JPH0788723A - 内外輪締まり嵌め式真空シール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合に溶接を利用せず、したがってワークを
変形せず、かつワークの性状を損ねず、またワークの清
浄度を低下せず、さらにワークの表面を粗にすることの
ない内外輪締まり嵌め式真空シール構造を図る。 【構成】 内周面に偏平Ｖ字型断面の環状溝７を有する
環状外側セル４と外周面に二等辺台型断面の環状突条部
８を有する若干大径の内側セル３とを同軸的に嵌着して
なる内外輪締まり嵌め式真空シール構造において、外側
セル４の環状溝７の溝傾斜角αが内側セル３の環状突条
部８の突条傾斜角βより小さい外側セル４と、環状突条
部８の水平円筒面部９の巾が環状突条部８の接合巾ｔよ
り小である内側セル３とを具え、嵌着時に両セル４，３
の内外周面が水平円管面部９の両端を通る２条の高応力
線で互いに圧接すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内外輪締まり嵌め式真空
シール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子や陽子などの電荷をもった粒子を、
電界などにより加速して高い運動エネルギを得る装置で
ある加速器としては、従来、例えば、図６(A) 縦断面
図，同図(B) Ｂ部の拡大図及び同図(C) Ｃ部の正面図に
示すようなものが知られている。すなわち、加速器は水
平円筒状の真空タンク０１と、これの軸線に一致させて
内径の軸線が揃えられた複数のドリフトチューブ０２
と、真空タンク０１の頂面一端部に突設された高周波入
口０３と、真空タンク０１の底面央部に突設された真空
引き口０４と、ドリフトチューブ０２に内蔵された四極
磁石０５等から構成されている。

【０００３】このような装置において、真空引き口０４
から排気することにより真空タンク０１内を真空にし、
高周波入口０３から加速ビーム０６のタイミングに合っ
た高周波電波を供給して真空タンク０１内に電場を作
り、エネルギを加速ビーム０６に与え、これを加速す
る。そのとき、ドリフトチューブ０２は真空タンク０１
内に交流電場が生ずるので、負の電場の時に加速ビーム
０６をドリフトチューブ０２内に入るようにして、負の
電場による減速影響を防ぐとともに、四極磁石０５によ
り加速ビーム０６を集束する作用を行う。そして、この
四極磁石０５をドリフトチューブ０２内に内蔵するため
に、これの内側セル０７と外側セル０８との円周接合部
に高真空封じ手段を講じている。

【０００４】ところで、この高真空封じ手段としては、
従来、例えば、銀等のろう材をドリフトチューブ０２の
接合部に挿入しておき、高温真空炉内で上記ろう材を溶
かして接合するろう付けが知られている。また、アルゴ
ンガスを利用した電気溶接としてテイグ溶接も知られて
いる。さらに、真空の溶接室にドリフトチューブ０２を
置き、電子銃から打出す電子ビームをドリフトチューブ
０２の接合部に照射して、該部を溶かして結合する電子
ビーム溶接も知られている。

【０００５】しかしながら、これらの溶接を利用したド
リフトチューブ０２の接合手段では、下記のような欠点
がある。 (1) 溶接による加熱で、ドリフトチューブ０２の軸線と
四極磁石０５の磁場軸線との一致が難しくなるので、ア
ライメント精度が低下し、加速ビーム０６の減速影響が
大きくなり、したがって加速器の性能が低下する。 (2) 溶接による加熱で、四極磁石０５の磁場劣化が生
じ、加速ビーム０６の集束性が低下し、したがって加速
器の性能が低下する。 (3) 溶接による加熱で、アウトガスが発生し、これが加
速ビーム０６に衝突し、これを減速し、したがって加速
器の性能が低下する。 (4) 溶接による加熱で、ドリフトチューブ０２の接合面
の清浄度が低下するとともに、接合面が粗になり、した
がって加速器の性能が低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、接合に溶接を利用せ
ず、したがってワークを変形せず、かつワークの性状を
損ねず、またワークの清浄度を低下せず、さらにワーク
の表面を粗にすることのない内外輪締まり嵌め式真空シ
ール構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明は内
周面に偏平Ｖ字型断面の環状溝を有する環状外側セルと
外周面に二等辺台型断面の環状突条部を有する若干大径
の内側セルとを同軸的に嵌着してなる内外輪締まり嵌め
式真空シール構造において、上記外側セルの環状溝の傾
斜角が上記内側セルの環状突条部の傾斜角より小さい外
側セルと、上記環状突条部の水平部の巾が上記環状突条
部の巾より小である内側セルとを具え、嵌着時に両セル
の内外周面が上記水平部の両端を通る２条の高応力線で
互いに圧接することを特徴とする。

