に際
し、常に効率良く高周波電圧が発生可能なインダクタン
ス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する高周波共
振器を提供するにある。
本発明は荷電粒子の通過する軸の周囲に対面して配置す
る１対の電極を２組有し、上記電極の面を軸方向に波打
たせ、かつ、上記電極のうち向き合った電極の面の形成
する波は等しく、隣接する電極の面の形成する波は180
°位相がずれているように構成される四重極電極と、該
四重極電極を収納する真空容器と、該真空容器の外部に
配置され、上記２組の電極に高周波電圧を供給する高周
波共振器とを備え、上記高周波共振器は、共振器容器内
に多重巻きコイルを設けて構成され、該コイルが持つイ
ンダクタンス及び上記共振器容器とコイルの間に形成さ
れる静電容量とにより電気的なLC直列共振回路を構成
し、かつ、上記共振器容器内のコイル巻数を機械的に調
節してインダクタンス値を可変にしたことを特徴とす
る。
る１対の電極を２組有し、上記電極の面を軸方向に波打
たせ、かつ、上記電極のうち向き合った電極の面の形成
する波は等しく、隣接する電極の面の形成する波は180
°位相がずれているように構成される四重極電極と、該
四重極電極を収納する真空容器と、該真空容器の外部に
配置され、上記２組の電極に高周波電圧を供給する高周
波共振器とを備え、上記高周波共振器は、共振器容器内
に多重巻きコイルを設けて構成され、該コイルが持つイ
ンダクタンス及び上記共振器容器とコイルの間に形成さ
れる静電容量とにより電気的なLC直列共振回路を構成
し、かつ、上記共振器容器内のコイル巻数を機械的に調
節してインダクタンス値を可変にしたことを特徴とす
る。
具体的には上記高周波共振器は、上記コイル自身を回
転、直進運動させ、上記共振器容器内のコイル巻数を可
変としたり、上記高周波共振器は、上記コイルの一端が
接触する上記共振器容器のフタを回転、直進運動させ、
該共振器容器内のコイル巻数を可変としたものである。
転、直進運動させ、上記共振器容器内のコイル巻数を可
変としたり、上記高周波共振器は、上記コイルの一端が
接触する上記共振器容器のフタを回転、直進運動させ、
該共振器容器内のコイル巻数を可変としたものである。
更には、上記の構成に加え、前記高周波共振器は、共振
器容器内に別の円筒多重型のコンデンサを取付け、上記
コイル自身の回転、直進運動に伴い同時に上記コンデン
サの容量値を変える。
器容器内に別の円筒多重型のコンデンサを取付け、上記
コイル自身の回転、直進運動に伴い同時に上記コンデン
サの容量値を変える。
また、前記高周波共振器の共振器容器は、略円筒形をな
し、該円筒の一端は円筒底面の円板が二つの半円板に分
割され、該半円板を上記円筒の軸方向に開き、開いた部
分を三角形の板状部材で塞いだ構造とし、かつ、上記三
角形の板状部材にはコイルの貫通する穴を設けたインダ
クタンス可変式四重粒子加速器に使用する高周波共振器
としたことを特徴とする。
し、該円筒の一端は円筒底面の円板が二つの半円板に分
割され、該半円板を上記円筒の軸方向に開き、開いた部
分を三角形の板状部材で塞いだ構造とし、かつ、上記三
角形の板状部材にはコイルの貫通する穴を設けたインダ
クタンス可変式四重粒子加速器に使用する高周波共振器
としたことを特徴とする。
本発明の構成とすることにより、コイル自身を回転、直
進運動させたり、コイルの一端が接触する共振器容器の
フタを回転、直進運動させたりして、共振器容器内のコ
イル巻数を機械的に調節するだけの簡単な構成でインダ
クタンス値を可変とすることができるので、上記目的が
達成される。
進運動させたり、コイルの一端が接触する共振器容器の
フタを回転、直進運動させたりして、共振器容器内のコ
イル巻数を機械的に調節するだけの簡単な構成でインダ
クタンス値を可変とすることができるので、上記目的が
達成される。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。尚、符号は従来と同一のものは同符号を使用する。
る。尚、符号は従来と同一のものは同符号を使用する。
第１図に本発明の一実施例を示す。該図に示す本実施例
の構成は、従来の構成と概略同様である。本実施例で
は、コイル自身を回転させながら軸方向に移動して、共
振器容器外にコイルの一部分を取出し、共振器容器内の
コイル巻数や長さを機械的に変えるためにフタの部分に
改良を加えている。
の構成は、従来の構成と概略同様である。本実施例で
は、コイル自身を回転させながら軸方向に移動して、共
振器容器外にコイルの一部分を取出し、共振器容器内の
コイル巻数や長さを機械的に変えるためにフタの部分に
改良を加えている。
第１図に示す様に、コイル４′が共振器容器７の外に出
る端面のフタは三角形状のフタ７′、半円形のフタ
７″、７が結合した形状になっている。半円形状のフ
タ７″、７はもともと円形状のフタを半円形に分割
し、この二枚を前後に倒し、開いた部分を三角形状のフ
タ７′で塞いだ構造である。更に、三角形状のフタ７′
にはコイル４′が共振器容器７の外に出る小孔が開いて
いる。
る端面のフタは三角形状のフタ７′、半円形のフタ
７″、７が結合した形状になっている。半円形状のフ
タ７″、７はもともと円形状のフタを半円形に分割
し、この二枚を前後に倒し、開いた部分を三角形状のフ
タ７′で塞いだ構造である。更に、三角形状のフタ７′
にはコイル４′が共振器容器７の外に出る小孔が開いて
いる。
第１図において、（Ａ）図に示す様にフタ７″と７の
傾きは複数巻きのコイルコイル４′の傾きと同じにして
取り付けられている。このため複数巻きのコイル４′を
回転させていくとコイル４′はフタにあたることなく滑
らかに共振器容器７の外に出ていくことが可能となる。
コイル４′の回転（中心軸まわりの回転）は手動によっ
て行っても良く、あるいは特別な回転装置をコイル４′
に取付けて行なっても良い。これにより複数巻きのコイ
ル４′の巻数や長さを変えて周波数可変を実現する共振
器を用いれば、実用的なＬ可変式四重極粒子加速器が実
現可能となる。なお、実際の四重極粒子加速器への利用
にあたっては、第１図による共振器を２ケ備え、第３図
に示す四重極電極への給電法に従って、それぞれの共振
器発生電圧を四重極電極に供給することになる。
傾きは複数巻きのコイルコイル４′の傾きと同じにして
取り付けられている。このため複数巻きのコイル４′を
回転させていくとコイル４′はフタにあたることなく滑
らかに共振器容器７の外に出ていくことが可能となる。
コイル４′の回転（中心軸まわりの回転）は手動によっ
て行っても良く、あるいは特別な回転装置をコイル４′
に取付けて行なっても良い。これにより複数巻きのコイ
ル４′の巻数や長さを変えて周波数可変を実現する共振
器を用いれば、実用的なＬ可変式四重極粒子加速器が実
現可能となる。なお、実際の四重極粒子加速器への利用
にあたっては、第１図による共振器を２ケ備え、第３図
に示す四重極電極への給電法に従って、それぞれの共振
器発生電圧を四重極電極に供給することになる。
次に、本発明の一実施例による効果を説明する。
効果を確認するための構造は、コイル４′は銅製で巻数
は４〜５ターン、線材の直径は抵抗値を小さくするた
め、10mm以上の太い線材を用いた。コイル４′の半径は
10cm〜20cmであり、コイル長は30〜50cmである。共振器
容器７の直径は60cm〜80cmで内面は15μｍ以上の銅メッ
キをほどこし、共振器の抵抗値を減少させている。この
様な構造の場合、コイル４′を回転させて共振器容器７
内の巻数を変えたところ、共振周波数は5MHz〜30MHzの
範囲で連続的に変化した。これに高周波電源６からの電
力を容量結合型カップラー８を通して供給したところ、
数kW〜35kWの投入電力に対し、±60kv以上の高周波高電
圧を容易に発生できた。ちなみに、第２図に示す従来例
（Ｃ可変型）では100kW以上の投入電力を供給しない
と、±60kv以上の高周波高電圧の発生は困難であった。
は４〜５ターン、線材の直径は抵抗値を小さくするた
め、10mm以上の太い線材を用いた。コイル４′の半径は
10cm〜20cmであり、コイル長は30〜50cmである。共振器
容器７の直径は60cm〜80cmで内面は15μｍ以上の銅メッ
キをほどこし、共振器の抵抗値を減少させている。この
様な構造の場合、コイル４′を回転させて共振器容器７
内の巻数を変えたところ、共振周波数は5MHz〜30MHzの
範囲で連続的に変化した。これに高周波電源６からの電
力を容量結合型カップラー８を通して供給したところ、
数kW〜35kWの投入電力に対し、±60kv以上の高周波高電
圧を容易に発生できた。ちなみに、第２図に示す従来例
（Ｃ可変型）では100kW以上の投入電力を供給しない
と、±60kv以上の高周波高電圧の発生は困難であった。
本実施例による高周波電圧を長さ１〜2mの波打ち四重極
電極に給電し、イオンビームを加速させたところ、B+,P
+,As+等のイオンは数10keVの入射エネルギーから0.5〜4
MeV以上に加速された。また、特定のイオン種の加速に
対し、共振器容器７内のコイル４′の巻数や長さを変え
て高周波電圧の周波数を変えたところ、加速エネルギー
は周波数の自乗に比例して自在に変化できた。
電極に給電し、イオンビームを加速させたところ、B+,P
+,As+等のイオンは数10keVの入射エネルギーから0.5〜4
MeV以上に加速された。また、特定のイオン種の加速に
対し、共振器容器７内のコイル４′の巻数や長さを変え
て高周波電圧の周波数を変えたところ、加速エネルギー
は周波数の自乗に比例して自在に変化できた。
次に、本発明に基づく別の実施例を第５図に示す。第５
図では共振器容器７にメネジ7aを切り、フタはオネジ付
フタ7bとし、複数巻きのコイル４′は固定した。ここで
は、オネジ付フタ7bを回転させることにより、共振器容
器７内のコイル巻数や長さを変えた。この場合、メネジ
7a、オネジ付きフタ7bのネジのピッチは複数巻きのコイ
ル４′のコイルピッチと同じになる様に選んである。第
５図に示した実施例の場合も、第１図を用いた実施例と
同様な特性が得られ、周波数が可変できた。なお、第１
図、及び第５図の実施例では、共振器容器７内に２〜５
気圧以上のSF6等のガスを封入し電気絶縁防止を図って
いる。
図では共振器容器７にメネジ7aを切り、フタはオネジ付
フタ7bとし、複数巻きのコイル４′は固定した。ここで
は、オネジ付フタ7bを回転させることにより、共振器容
器７内のコイル巻数や長さを変えた。この場合、メネジ
7a、オネジ付きフタ7bのネジのピッチは複数巻きのコイ
ル４′のコイルピッチと同じになる様に選んである。第
５図に示した実施例の場合も、第１図を用いた実施例と
同様な特性が得られ、周波数が可変できた。なお、第１
図、及び第５図の実施例では、共振器容器７内に２〜５
気圧以上のSF6等のガスを封入し電気絶縁防止を図って
いる。
次に、本発明の基づく別の実施例を第６図に示す。第６
図の実施例では、共振器容器７の口金部分に多重の円筒
を互いにかみ合わせたコンデンサー９を設けている。こ
れは以下に述べる別の効果の付与を狙ったものである。
図の実施例では、共振器容器７の口金部分に多重の円筒
を互いにかみ合わせたコンデンサー９を設けている。こ
れは以下に述べる別の効果の付与を狙ったものである。
第１図に示した原理図に従い、Ｌ値を変化させた場合、
高周波電源６側から見た共振器のインピーダンスZsは
（４）式に従って変化する。
高周波電源６側から見た共振器のインピーダンスZsは
（４）式に従って変化する。
高周波電源６からの電力を反射させることなく共振器に
効率良く供給するには、イピーダンスZsを電源の出力イ
ンピーダンス（通常は50Ω、或は75Ω一定）に合わせる
必要がある。周波数可変を実現するため、共振器容器７
内のコイル４′のＬ値を変えると（４）式インピーダン
スZsも変化する。この様なインピーダンス不整合を防ぐ
には、Ｌ値変化と共にＣ値も同じ様に変化させてやれば
良い。第６図に示した多重円筒コンデンサー９は、共振
器容器７内のコイル巻数が減る時、両円筒の距離が離
れ、Ｃ値が小さくなる。
効率良く供給するには、イピーダンスZsを電源の出力イ
ンピーダンス（通常は50Ω、或は75Ω一定）に合わせる
必要がある。周波数可変を実現するため、共振器容器７
内のコイル４′のＬ値を変えると（４）式インピーダン
スZsも変化する。この様なインピーダンス不整合を防ぐ
には、Ｌ値変化と共にＣ値も同じ様に変化させてやれば
良い。第６図に示した多重円筒コンデンサー９は、共振
器容器７内のコイル巻数が減る時、両円筒の距離が離
れ、Ｃ値が小さくなる。
第６図に示した構成の共振器による実施例では、インピ
ーダンスZsが75Ωになるようにコンデンサー９の寸法を
選んだ。コンデンサー容量は、コイル４′のＬ値変化に
伴い300〜1200pF程度の範囲で変化した。この様な共振
器に高周波電力を投入したところ、５〜30MΩの可変周
波数範囲に対し、電源にもどる反射電力は10％以下で安
定に維持され、Ｌ値可変に伴いインピーダンスZsが一定
に保たれていることがわかった。このため、高周波電源
６の出力が安定となり、電源操作が著しく簡略化され
た。
ーダンスZsが75Ωになるようにコンデンサー９の寸法を
選んだ。コンデンサー容量は、コイル４′のＬ値変化に
伴い300〜1200pF程度の範囲で変化した。この様な共振
器に高周波電力を投入したところ、５〜30MΩの可変周
波数範囲に対し、電源にもどる反射電力は10％以下で安
定に維持され、Ｌ値可変に伴いインピーダンスZsが一定
に保たれていることがわかった。このため、高周波電源
６の出力が安定となり、電源操作が著しく簡略化され
た。
このような本実施例のＬ可変式四重極粒子加速器を用い
ると、周波数可変に伴い高周波高電圧を効率良く発生で
きるため、高周波電源の電力負荷が少なくて済み、従っ
て、電源寸法等が小型になり装置全体も小型となる。更
に、コンデンサー容量を可変にできる構造を付加したた
め、負荷インピーダンスを一定にでき電源の安定動作、
従って加速器の安定動作に著しい効果がある。
ると、周波数可変に伴い高周波高電圧を効率良く発生で
きるため、高周波電源の電力負荷が少なくて済み、従っ
て、電源寸法等が小型になり装置全体も小型となる。更
に、コンデンサー容量を可変にできる構造を付加したた
め、負荷インピーダンスを一定にでき電源の安定動作、
従って加速器の安定動作に著しい効果がある。
以上説明した本発明のインダクタンス可変式四重極粒子
加速器及びこれに使用する高周波共振器によれば、荷電
粒子の通過する軸の周囲に対面して配置する１対の電極
を２組有し、上記電極の面を軸方向に波打たせ、かつ上
記電極のうち向き合った電極の面の形成する波は等し
く、隣接する電極の面の形成する波は180°位相がずれ
ているように構成される四重極電極と、該四重極電極を
収納する真空容器と、該真空容器の外部に配置され、上
記２組の電極に高周波電圧を供給する高周波共振器とを
備え、上記高周波共振器は、共振器容器内にコイルを設
けて構成され、該コイルが持つインダクタンス及び上記
共振器容器とコイルの間に形成される静電容量とにより
電気的なLC直列共振回路を構成し、かつ、上記共振器容
器内のコイル巻数を機械的に調節してインダクタンス値
を可変にしたインダクタンス可変式四重極粒子加速器、
及び前記高周波共振器の共振器容器は、略円筒形をな
し、該円筒の一端は円筒底面の円板が二つの半円板に分
割され、該半円板を上記円筒の軸方向に開き、開いた部
分を三角形の板状部材で塞いだ構造とし、かつ、上記三
角形の板状部材にはコイルの貫通する穴を設けたインダ
クタンス可変式四重粒子加速器に使用する高周波共振器
としたものであるから、共振器容器内に配置されている
コイルの巻数を簡単な構成で、かつ、インダクタンスの
値の大きい範囲で可変にでき、これにより共振周波数の
変化に際し、常に効率良く高周波電圧が発生可能なイン
ダクタンス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する
高周波共振器を得ることができる。
加速器及びこれに使用する高周波共振器によれば、荷電
粒子の通過する軸の周囲に対面して配置する１対の電極
を２組有し、上記電極の面を軸方向に波打たせ、かつ上
記電極のうち向き合った電極の面の形成する波は等し
く、隣接する電極の面の形成する波は180°位相がずれ
ているように構成される四重極電極と、該四重極電極を
収納する真空容器と、該真空容器の外部に配置され、上
記２組の電極に高周波電圧を供給する高周波共振器とを
備え、上記高周波共振器は、共振器容器内にコイルを設
けて構成され、該コイルが持つインダクタンス及び上記
共振器容器とコイルの間に形成される静電容量とにより
電気的なLC直列共振回路を構成し、かつ、上記共振器容
器内のコイル巻数を機械的に調節してインダクタンス値
を可変にしたインダクタンス可変式四重極粒子加速器、
及び前記高周波共振器の共振器容器は、略円筒形をな
し、該円筒の一端は円筒底面の円板が二つの半円板に分
割され、該半円板を上記円筒の軸方向に開き、開いた部
分を三角形の板状部材で塞いだ構造とし、かつ、上記三
角形の板状部材にはコイルの貫通する穴を設けたインダ
クタンス可変式四重粒子加速器に使用する高周波共振器
としたものであるから、共振器容器内に配置されている
コイルの巻数を簡単な構成で、かつ、インダクタンスの
値の大きい範囲で可変にでき、これにより共振周波数の
変化に際し、常に効率良く高周波電圧が発生可能なイン
ダクタンス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する
高周波共振器を得ることができる。
第１図（Ａ）は本発明のインダクタンス可変式四重極粒
子加速器に用いる共振器の一実施例を示す断面図、第１
図（Ｂ）はその斜視図、第２図は従来の容量可変による
周波数可変型四重極粒子加速器を説明する構成図、第３
図は第２図の等価回路としての構成を説明する回路図、
第４図は従来の複数巻きコイルを含む共振器構造を示す
断面図、第５図は本発明の別の実施例を示す断面図、第
６図は本発明の更に別の実施例を示す断面図である。 １……真空容器、2a,2b,2c,2d……波打ち四重極電極、
３……誘導結合用コイル、４……１回巻きコイル、５…
…容量可変コンデンサー、６……高周波電源、７……共
振器容器、7d……フタ、７′……三角フタ、７″,7…
…半円形フタ、８……容量結合型カップラー、９……多
重円筒コンデンサー。
子加速器に用いる共振器の一実施例を示す断面図、第１
図（Ｂ）はその斜視図、第２図は従来の容量可変による
周波数可変型四重極粒子加速器を説明する構成図、第３
図は第２図の等価回路としての構成を説明する回路図、
第４図は従来の複数巻きコイルを含む共振器構造を示す
断面図、第５図は本発明の別の実施例を示す断面図、第
６図は本発明の更に別の実施例を示す断面図である。 １……真空容器、2a,2b,2c,2d……波打ち四重極電極、
３……誘導結合用コイル、４……１回巻きコイル、５…
…容量可変コンデンサー、６……高周波電源、７……共
振器容器、7d……フタ、７′……三角フタ、７″,7…
…半円形フタ、８……容量結合型カップラー、９……多
重円筒コンデンサー。
フロントページの続き (72)発明者 雨宮 健介 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 審査官 矢沢 清純 (56)参考文献 特開 昭63−193500（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】荷電粒子の通過する軸の周囲に対面して配
置する１対の電極を２組有し、上記電極の面を軸方向に
波打たせ、かつ、上記電極のうち向き合った電極の面の
形成する波は等しく、隣接する電極の面の形成する波は
180°位相がずれているように構成される四重極電極
と、該四重極電極を収納する真空容器と、該真空容器の
外部に配置され、上記２組の電極に高周波電圧を供給す
る高周波共振器とを備え、上記四重極電極で形成される
高電圧電界で荷電粒子を加速する四重極粒子加速器にお
いて、 上記高周波共振器は、共振器容器内に多重巻きコイルを
設けて構成され、該コイルが持つインダクタンス及び上
記共振器容器とコイルの間に形成される静電容量とによ
り電気的なLC直列共振回路を構成し、かつ、上記共振器
容器内のコイル巻数を機械的に調節してインダクタンス
値を可変にしたことを特徴とするインダクタンス可変式
四重極粒子加速器。 - 【請求項２】上記高周波共振器は、上記コイル自身を回
転、直進運動させ、上記共振器容器内のコイル巻数を可
変としたことを特徴とする請求項１記載のインダクタン
ス可変式四重極粒子加速器。 - 【請求項３】上記高周波共振器は、上記コイルの一端が
接触する上記共振器容器のフタを回転、直進運動させ、
該共振器容器内のコイル巻数を可変としたことを特徴と
する請求項１記載のインダクタンス可変式四重極粒子加
速器。 - 【請求項４】上記高周波共振器は、上記共振器容器内に
別の円筒多重型のコンデンサを取付け、上記コイル自身
の回転、直進運動に伴い同時に上記コンデンサの容量値
を変えることを特徴とする請求項１記載のインダクタン
ス可変式四重極粒子加速器。 - 【請求項５】上記共振器容器内に電気的な絶縁防止用の
ガスが封入されていることを特徴とする請求項１乃至４
のうちいずれかに記載のインダクタンス可変式四重極粒
子加速器。 - 【請求項６】荷電粒子の通過する軸の周囲に対面して配
置する１対の電極を２組有し、上記電極の面を軸方向に
波打たせ、かつ、上記電極のうち向き合った電極の面の
形成する波は等しく、隣接する電極の面の形成する波は
180°位相がずれているように構成される四重極電極を
収納する真空容器の外部に配置され、上記２組の電極に
高周波電圧を供給する高周波共振器において、 上記高周波共振器の共振器容器は、略円筒形をなし、該
円筒の一端は円筒底面の円板が二つの半円板に分割さ
れ、該半円板を上記円筒の軸方向に開き、開いた部分を
三角形の板状部材で塞いだ構造とし、かつ、上記三角形
の板状部材にはコイルの貫通する穴を設けたことを特徴
とするインダクタンス可変式四重粒子加速器に使用する
高周波共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63259365A JPH0693399B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | インダクタンス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する高周波共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63259365A JPH0693399B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | インダクタンス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する高周波共振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02106900A JPH02106900A (ja) | 1990-04-18 |
| JPH0693399B2 true JPH0693399B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=17333102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63259365A Expired - Lifetime JPH0693399B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | インダクタンス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する高周波共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693399B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208095B1 (en) * | 1998-12-23 | 2001-03-27 | Axcelis Technologies, Inc. | Compact helical resonator coil for ion implanter linear accelerator |
| US6653803B1 (en) * | 2000-05-30 | 2003-11-25 | Axcelis Technologies, Inc. | Integrated resonator and amplifier system |
| JP3464191B2 (ja) | 2000-06-05 | 2003-11-05 | 住友重機械工業株式会社 | 高周波共振器、及び、その製造方法 |
| CN110856334B (zh) * | 2019-11-28 | 2024-05-31 | 中国原子能科学研究院 | 一种基于正弦波波形的直流束流切割装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63193500A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-10 | 住友重機械工業株式会社 | 加速空胴共振器 |
-
1988
- 1988-10-17 JP JP63259365A patent/JPH0693399B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02106900A (ja) | 1990-04-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |