JPH0824076B2 - 四重極粒子加速器 - Google Patents
四重極粒子加速器Info
- Publication number
- JPH0824076B2 JPH0824076B2 JP62022312A JP2231287A JPH0824076B2 JP H0824076 B2 JPH0824076 B2 JP H0824076B2 JP 62022312 A JP62022312 A JP 62022312A JP 2231287 A JP2231287 A JP 2231287A JP H0824076 B2 JPH0824076 B2 JP H0824076B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- particle accelerator
- quadrupole
- circuit
- short
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Particle Accelerators (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は四重極粒子加速器に係り、特に重イオン加速
用として好適な高周波四重極加速器の高電力効率化高性
能化を計ることが可能な四重極粒子加速器に関する。
用として好適な高周波四重極加速器の高電力効率化高性
能化を計ることが可能な四重極粒子加速器に関する。
従来の四重極粒子加速器は特開昭60−115199号公報に
記載されているようなものであり、高電圧の高周波電圧
を発生させるために、コイル状のインダクタンスとコン
デンサで構成される共振回路を使用しているが、これで
達成できるＱ値は高高10,000である。従つて得られる電
圧もこれで制限され、また投入される高周波電力の殆ん
どがコイルで抵抗損として消費されてしまう。
記載されているようなものであり、高電圧の高周波電圧
を発生させるために、コイル状のインダクタンスとコン
デンサで構成される共振回路を使用しているが、これで
達成できるＱ値は高高10,000である。従つて得られる電
圧もこれで制限され、また投入される高周波電力の殆ん
どがコイルで抵抗損として消費されてしまう。
上記従来技術は高周波電力効率の点について技術的な
限界があり、高い加速効率を得るためには装置が大きく
なり過ぎるという問題点があつた。
限界があり、高い加速効率を得るためには装置が大きく
なり過ぎるという問題点があつた。
もう少し具体的に述べると、コイル材として最も抵抗
率の小さい銀を使つた場合、それの常温における抵抗率
は1.6×10-8Ω・cmである。この材質を使つてコイルと
してできるかぎりＱ値の大きくなる構造、例えば巾0.5
m,半径0.1mの板状の１ターンコイルを作つたとすると、
30MHzの高周波に対しては、表皮効果を考慮してコイル
の全抵抗値Ｒは1.67×10-3Ωとなる。またインダクタン
スは0.067μＨである。したがつてＱ値は である。従来技術ではこのＱ値を10,000以上にすること
は非常に難しい。またＱ値の高い構造として巻数をでき
るだけ少なくする必要があるため、どうしてもコイルの
大きさが大きくなる。
率の小さい銀を使つた場合、それの常温における抵抗率
は1.6×10-8Ω・cmである。この材質を使つてコイルと
してできるかぎりＱ値の大きくなる構造、例えば巾0.5
m,半径0.1mの板状の１ターンコイルを作つたとすると、
30MHzの高周波に対しては、表皮効果を考慮してコイル
の全抵抗値Ｒは1.67×10-3Ωとなる。またインダクタン
スは0.067μＨである。したがつてＱ値は である。従来技術ではこのＱ値を10,000以上にすること
は非常に難しい。またＱ値の高い構造として巻数をでき
るだけ少なくする必要があるため、どうしてもコイルの
大きさが大きくなる。
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、イオンビームを安定して加速できること
は勿論、低消費電力で高いＱ値が得られる小型の四重極
粒子加速器を提供するにある。
するところは、イオンビームを安定して加速できること
は勿論、低消費電力で高いＱ値が得られる小型の四重極
粒子加速器を提供するにある。
上記目的は、共振回路を構成し電力の大部分を消費す
るコイルのみを超電導体で形成することにより達成され
る。
るコイルのみを超電導体で形成することにより達成され
る。
従来技術ではコイルの損失は材質固有の抵抗率で最小
値が決まつてしまう。本技術は超電導技術を応用するこ
とにより、この限界を越えることを可能としたものであ
る。
値が決まつてしまう。本技術は超電導技術を応用するこ
とにより、この限界を越えることを可能としたものであ
る。
コイルを超電導化することにより、理論的にはＱ値が
無限大の共振回路を作ることができる。実際には加速さ
れる粒子が負荷となるため有限のＱ値に落つくが、従来
のものに比べると格段に大きく出来るため、小電力の高
周波電源で、高い電圧を発生することが可能となる。
無限大の共振回路を作ることができる。実際には加速さ
れる粒子が負荷となるため有限のＱ値に落つくが、従来
のものに比べると格段に大きく出来るため、小電力の高
周波電源で、高い電圧を発生することが可能となる。
〔実施例〕 以下本発明の一実施例を第１図により説明する。四重
極電極1,2,3,4は絶縁物５を介して加速管６から直流的
に絶縁されている。また加速管の外部にインダクタンス
Ｌのコイル７と容量Ｃの可変コンデンサ８とからなる共
振回路が設置されている。また発振器９の出力は増巾器
10で増巾された後、カツプリングコイル11を通してこの
共振回路に供給される。コイル７は超電導材料で作られ
ており、低温槽12の中に納められている。この低温槽は
電源13で駆動され、上記コイル材料の超電導臨界温度TC
より低く保たれている。これにより、コイルは超電導状
態になり、従来、供給される高周波電力の大部分を消費
していたコイルでの電力消費を無くすことができる。
極電極1,2,3,4は絶縁物５を介して加速管６から直流的
に絶縁されている。また加速管の外部にインダクタンス
Ｌのコイル７と容量Ｃの可変コンデンサ８とからなる共
振回路が設置されている。また発振器９の出力は増巾器
10で増巾された後、カツプリングコイル11を通してこの
共振回路に供給される。コイル７は超電導材料で作られ
ており、低温槽12の中に納められている。この低温槽は
電源13で駆動され、上記コイル材料の超電導臨界温度TC
より低く保たれている。これにより、コイルは超電導状
態になり、従来、供給される高周波電力の大部分を消費
していたコイルでの電力消費を無くすことができる。
コイル７とコンデンサ８で構成される共振回路の全て
を超電導状態にできれば、（１）式の分母がゼロになる
ためＱ値は無限大となる。しかし、実際には共振回路の
一部が常温になるので、例えば電流路の1/10が常電導状
態とすれば、（１）式の分母は全てが常電導の場合の1/
10となるためＱ値は10倍になる。
を超電導状態にできれば、（１）式の分母がゼロになる
ためＱ値は無限大となる。しかし、実際には共振回路の
一部が常温になるので、例えば電流路の1/10が常電導状
態とすれば、（１）式の分母は全てが常電導の場合の1/
10となるためＱ値は10倍になる。
第２図は本発明の別の実施例を示すもので、共振周波
数を変えるために、コイルを絶縁棒13により外部から引
張り伸縮させるようにしたものである。従つてコンデン
サは固定容量コンデンサ８′を使用できる。コイルのイ
ンダクタンスＬは で与えられる。但し、μ０は真空の透磁率、Ｎは巻数、
ｌはコイルの長さ、Ｓはコイル断面積である。第２図の
例ではｌだけが変化し、あとは定数となる。従つてコイ
ルを引張つて伸ばせば、コイルの長さに逆比例して、イ
ンダクタンスＬは小さくなる。共振周波数０は であるから、（２）に（１）を代入すると となり共振周波数０はコイルの長さの平方根に比例し
て変化する。
数を変えるために、コイルを絶縁棒13により外部から引
張り伸縮させるようにしたものである。従つてコンデン
サは固定容量コンデンサ８′を使用できる。コイルのイ
ンダクタンスＬは で与えられる。但し、μ０は真空の透磁率、Ｎは巻数、
ｌはコイルの長さ、Ｓはコイル断面積である。第２図の
例ではｌだけが変化し、あとは定数となる。従つてコイ
ルを引張つて伸ばせば、コイルの長さに逆比例して、イ
ンダクタンスＬは小さくなる。共振周波数０は であるから、（２）に（１）を代入すると となり共振周波数０はコイルの長さの平方根に比例し
て変化する。
第３図は本発明の別の実施例を示すもので、コイルに
超電導材でできた短絡線14,15,16,17…を図のように配
線する。これら短絡線のうち一本だけを温度を臨界温度
TCより低くすることにより超電導状態にし、他を臨界TC
より高温にすることにより常電導状態にすればコイルを
構成できる。超電導にする短絡線を順次切換えることに
より、インダクタンスの値を換えることができる。
超電導材でできた短絡線14,15,16,17…を図のように配
線する。これら短絡線のうち一本だけを温度を臨界温度
TCより低くすることにより超電導状態にし、他を臨界TC
より高温にすることにより常電導状態にすればコイルを
構成できる。超電導にする短絡線を順次切換えることに
より、インダクタンスの値を換えることができる。
なおコイルを超電導にする方法の一つとして、コイル
をパイプで作り、この中に冷媒を流すことができる。上
記短絡線の超電導・常電導の切換えも、冷媒を流した
り、止めたりすることによつても可能である。
をパイプで作り、この中に冷媒を流すことができる。上
記短絡線の超電導・常電導の切換えも、冷媒を流した
り、止めたりすることによつても可能である。
この実施例を第４図に示す。短絡線14′,15′,16′も
超電導材のパイプで作つてあり、バルブ18,19,20のON−
OFFにより、これら短絡線の一つだけを超電導状態にす
る。他の短絡線は並列のまゝであるが抵抗値が有限であ
るため電流は超電導状態の線のみを流れる。22は非超電
導材パイプでできており、いかなる温度でも常電導のま
ゝである。
超電導材のパイプで作つてあり、バルブ18,19,20のON−
OFFにより、これら短絡線の一つだけを超電導状態にす
る。他の短絡線は並列のまゝであるが抵抗値が有限であ
るため電流は超電導状態の線のみを流れる。22は非超電
導材パイプでできており、いかなる温度でも常電導のま
ゝである。
以上説明した本発明の四重極粒子加速器によれば、高
周波共振回路のコイルのみを超電導体としたものである
から、イオンビームを安定して加速できることは勿論、
低消費電力で共振回路のＱ値を従来のものに比べて格段
に大きくでき、しかも、これらが小型の装置で得られる
と言う効果がある。
周波共振回路のコイルのみを超電導体としたものである
から、イオンビームを安定して加速できることは勿論、
低消費電力で共振回路のＱ値を従来のものに比べて格段
に大きくでき、しかも、これらが小型の装置で得られる
と言う効果がある。
第１図は本発明の基本的な実施例の構成図であり、第２
図及び第３図は本発明の改良実施例を示す部分構成図、
第４図は冷媒コントロールによりインダクタンスを変化
させる実施例を示す図である。 1,2,3,4……四重極電極、５……絶縁物、６……加速
管、７……コイル、8,8′……コンデンサ、９……高周
波発振器、10……増巾器、11……カツプリングコイル、
12……低温槽、13……電源、14,15,16,17……短絡線、
７′……超電導材パイプによるコイル、14′,15′,16′
……超電導材パイプによる短絡線、18,19,20……冷媒ON
−OFFバルブ、22……非超電導材によるパイプ、23……
冷媒循環器、21……バルブON−OFFコントローラ。
図及び第３図は本発明の改良実施例を示す部分構成図、
第４図は冷媒コントロールによりインダクタンスを変化
させる実施例を示す図である。 1,2,3,4……四重極電極、５……絶縁物、６……加速
管、７……コイル、8,8′……コンデンサ、９……高周
波発振器、10……増巾器、11……カツプリングコイル、
12……低温槽、13……電源、14,15,16,17……短絡線、
７′……超電導材パイプによるコイル、14′,15′,16′
……超電導材パイプによる短絡線、18,19,20……冷媒ON
−OFFバルブ、22……非超電導材によるパイプ、23……
冷媒循環器、21……バルブON−OFFコントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 孝義 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 岡田 修身 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−115199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−220314（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】向き合った面を波打たせた構造の四重極電
極と、コイルとコンデンサからなる高周波共振回路とを
備え、該高周波共振回路のコイルのみを超電導体とした
ことを特徴とする四重極粒子加速器。 - 【請求項２】前記コイルを軸方向に伸縮させる絶縁棒を
設け、該絶縁棒を操作することによりインダクタンス可
変としとことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
四重極粒子加速器。 - 【請求項３】前記コイルに超電導体からなる複数の短絡
線を接続し、これら短絡線のうち超電導にする短絡線を
切換ることにより、コイル巻数を可変としたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の四重極粒子加速器。 - 【請求項４】前記コイルをパイプで構成し、このパイプ
状のコイルの内部に冷媒を流すことにより超電導にした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の四重極粒
子加速器。 - 【請求項５】予め前記コイルの異なった巻数のところか
ら複数個のリード線を出しておき、これらを一括してコ
ンデンサに接続すると共に、前記複数個のリード線のう
ち一本だけを超電導状態にし、他を常電導とすることで
コイル巻数を選択させるようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の四重極粒子加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022312A JPH0824076B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 四重極粒子加速器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022312A JPH0824076B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 四重極粒子加速器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63193499A JPS63193499A (ja) | 1988-08-10 |
| JPH0824076B2 true JPH0824076B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=12079220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62022312A Expired - Lifetime JPH0824076B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 四重極粒子加速器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824076B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0787118B2 (ja) * | 1990-02-21 | 1995-09-20 | 株式会社日立製作所 | 四重極粒子加速器 |
| JPH0828279B2 (ja) * | 1993-05-10 | 1996-03-21 | 株式会社日立製作所 | 外部共振型高周波四重極加速器 |
| JP3691021B2 (ja) | 2002-03-22 | 2005-08-31 | 弘道 山下 | 紙巻きたばこ用フィルター、及び紙巻きたばこ |
| JP4485437B2 (ja) | 2005-09-08 | 2010-06-23 | 三菱電機株式会社 | 高周波加速空胴および円形加速器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60115199A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-21 | 株式会社日立製作所 | 四重極粒子加速器 |
| JPS61220314A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-09-30 | Fujitsu Ltd | 超伝導変成器 |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP62022312A patent/JPH0824076B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63193499A (ja) | 1988-08-10 |
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