【０００８】

【作用】このような構成によれば、内周面に偏平Ｖ字型
断面の環状溝を有する環状外側セルと外周面に二等辺台
型断面の環状突条部を有する若干大径の内側セルとを同
軸的に嵌着してなる内外輪締まり嵌め式真空シール構造
において、上記外側セルの環状溝の傾斜角が上記内側セ
ルの環状突条部の傾斜角より小さい外側セルと、上記環
状突条部の水平部の巾が上記環状突条部の巾より小であ
る内側セルとを設け、嵌着時に両セルの内外周面が上記
水平部の両端を通る２条の高応力線で互いに圧接するの
で、下記の作用が行われる。 (1) 水平部両端で、それぞれ内側セルと外側セルとの干
渉量が大きくなるので、ここに高応力ラインが生ずる。 (2) 接合巾の両端で、それぞれ内側セルと外側セルとの
干渉量が小さくなるので、ここに高応力ラインが生じな
い。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、まず、図１(A) 全体側面図及び同図(B) 全体正面図
において、１は加速管ドリフトチューブである。

【００１０】次に、図２(A) 縦断面図において、２は材
質がそれぞれ無酸素銅である内側セル３，外側セル４の
それぞれ外周部，内周部が協働して形成する高真空シー
ル用締まり嵌め山形結合部、５は内側セル３及び外側セ
ル４の外部空間である大気又は真空、６は内側セル３及
び外側セル４により包囲された内部空間である真空又は
大気である。

【００１１】さらに、図２(B) Ｂ部拡大図及び同図(C)
Ｃ部拡大図において、７は外側セル４の内周面に形成さ
れた偏平Ｖ字状環状溝、８は内側セル３の外周面に形成
され央部に水平円筒面部９を持つ二等辺台型断面を有す
る環状突条部である。１０は内側セル３の外径を外側セ
ル４の内径より若干大きくすることにより形成した締
代、１１は仮想内側ライン、１２は仮想外側ライン、ｔ
は内側セル３，外側セル４それぞれの接合巾である。

【００１２】そして、図３(A) ，同図(B) 拡大面図にお
いて、１３は外側セル４に内側セル３を挿入するための
内側セル最小ライン、αは外側セル４の内周の偏平Ｖ字
状環状溝傾斜角、βは内側セル３の外周の二等辺台型状
環状突条傾斜角で、突条傾斜角β＞溝傾斜角αである。
１４は内側セル３と外側セル４との締まり嵌めにより生
じた干渉部１５に形成された２本の高応力部である。

【００１３】このような構造において、内側セル３と外
側セル４との締まり嵌めは、内側セル３を冷却するか外
側セル４を加熱するかして、締代１０プラス突条分の径
変化をおこさせることにより行い、この際生ずる２本の
高応力部１４により、さらに確実に真空を封ずることが
できる。

【００１４】ここで、図４(A) ，同図(B) 及び同図(C)
縦断面図により、溝傾斜角α，突条傾斜角β等の大小と
締まり嵌めの関係を説明すると、溝傾斜角α＜突条傾斜
角βの場合、同図(A) に示すように、干渉量１５は接合
巾ｔの央部で最大となり、ここに高応力ラインが生ず
る。また、溝傾斜角α≧突条傾斜角βの場合、図４(B)
に示すように、干渉量１５は接合巾ｔの両端で最大とな
り、ここに高応力ラインが生じ、外側セルの端部が軸方
向に逃げてしまい、応力が減ずるとともに、接合部の変
形が大きくなり不具合である。さらに、溝傾斜角α＜突
条傾斜角βで央部に水平円筒面部９が存在する場合、こ
の両端で干渉量１５はそれぞれ大きくなり、ここに高応
力ラインが生じ、真空封じが行われるとともに、接合巾
ｔの両端部での形状変化が小さくなる。

【００１５】続いて、図５(A) 系統図及び同図(B) 線図
により締まり嵌め山形結合後のドリフトチューブの真空
試験要領を述べると、同図(A) において、大気１６内に
配置したビニール製容器１７内に収めたドリフトチュー
ブ１８の内部の空気を真空ポンプ１９で吸引し真空２０
とし、締まり嵌め山形結合部２にヘリウムガスボンベ２
１からヘリウムガス２２をノズル２３を介して吹きつ
け、ヘリウムデイテクタ２４でヘリウムガス２２の漏洩
を検知し、その結果をペンレコーダ２５でグラフに記録
させた。その結果は、図５(B) に示すように、１０×１
０^-10 ａｔｍ（cm³ ／ｓ）レンジでヘリウムガス２２の
漏洩が検知されなかった。

【００１６】なお、締まり嵌めに冷し嵌めを利用して製
作したドリフトチューブは、次に銅電鋳を行って、ドリ
フトチューブの表面を滑らかにして、電気的に均一な特
性を与えることが可能となる。偏平Ｖ字状環状溝７，環
状突条部８はそれぞれ締まり嵌め山形結合部２の軸線方
向に並設することもできる。

【００１７】このような、実施例の構造によれば、内周
面に偏平Ｖ字型断面の環状溝を有する環状外側セルと外
周面に二等辺台型断面の環状突条部を有する若干大径の
内側セルとを同軸的に嵌着してなる内外輪締まり嵌め式
真空シール構造において、上記外側セルの溝傾斜角が上
記内側セルの突条傾斜角より小さい外側セルと、上記環
状突条部の水平部の巾が上記環状突条部の巾より小であ
る内側セルとを設け、嵌着時に両セルの内外周面が上記
水平部の両端を通る２条の高応力線で互いに圧接するの
で、下記効果が奏せられる。 (1) 水平部両端で、それぞれ内側セルと外側セルとの干
渉量が大きくなるので、ここに高応力ラインが生じ、し
たがって真空封じが確実になる。 (2) 接合巾の両端で、それぞれ内側セルと外側セルとの
干渉量が小さくなるので、ここに高応力ラインが生ぜ
ず、したがって表面形状が変形しにくい。 (3) 接合に溶接を利用していないので、ワークが著しく
変形せず、かつワークの性状が変化せず、またワークの
清浄度が維持でき、さらにワークの表面を粗にすること
がなく、したがって接合加工によるワークの品質変化が
ない。

【００１８】

【発明の効果】要するに本発明によれば、内周面に偏平
Ｖ字型断面の環状溝を有する環状外側セルと外周面に二
等辺台型断面の環状突条部を有する若干大径の内側セル
とを同軸的に嵌着してなる内外輪締まり嵌め式真空シー
ル構造において、上記外側セルの環状溝の傾斜角が上記
内側セルの環状突条部の傾斜角より小さい外側セルと、
上記環状突条部の水平部の巾が上記環状突条部の巾より
小である内側セルとを具え、嵌着時に両セルの内外周面
が上記水平部の両端を通る２条の高応力線で互いに圧接
することにより、接合に溶接を利用せず、したがってワ
ークを変形せず、かつワークの性状を損ねず、またワー
クの清浄度を低下せず、さらにワークの表面を粗にする
ことのない内外輪締まり嵌め式真空シール構造を得るか
ら、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を加速器のドリフトチューブに適用した
一実施例を示し、(A) ，(B) はそれぞれ全体側面図，全
体正面図である。

【図２】図１のドリフトチューブの本体を示し、(A) ，
(B) ，(C) はそれぞれ本体縦断面図，Ｂ部拡大図，Ｃ部
拡大図である。

【図３】図２の締まり嵌め山形結合部２を示し、(A) ，
(B) はそれぞれ結合前，結合後を示す拡大面図である。

【図４】図３における環状溝傾斜角α，環状突条傾斜角
β，水平円筒面部９と干渉状況との関係を示す図であ
る。

【図５】ドリフトチューブの締まり嵌め山形結合後の真
空シール確認試験要領を示し、(A) ，(B) はそれぞれ試
験装置系統図，時間と漏洩量との関係を示す線図であ
る。

【図６】公知の加速器を示し、(A) ，(B) ，(C) はそれ
ぞれ縦断面図，Ｂ部の拡大図，Ｃ部の正面図である。

【符号の説明】

１ ドリフトチューブ ２ 締まり嵌め山形結合部 ３ 内側セル ４ 外側セル ５ 大気又は真空 ６ 真空又は大気 ７ 偏平Ｖ字状環状溝 ８ 環状突条部 ９ 水平円筒面部 １０ 締代 １１ 仮想内側ライン １２ 仮想外側ライン １３ 内側セル最小ライン １４ 高応力部 １５ 干渉部 １６ 大気 １７ 容器 １８ ドリフトチューブ １９ 真空ポンプ ２０ 真空 ２１ ヘリウムガスボンベ ２２ ヘリウムガス ２３ ノズル ２４ ヘリウムデイテクタ ２５ ペンレコーダ ｔ 接合巾 α 溝傾斜角 β 突条傾斜角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に偏平Ｖ字型断面の環状溝を有す
   る環状外側セルと外周面に二等辺台型断面の環状突条部
   を有する若干大径の内側セルとを同軸的に嵌着してなる
   内外輪締まり嵌め式真空シール構造において、上記外側
   セルの環状溝の傾斜角が上記内側セルの環状突条部の傾
   斜角より小さい外側セルと、上記環状突条部の水平部の
   巾が上記環状突条部の巾より小である内側セルとを具
   え、嵌着時に両セルの内外周面が上記水平部の両端を通
   る２条の高応力線で互いに圧接することを特徴とする内
   外輪締まり嵌め式真空シール構造。