JPH09167699A - 高周波加速空胴及びこれを用いた環状型加速器 - Google Patents
高周波加速空胴及びこれを用いた環状型加速器Info
- Publication number
- JPH09167699A JPH09167699A JP32856795A JP32856795A JPH09167699A JP H09167699 A JPH09167699 A JP H09167699A JP 32856795 A JP32856795 A JP 32856795A JP 32856795 A JP32856795 A JP 32856795A JP H09167699 A JPH09167699 A JP H09167699A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- high frequency
- magnetic
- cavity
- group
- acceleration cavity
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、広い周波数帯域、特に低周波
数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧を得ること
のできる高周波加速空胴及びこれを用いた環状型加速器
の提供にある。 【解決手段】本発明の高周波加速空胴は内導体１，外導
体２と、加速間隙３ならびに請求項１乃至４記載の磁性
体４と、高周波電源５および給電線６から構成される。
前記磁性体４は、キュリー温度，飽和磁束密度ならびに
比透磁率が高く、低い周波数での使用を可能とするとと
もに磁性体の温度上昇，磁束の飽和による高電圧化の制
限が緩和できる。さらに、空胴内に装荷した複数の磁性
体毎又はそのグループ毎に高周波電力を給電することで
高周波電源と空胴とのインピーダンス整合をとり高周波
電力の給電効率を向上させる。以上の結果、広い周波数
帯域、特に低い周波数側で効率よくかつ安定に高い加速
間隙電圧を得ることができる。
数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧を得ること
のできる高周波加速空胴及びこれを用いた環状型加速器
の提供にある。 【解決手段】本発明の高周波加速空胴は内導体１，外導
体２と、加速間隙３ならびに請求項１乃至４記載の磁性
体４と、高周波電源５および給電線６から構成される。
前記磁性体４は、キュリー温度，飽和磁束密度ならびに
比透磁率が高く、低い周波数での使用を可能とするとと
もに磁性体の温度上昇，磁束の飽和による高電圧化の制
限が緩和できる。さらに、空胴内に装荷した複数の磁性
体毎又はそのグループ毎に高周波電力を給電することで
高周波電源と空胴とのインピーダンス整合をとり高周波
電力の給電効率を向上させる。以上の結果、広い周波数
帯域、特に低い周波数側で効率よくかつ安定に高い加速
間隙電圧を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広い周波数帯域、
特に低周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧
を得ることのできる高周波加速空胴及びこれを用いた環
状型加速器に関する。
特に低周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧
を得ることのできる高周波加速空胴及びこれを用いた環
状型加速器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より加速空胴に装荷される磁性体と
しては、一般的にＮｉ−Ｚｎ系，Ｍｎ−Ｚｎ系等のフェ
ライトが用いられている。この従来技術に関係するもの
として日本物理学会講演概要集「第５０回年会第１分
冊」ｐ７１に、Ｎｉ−Ｚｎフェライトを用いた加速空胴
が記載されている。
しては、一般的にＮｉ−Ｚｎ系，Ｍｎ−Ｚｎ系等のフェ
ライトが用いられている。この従来技術に関係するもの
として日本物理学会講演概要集「第５０回年会第１分
冊」ｐ７１に、Ｎｉ−Ｚｎフェライトを用いた加速空胴
が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】磁性体の高周波損失が
ある磁性体装荷型加速空胴では、磁性体部での発熱があ
る。一般的に磁性体の比透磁率は磁性体温度の上昇とと
もに緩やかに上昇し、キュリー温度近くで急激に減少す
る。このため加速間隙に高電圧を安定に発生させるため
にはキュリー温度が十分高いことが必要である。また、
高電圧化にともない磁性体内の磁束密度が高くなること
から磁性体の飽和磁束密度も大きいことが必要である。
さらに一般的に磁性体の比透磁率はある周波数ｆa まで
はほぼ一定の値μ0 を示し、ｆa を境に周波数の増加に
伴って低下する。磁性体の磁性損失もこの周波数から増
加し始める。この周波数ｆa はμ0 が大きいほうが小さ
くなるので、磁性体損失を利用する空胴の場合μ0 が大
きいことが望まれる。
ある磁性体装荷型加速空胴では、磁性体部での発熱があ
る。一般的に磁性体の比透磁率は磁性体温度の上昇とと
もに緩やかに上昇し、キュリー温度近くで急激に減少す
る。このため加速間隙に高電圧を安定に発生させるため
にはキュリー温度が十分高いことが必要である。また、
高電圧化にともない磁性体内の磁束密度が高くなること
から磁性体の飽和磁束密度も大きいことが必要である。
さらに一般的に磁性体の比透磁率はある周波数ｆa まで
はほぼ一定の値μ0 を示し、ｆa を境に周波数の増加に
伴って低下する。磁性体の磁性損失もこの周波数から増
加し始める。この周波数ｆa はμ0 が大きいほうが小さ
くなるので、磁性体損失を利用する空胴の場合μ0 が大
きいことが望まれる。
【０００４】しかし、従来の加速空胴で使用されてきた
フェライトはキュリー温度，飽和磁束密度が小さいた
め、加速間隙電圧で高電圧を発生させるとき、磁性体の
冷却や磁束の飽和の問題があった。また比透磁率μ0 も
小さいため数百ｋＨｚ程度の低い周波数側で安定に高い
加速間隙電圧を得ることが困難であった。
フェライトはキュリー温度，飽和磁束密度が小さいた
め、加速間隙電圧で高電圧を発生させるとき、磁性体の
冷却や磁束の飽和の問題があった。また比透磁率μ0 も
小さいため数百ｋＨｚ程度の低い周波数側で安定に高い
加速間隙電圧を得ることが困難であった。
【０００５】本発明の目的は、広い周波数帯域、特に低
周波数側で効率よく高い加速間隙電圧を得ることのでき
る高周波加速空胴及びこれを用いた環状型加速器の提供
にある。
周波数側で効率よく高い加速間隙電圧を得ることのでき
る高周波加速空胴及びこれを用いた環状型加速器の提供
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は磁性体装荷型
の高周波加速空胴において、その磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-αＣｕXＳｉYＢZＭ′
α（原子％） （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，
Ｚ及びαはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦３，０
≦Ｙ≦３０，０≦Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０及び０.
１≦α≦３０を満たす。)により表される組成を有し、
組織の少なくとも５０％が１μｍ以下、好ましくは１０
００Å以下の平均粒径を有する微細な結晶粒と残部の非
晶質、前記結晶粒又は非晶質のいずれかであるＦｅ基軟
磁性合金からなることにより達成される。前記磁性体は
一般的に優れた磁気特性を示し、キュリー温度，飽和磁
束密度、および比透磁率が高いことに特徴がある。これ
により磁性体の温度上昇，磁束の飽和による高電圧化の
制限を緩和するとともに低い周波数での使用を可能とす
ることができる。
の高周波加速空胴において、その磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-αＣｕXＳｉYＢZＭ′
α（原子％） （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，
Ｚ及びαはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦３，０
≦Ｙ≦３０，０≦Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０及び０.
１≦α≦３０を満たす。)により表される組成を有し、
組織の少なくとも５０％が１μｍ以下、好ましくは１０
００Å以下の平均粒径を有する微細な結晶粒と残部の非
晶質、前記結晶粒又は非晶質のいずれかであるＦｅ基軟
磁性合金からなることにより達成される。前記磁性体は
一般的に優れた磁気特性を示し、キュリー温度，飽和磁
束密度、および比透磁率が高いことに特徴がある。これ
により磁性体の温度上昇，磁束の飽和による高電圧化の
制限を緩和するとともに低い周波数での使用を可能とす
ることができる。
【０００７】また、前記磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-βＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＭ″β(原子％) （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及びβはそれぞれ
０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦３，０≦Ｙ≦３０，０≦Ｚ
≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦３０及びβ≦
１０を満たす。)により表される組成を有し、前述と同
様の組織を有するＦｅ基軟磁性合金を用いても同様の効
果を得ることができる。
ZＭ′αＭ″β(原子％) （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及びβはそれぞれ
０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦３，０≦Ｙ≦３０，０≦Ｚ
≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦３０及びβ≦
１０を満たす。)により表される組成を有し、前述と同
様の組織を有するＦｅ基軟磁性合金を用いても同様の効
果を得ることができる。
【０００８】また、前記磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-γＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＸγ（原子％） （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ，Ｇｅ，Ｐ，
Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，Ａｓからなる群から選ばれた
少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及び
γはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦３，０≦Ｙ≦
３０，０≦Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦
３０ 及びγ≦１０を満たす。）により表される組成を
有し、前述と同様の組織を有するＦｅ基軟磁性合金を用
いても同様の効果を得ることができる。
ZＭ′αＸγ（原子％） （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ，Ｇｅ，Ｐ，
Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，Ａｓからなる群から選ばれた
少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及び
γはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦３，０≦Ｙ≦
３０，０≦Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦
３０ 及びγ≦１０を満たす。）により表される組成を
有し、前述と同様の組織を有するＦｅ基軟磁性合金を用
いても同様の効果を得ることができる。
【０００９】また、前記磁性体として 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-β-γＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＭ″βＸγ(原子％) （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素、ＸはＣ，Ｇｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂ
ｅ，Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素
であり、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及びγはそれぞれ０≦ａ≦
０.５，０.１≦Ｘ≦３，０≦Ｙ≦３０，０≦Ｚ≦２５，
５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦３０，β≦１０ 及びγ
≦１０を満たす。）により表される組成を有し、前述と
同様の組織を有するＦｅ基軟磁性合金を用いても同様の
効果を得ることができる。
ZＭ′αＭ″βＸγ(原子％) （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素、ＸはＣ，Ｇｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂ
ｅ，Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素
であり、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及びγはそれぞれ０≦ａ≦
０.５，０.１≦Ｘ≦３，０≦Ｙ≦３０，０≦Ｚ≦２５，
５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦３０，β≦１０ 及びγ
≦１０を満たす。）により表される組成を有し、前述と
同様の組織を有するＦｅ基軟磁性合金を用いても同様の
効果を得ることができる。
【００１０】さらに好ましくは、上記の磁性体を用い、
高周波電力を空胴に給電する方法として、空胴内に装荷
した磁性体毎に高周波電力を給電することにより、高周
波電源と空胴のインピーダンスマッチングをとることが
でき、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の広い周波数帯
域、特に低い１００〜１０００ｋＨｚ程度の周波数にお
いても効率よくかつ安定に高周波電力が給電でき、加速
間隙電圧の高電圧化が可能となる。
高周波電力を空胴に給電する方法として、空胴内に装荷
した磁性体毎に高周波電力を給電することにより、高周
波電源と空胴のインピーダンスマッチングをとることが
でき、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の広い周波数帯
域、特に低い１００〜１０００ｋＨｚ程度の周波数にお
いても効率よくかつ安定に高周波電力が給電でき、加速
間隙電圧の高電圧化が可能となる。
【００１１】また、空胴内に装荷した磁性体を少なくと
も２つのグループに分け、グループ毎に高周波電力を給
電することによっても同様の効果を得ることができる。
も２つのグループに分け、グループ毎に高周波電力を給
電することによっても同様の効果を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００１３】図１は本発明の第１実施例である高周波加
速空胴の構成図である。
速空胴の構成図である。
【００１４】高周波空胴は少なくとも１つの加速間隙３
を有する内導体１と外導体２を有し、この空胴内に磁性
体４を備える。前記磁性体４は、Fe71.5Cu1Nb5Si13.5B9
（原子％）により表される組成を有し、片ロールの急冷
による薄板テープを得た後熱処理を行い、１０００Å以
下の平均粒径を有する微細な結晶粒からなる板状のＦｅ
基軟磁性合金を環状に巻いた構造をもつ。片ロールによ
る製造のままのものは非晶質であり、このまま使用可能
である。この磁性体４はキュリー温度，飽和磁束密度、
および透磁率がいずれも高く、これにより磁性体４の温
度上昇，磁束の飽和による高電圧化の制限を緩和すると
ともに低い周波数での使用を可能とすることができる。
さらに空胴内に装荷した複数の磁性体４毎に高周波電力
を給電線６を通して給電することにより、高周波電源５
と高周波空胴のインピーダンス整合をとり、高周波電力
の給電効率を高めることができる。以上より従来と比較
して広い周波数帯域、特に低い周波数においても効率よ
くかつ安定に加速間隙３に高電圧を発生させることがで
きる。また、これにより磁性体の冷却装置，空胴本体な
らびに高周波電源５の低コスト化，小型化も可能とな
る。
を有する内導体１と外導体２を有し、この空胴内に磁性
体４を備える。前記磁性体４は、Fe71.5Cu1Nb5Si13.5B9
（原子％）により表される組成を有し、片ロールの急冷
による薄板テープを得た後熱処理を行い、１０００Å以
下の平均粒径を有する微細な結晶粒からなる板状のＦｅ
基軟磁性合金を環状に巻いた構造をもつ。片ロールによ
る製造のままのものは非晶質であり、このまま使用可能
である。この磁性体４はキュリー温度，飽和磁束密度、
および透磁率がいずれも高く、これにより磁性体４の温
度上昇，磁束の飽和による高電圧化の制限を緩和すると
ともに低い周波数での使用を可能とすることができる。
さらに空胴内に装荷した複数の磁性体４毎に高周波電力
を給電線６を通して給電することにより、高周波電源５
と高周波空胴のインピーダンス整合をとり、高周波電力
の給電効率を高めることができる。以上より従来と比較
して広い周波数帯域、特に低い周波数においても効率よ
くかつ安定に加速間隙３に高電圧を発生させることがで
きる。また、これにより磁性体の冷却装置，空胴本体な
らびに高周波電源５の低コスト化，小型化も可能とな
る。
【００１５】ここでは、給電方法として空胴内に装荷し
た磁性体４毎に高周波電力を給電するとしたが、これら
の磁性体４を少なくとも２つのグループに分け、グルー
プ毎に高周波電力を給電することでも同様の効果を得る
ことができる。
た磁性体４毎に高周波電力を給電するとしたが、これら
の磁性体４を少なくとも２つのグループに分け、グルー
プ毎に高周波電力を給電することでも同様の効果を得る
ことができる。
【００１６】図２は本発明の第１実施例である高周波加
速空胴の高周波特性(電圧定在波比)を示す図である。電
圧定在波比は高周波電力の反射の大きさを表し、定在波
比が１に近いほど反射が小さく、電力を効率よく空胴に
給電できることを意味する。実線は図１に示した本発明
の第１実施例の実測結果であり、破線は参考のため図５
に示す従来例による測定結果を示したものである。この
図から分かるように本発明の高周波加速空胴では、従来
例のものと比較して低い周波数から効率よく高周波電力
が給電できていることが分かる。
速空胴の高周波特性(電圧定在波比)を示す図である。電
圧定在波比は高周波電力の反射の大きさを表し、定在波
比が１に近いほど反射が小さく、電力を効率よく空胴に
給電できることを意味する。実線は図１に示した本発明
の第１実施例の実測結果であり、破線は参考のため図５
に示す従来例による測定結果を示したものである。この
図から分かるように本発明の高周波加速空胴では、従来
例のものと比較して低い周波数から効率よく高周波電力
が給電できていることが分かる。
【００１７】図３は本発明の第１実施例である高周波加
速空胴に装荷した磁性体４の透磁率を変化させるため
に、バイアス装置７を設置したものである。前記磁性体
４は、Ｆｅ71.5Ｃｕ1Ｎｂ5Ｓｉ13.5Ｂ9(原子％）により
表される組成を有し、８０体積％が１０００Å以下の平
均粒径を有する微細な結晶粒と残部の非晶質である板状
のＦｅ基軟磁性合金を環状に巻いた構造をもつ。高周波
電力は空胴内に装荷したこれらの磁性体４を４つのグル
ープに分け、グループ毎に給電している。この空胴では
前記バイアス装置７により磁性体４の透磁率を変化さ
せ、空胴の共振周波数を調整することが可能である。ま
た、このバイアス装置７によって周回ビーム電流の直流
成分による磁場を打ち消すことも可能である。
速空胴に装荷した磁性体４の透磁率を変化させるため
に、バイアス装置７を設置したものである。前記磁性体
４は、Ｆｅ71.5Ｃｕ1Ｎｂ5Ｓｉ13.5Ｂ9(原子％）により
表される組成を有し、８０体積％が１０００Å以下の平
均粒径を有する微細な結晶粒と残部の非晶質である板状
のＦｅ基軟磁性合金を環状に巻いた構造をもつ。高周波
電力は空胴内に装荷したこれらの磁性体４を４つのグル
ープに分け、グループ毎に給電している。この空胴では
前記バイアス装置７により磁性体４の透磁率を変化さ
せ、空胴の共振周波数を調整することが可能である。ま
た、このバイアス装置７によって周回ビーム電流の直流
成分による磁場を打ち消すことも可能である。
【００１８】図４は高周波加速空胴の従来例を示す構成
図である。これは従来技術で空胴内に装荷した複数の磁
性体４を２つのグループに分け、それぞれのグループに
高周波電力を給電した例で、一般的にpush-pull 給電法
と呼ばれるものである。前記磁性体４としては環状のＮ
ｉ−Ｚｎフェライト等が用いられる。これらのフェライ
トはキュリー温度が低く、磁性体冷却が大きな問題とな
る。さらに飽和磁束密度が低いことから磁束の飽和を防
ぐには磁性体の大型化が必須となり、加速間隙電圧の高
電圧化と空胴小型化の両面で不利である。この従来例の
場合、図５に示すように本発明の空胴と比較してその電
圧定在波比は高く、広い周波数帯域で効率よく電力が給
電できないことがわかる。特に低い周波数において急激
に電圧定在波比が上昇しているため、この周波数帯域で
の使用は困難であることが分かる。
図である。これは従来技術で空胴内に装荷した複数の磁
性体４を２つのグループに分け、それぞれのグループに
高周波電力を給電した例で、一般的にpush-pull 給電法
と呼ばれるものである。前記磁性体４としては環状のＮ
ｉ−Ｚｎフェライト等が用いられる。これらのフェライ
トはキュリー温度が低く、磁性体冷却が大きな問題とな
る。さらに飽和磁束密度が低いことから磁束の飽和を防
ぐには磁性体の大型化が必須となり、加速間隙電圧の高
電圧化と空胴小型化の両面で不利である。この従来例の
場合、図５に示すように本発明の空胴と比較してその電
圧定在波比は高く、広い周波数帯域で効率よく電力が給
電できないことがわかる。特に低い周波数において急激
に電圧定在波比が上昇しているため、この周波数帯域で
の使用は困難であることが分かる。
【００１９】図５は図４に示した高周波加速空胴の高周
波特性（電圧定在波比）を示す図である。
波特性（電圧定在波比）を示す図である。
【００２０】この図から分かるように本発明の高周波加
速空胴の特性と比較して全般的に電圧定在波比が高く、
広い周波数帯域、特に低周波数側での使用が難しいこと
が分かる。
速空胴の特性と比較して全般的に電圧定在波比が高く、
広い周波数帯域、特に低周波数側での使用が難しいこと
が分かる。
【００２１】図６は本発明の高周波加速空胴を環状加速
器に適用したときの構成図である。環状加速器は荷電粒
子ビームを入射するための入射器１１と、入射された荷
電粒子ビームの軌道を偏向させる偏向磁石１２と、ビー
ムの発散を抑さえる収束用４極磁石１３と、加速後のビ
ームを取り出す出射器１４および図１又は図３に示した
高周波用加速空胴１０から構成される。さらに、この高
周波加速空胴１０には、高周波電源５が高周波電力給電
線６を通して接続され、入射されたビームは高周波加速
空胴１０によって希望のエネルギーにまで加速された
後、出射器１４によって取り出される。本発明による高
周波加速空胴１０を用いた場合、広い周波数帯域、特に
低い周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧を
得ることができる。また、これにより磁性体の冷却装
置、空胴本体ならびに高周波電源の低コスト化や小型化
も可能となる。さらには使用周波数帯域が陽子などと比
較して低い重イオンでも小型の環状加速器で加速可能と
なる。
器に適用したときの構成図である。環状加速器は荷電粒
子ビームを入射するための入射器１１と、入射された荷
電粒子ビームの軌道を偏向させる偏向磁石１２と、ビー
ムの発散を抑さえる収束用４極磁石１３と、加速後のビ
ームを取り出す出射器１４および図１又は図３に示した
高周波用加速空胴１０から構成される。さらに、この高
周波加速空胴１０には、高周波電源５が高周波電力給電
線６を通して接続され、入射されたビームは高周波加速
空胴１０によって希望のエネルギーにまで加速された
後、出射器１４によって取り出される。本発明による高
周波加速空胴１０を用いた場合、広い周波数帯域、特に
低い周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧を
得ることができる。また、これにより磁性体の冷却装
置、空胴本体ならびに高周波電源の低コスト化や小型化
も可能となる。さらには使用周波数帯域が陽子などと比
較して低い重イオンでも小型の環状加速器で加速可能と
なる。
【００２２】図６では偏向機能を持たせる偏向磁石１２
とビーム収束機能を持たせた４極磁石１３を分離させた
場合を示したが、これらの両機能を兼ね備えた機能結合
型磁石を用いた環状加速器であってもよい。
とビーム収束機能を持たせた４極磁石１３を分離させた
場合を示したが、これらの両機能を兼ね備えた機能結合
型磁石を用いた環状加速器であってもよい。
【００２３】さらに、ここでは入射ビームを加速する場
合について記載したが、ビーム蓄積リングやビーム整形
リングなどのように実質的に加速を行わないような場合
であってもよい。
合について記載したが、ビーム蓄積リングやビーム整形
リングなどのように実質的に加速を行わないような場合
であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によると、重イオンシクロトロン
に非同調型高周波加速空胴を用いる場合、装荷する磁性
体として、キュリー温度，飽和磁束密度ならびに比透磁
率が高いものを用いることによって、磁性体の温度上
昇，磁束の飽和による高電圧化の制限を緩和するととも
に低い周波数での使用を可能とすることができる。さら
に、空胴内に装荷した複数の磁性体毎又はそのグループ
毎に高周波電力を給電することで高周波電源と空胴との
インピーダンス整合をとることにより高周波電力の給電
効率を向上させる。以上の結果、広い周波数帯域、特に
低い周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧を
得ることができる。また、これにより磁性体の冷却装
置、空胴本体ならびに高周波電源の低コスト化や小型化
も可能となる。さらには使用周波数帯域が陽子などと比
較して低い重イオンでも小型の環状加速器で加速可能と
なる。
に非同調型高周波加速空胴を用いる場合、装荷する磁性
体として、キュリー温度，飽和磁束密度ならびに比透磁
率が高いものを用いることによって、磁性体の温度上
昇，磁束の飽和による高電圧化の制限を緩和するととも
に低い周波数での使用を可能とすることができる。さら
に、空胴内に装荷した複数の磁性体毎又はそのグループ
毎に高周波電力を給電することで高周波電源と空胴との
インピーダンス整合をとることにより高周波電力の給電
効率を向上させる。以上の結果、広い周波数帯域、特に
低い周波数側で効率よくかつ安定に高い加速間隙電圧を
得ることができる。また、これにより磁性体の冷却装
置、空胴本体ならびに高周波電源の低コスト化や小型化
も可能となる。さらには使用周波数帯域が陽子などと比
較して低い重イオンでも小型の環状加速器で加速可能と
なる。
【００２５】また、医療用陽子シクロトロンに必要な
１.５ 〜８ＭＨｚの周波数帯域で必要な２.５ｋＶ／ｍ
以上の電圧が達成できる。
１.５ 〜８ＭＨｚの周波数帯域で必要な２.５ｋＶ／ｍ
以上の電圧が達成できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る高周波加速空胴の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の第１実施例である高周波加速空胴の高
周波特性（電圧定在波比）を示す図である。
周波特性（電圧定在波比）を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る高周波加速空胴の構
成図である。
成図である。
【図４】従来例である高周波加速空胴の構成図である。
【図５】従来例である高周波加速空胴の高周波特性（電
圧定在波比）を示す図である。
圧定在波比）を示す図である。
【図６】本発明の高周波加速空胴を環状加速器に適用し
た場合の構成図である。
た場合の構成図である。
１…内導体、２…外導体、３…加速間隙、４…磁性体、
５…高周波電源、６…給電線、７…バイアス装置、１０
…高周波加速空胴、１１…入射器、１２…偏向磁石、１
３…４極磁石、１４…出射器。
５…高周波電源、６…給電線、７…バイアス装置、１０
…高周波加速空胴、１１…入射器、１２…偏向磁石、１
３…４極磁石、１４…出射器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲廣▼田 淳一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (7)
- 【請求項１】磁性体装荷型の高周波加速空胴において、
前記磁性体が 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-αＣｕXＳｉYＢZＭ′
α（原子％） （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，
Ｚ及びαはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦３，０
≦Ｙ≦３０，０≦Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０及び０.
１≦α≦３０を満たす。)により表される組成を有し、
組織の少なくとも５０％が１μｍ以下の平均粒径を有す
る微細な結晶粒と残部の非晶質、前記結晶粒又は非晶質
のいずれかであるＦｅ基軟磁性合金からなることを特徴
とする高周波加速空胴。 - 【請求項２】磁性体装荷型の高周波加速空胴において、
前記磁性体が 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-βＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＭ″β(原子％) （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及びβはそれぞれ
０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦３，０≦Ｙ≦３０，０≦Ｚ
≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦３０及びβ≦
１０を満たす。)により表される組成を有し、組織の少
なくとも５０％が１μｍ以下の平均粒径を有する微細な
結晶粒と残部の非晶質、前記結晶粒又は非晶質のいずれ
かであるＦｅ基軟磁性合金からなることを特徴とする高
周波加速空胴。 - 【請求項３】磁性体装荷型の高周波加速空胴において、
前記磁性体が 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-γＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＸγ（原子％） （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ，Ｇｅ，Ｐ，
Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，Ａｓからなる群から選ばれた
少なくとも１種の元素であり、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，α及び
γはそれぞれ０≦ａ≦０.５，０.１≦Ｘ≦３，０≦Ｙ≦
３０，０≦Ｚ≦２５，５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦
３０及びγ≦１０を満たす。）により表される組成を有
し、組織の少なくとも５０％が１μｍ以下の平均粒径を
有する微細な結晶粒と残部の非晶質、前記結晶粒又は非
晶質のいずれかであるＦｅ基軟磁性合金からなることを
特徴とする高周波加速空胴。 - 【請求項４】磁性体装荷型の高周波加速空胴において、
前記磁性体が 一般式：(Ｆｅ1-aＭa)100-X-Y-Z-α-β-γＣｕXＳｉYＢ
ZＭ′αＭ″βＸγ(原子％) （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮ
ｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素、ＸはＣ，Ｇｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂ
ｅ，Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素
であり、ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ、α及びγはそれぞれ０≦ａ≦
０.５，０.１≦Ｘ≦３，０≦Ｙ≦３０，０≦Ｚ≦２５，
５≦Ｙ＋Ｚ≦３０，０.１≦α≦３０、β≦１０及びγ
≦１０ を満たす。）により表される組成を有し、組織
の少なくとも５０％が１μｍ以下の平均粒径を有する微
細な結晶粒と残部の非晶質、前記結晶粒又は非晶質のい
ずれかであるＦｅ基軟磁性合金からなることを特徴とす
る高周波加速空胴。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
磁性体毎に高周波電力を給電することを特徴とする高周
波加速空胴。 - 【請求項６】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
磁性体を少なくとも２つのグループに分け、グループ毎
に高周波電力を給電することを特徴とする高周波加速空
胴。 - 【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の高周波
加速空胴を備えたことを特徴とする環状型加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32856795A JP2856130B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 高周波加速空胴 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32856795A JP2856130B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 高周波加速空胴 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09167699A true JPH09167699A (ja) | 1997-06-24 |
| JP2856130B2 JP2856130B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=18211723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32856795A Expired - Fee Related JP2856130B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 高周波加速空胴 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2856130B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6246172B1 (en) | 1998-08-25 | 2001-06-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic core for RF accelerating cavity and the cavity |
| US7432516B2 (en) * | 2006-01-24 | 2008-10-07 | Brookhaven Science Associates, Llc | Rapid cycling medical synchrotron and beam delivery system |
| CN106104713A (zh) * | 2014-02-17 | 2016-11-09 | 日立金属株式会社 | 高频加速腔用磁芯及其制造方法 |
| JP2017084574A (ja) * | 2015-10-27 | 2017-05-18 | 株式会社東芝 | 無同調高周波加速空胴、加速器および無同調高周波加速空胴のインピーダンス調整方法 |
| JPWO2021070604A1 (ja) * | 2019-10-11 | 2021-04-15 |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP32856795A patent/JP2856130B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6246172B1 (en) | 1998-08-25 | 2001-06-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic core for RF accelerating cavity and the cavity |
| EP0982977A3 (en) * | 1998-08-25 | 2003-11-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic core for rf accelerating cavity and the cavity |
| US7432516B2 (en) * | 2006-01-24 | 2008-10-07 | Brookhaven Science Associates, Llc | Rapid cycling medical synchrotron and beam delivery system |
| CN106104713A (zh) * | 2014-02-17 | 2016-11-09 | 日立金属株式会社 | 高频加速腔用磁芯及其制造方法 |
| CN106104713B (zh) * | 2014-02-17 | 2019-03-01 | 日立金属株式会社 | 高频加速腔用磁芯及加速器的制造方法 |
| US10356890B2 (en) | 2014-02-17 | 2019-07-16 | Hitachi Metals, Ltd. | Core for high-frequency acceleration cavity, and manufacturing method thereof |
| JP2017084574A (ja) * | 2015-10-27 | 2017-05-18 | 株式会社東芝 | 無同調高周波加速空胴、加速器および無同調高周波加速空胴のインピーダンス調整方法 |
| JPWO2021070604A1 (ja) * | 2019-10-11 | 2021-04-15 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2856130B2 (ja) | 1999-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6713976B1 (en) | Beam accelerator | |
| US20040175953A1 (en) | Apparatus for generating planar plasma using concentric coils and ferromagnetic cores | |
| US6246172B1 (en) | Magnetic core for RF accelerating cavity and the cavity | |
| US4690744A (en) | Method of ion beam generation and an apparatus based on such method | |
| Matsuoka et al. | Dense plasma production and film deposition by new high‐rate sputtering using an electric mirror | |
| JPH09167699A (ja) | 高周波加速空胴及びこれを用いた環状型加速器 | |
| Ohmori et al. | High field-gradient cavities loaded with magnetic alloys for synchrotrons | |
| Saito et al. | RF accelerating system for a compact ion synchrotron | |
| CN117936210A (zh) | 高性能高热稳性烧结钕铁硼磁体及其制备方法 | |
| US5292380A (en) | Permanent magnet for accelerating corpuscular beam | |
| US5443664A (en) | Surge current-suppressing circuit and magnetic device therein | |
| JP2001089833A (ja) | 加速空胴用軟磁性合金とその製造方法および高周波加速空胴とこれを用いた粒子加速器 | |
| Goldman | The magnetic applications choice among ferrite ceramics, metallic strips, or metal powder cores | |
| JPH0462162B2 (ja) | ||
| RU230350U1 (ru) | Магнитопровод с немагнитными зазорами | |
| DE2944467A1 (de) | Plasma- und ionenquelle | |
| JP2853923B2 (ja) | 軟磁性合金膜 | |
| JP2834359B2 (ja) | 軟磁性合金膜 | |
| JPS62279504A (ja) | 高周波変調磁界発生装置 | |
| JP2002327226A (ja) | Ｃｏ基磁性合金ならびにそれを用いた磁性部品 | |
| JP2005086043A (ja) | 硬質磁性粉末及びその製造方法 | |
| JP3378261B2 (ja) | 積層磁心及びそれを用いたスイッチング電源 | |
| Matsumoto et al. | High power test of the first C-band (5712 MHz) 50 MW PPM klystron | |
| Shepard et al. | Development of superconducting niobium accelerating structures for heavy ions | |
| Saito et al. | An untuned RF cavity using multifeed coupling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071127 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081127 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081127 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091127 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101127 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101127 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111127 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111127 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131127 Year of fee payment: 15 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |