JPH10270196A - イオン加速器用加速管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加速電極の加工を容易にしてコストの低減を図
ることができるイオン加速器用加速管を提供する。 【解決手段】加速電極２を、第１の電極部２Ａと第２の
電極部２Ｂとに分ける。第１の電極部２Ａは、すり鉢状
の傾斜板部２ａと、傾斜板部２ａの外周側に形成した外
フランジ２ｂと、傾斜板部２ａの内周側に形成した内フ
ランジ２ｃとを有する皿状の形状に形成する。第２の電
極部２Ｂは円板状に形成して、その中央部にビーム透過
孔２ｄを設ける。第２の電極部２Ｂの外周部を第１の電
極２Ａの内フランジ２ｃに溶接等により接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオンビームを加
速するイオン加速器に用いる加速管に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】タンデム加速器などのイオン加速器に用
いる加速管は、多数の加速電極をガラスなどの絶縁物か
らなる絶縁環を介して並べて積層した構造を有してい
る。図３は従来の加速管１´の一部の構造を示したもの
で、同図において２´は加速電極、３は絶縁環である。
加速電極２´は、加速管の軸線方向の一方の側に向って
次第に径が小さくなるように傾斜した環状の傾斜板部２
ａ´と該傾斜板部２ａ´の外周側に形成された外フラン
ジ２ｂ´と傾斜板部２ａ´の内周側に形成された内フラ
ンジ２ｃ´とを一体に有する皿状の形状に絞り加工され
た金属板からなっていて、その中央部にビーム透過孔２
ｄ´が形成されている。また絶縁環３は、ガラスなどの
絶縁物を環状（リング状）に成形したものからなってい
て、その軸線方向の端面が隣り合う加速電極２´の外フ
ランジ２ｂ´のフランジ面に接合されている。加速管の
一端側及び他端側には管状の端末部材４及び５が接合さ
れ、これらの端末部材にはそれぞれ他の管やチャンバな
どを接続するためのフランジ４ａ及び５ａが設けられて
いる。

【０００３】隣り合う加速電極２´，２´間には分圧抵
抗Ｒが接続され、加速電極２´，２´，…及び絶縁環
３，３，…により構成される加速管１´と分圧抵抗Ｒ，
Ｒ，…とを外側から囲むように多数のシールド電極（図
示せず。）が軸線方向に並べた状態で配置される。シー
ルド電極は、各加速電極と１対１で設けられるか、また
は２〜３個の加速電極に対して１つ設けられて接地され
る。

【０００４】イオンビームを加速する際には、加速管１
´の内部が真空引きされて、加速管１´の一端側及び他
端側にそれぞれ配置された最端部の加速電極２´，２´
間に高圧電源６から加速電圧Ｖが印加され、該加速電圧
を各分圧抵抗Ｒにより分圧して得た電圧Ｖo が隣り合う
各加速電極２´，２´間に印加される。

【０００５】図示のように皿状に成形された加速電極２
´を用いる場合、加速管１´は、各加速電極２´の傾斜
板部２ａ´を、電源のマイナス端子側に突出させた状態
で配置される。そして、負イオンを加速する場合には、
高圧電源６のマイナス端子に接続される加速電極２´が
設けられている加速管の一端側（図３の左端側）から、
ビーム透過孔２ｄ´にイオンビームが入射され、正イオ
ンを加速する場合には、加速管１´の他端側（図３の右
端側）からビーム透過孔２ｄ´にイオンビームが入射さ
れる。加速管１´に入射されたイオンビームは、隣り合
う加速電極２´，２´間の電界により加速されて、加速
管１´の入射した端部と反対側の端部から放出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図３に示した加速管に
おいては、管内で散乱したイオンビームが加速電極２´
に衝突して二次電子が発生する。この二次電子の発生量
を抑えるため、大電流用イオン加速器においては、二次
電子が発生しにくいチタンにより加速電極２´を形成し
ている。

【０００７】ところが、チタンは絞り加工の加工性が悪
く、加工に多くの手間がかかるため、加速電極全体をチ
タンで形成すると、コストが非常に高くなるという問題
があった。

【０００８】またチタンを絞り加工して皿状の加速電極
を形成した場合には、絞り加工時の残留応力により、加
速電極の外フランジ２ｂ´のフランジ面（絶縁環との接
着面）の平面度が悪くなるため、加速電極２´と絶縁環
３との接着が難しいという問題があった。

【０００９】加速電極２´と絶縁環３との接着を容易に
するため、加速電極を成形した後、その外フランジ２ｂ
´の平面度を高めるための手直しをすることも考えられ
るが、チタンは硬質であるため、絞り加工後にフランジ
の手直しをすることは困難である。

【００１０】本発明の目的は、加速電極からの二次電子
の発生を抑制しつつその加工を容易にしてコストの低減
を図ることができるようにしたイオン加速器用加速管を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の加速電
極を絶縁環を介して並べて積層した構造を有するイオン
加速器用加速管に係わるもので、本発明においては、加
速電極が、軸線方向の一方の側に向って次第に径が小さ
くなるように傾斜したすり鉢状の傾斜板部と該傾斜板部
の外周側に形成された外フランジと傾斜板部の内周側に
形成された内フランジとを一体に有する第１の電極部
と、中央にビーム透過孔を有し、外周部が第１の電極部
の内フランジに接続された円板状の第２の電極部とによ
り構成されて、第１の電極部の外フランジが絶縁環に接
合される。

【００１２】上記傾斜板部の形状（すり鉢状）は、周方
向に連続していて、軸線方向の一方の側に向って次第に
径が小さくなるように傾斜した形状であればよい。傾斜
板部の典型的な形状は円錐状であるが、円錐の傾斜面を
多少湾曲させた形状であってもよい。

【００１３】上記第１の電極部は、絞り加工の加工性が
良好な金属により形成し、第２の電極部は、第１の電極
部を構成する金属よりもイオンビーム衝突時の二次電子
放出量が少ない導電材料により形成する。

【００１４】第１の電極部を構成する導電材料として
は、安価なアルミニュームやステンレス鋼を用いるのが
好ましい。また第２の電極部を構成する導電材料として
はチタンを用いるのが好ましい。

【００１５】上記のように、加速電極を複雑な形状を有
する第１の電極部と、平板状の第２の電極部とに分け
て、複雑な形状を有する第１の電極部を加工性が良好な
導電材料により形成すると、加工に要する手間を少なく
することができるため、コストの低減を図ることができ
る。また一次電子の衝突の頻度が高い第２の電極部は、
二次電子の放出量が少ない導電材料により形成するた
め、加速電極全体を二次電子放出量が少ない導電材料に
より形成する場合と同様に、二次電子の発生量を少なく
することができる。更に、単純な形状を有する第２の電
極部は絞り加工を必要としないため、加工性を犠牲にし
て二次電子放出量が少ない材料により該第２の電極部を
形成しても何等問題は生じない。

【００１６】また絶縁環に接合される外フランジが形成
される部分は絞り加工が容易な金属により形成するた
め、外フランジの平面度を高くして絶縁環との接着を容
易にすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係わる加速管１
の構成例の要部を示したもので、同図において２は加速
電極、３は絶縁環である。本発明においては、加速電極
２が、異種の材料からなる第１の電極部２Ａと、第２の
電極部２Ｂとにより構成される。

【００１８】加速電極２の第１の電極部２Ａは絞り加工
により形成されるもので、加速管１の軸線方向の一方の
側に向って次第に径が小さくなるように傾斜したすり鉢
状の傾斜板部２ａと該傾斜板部２ａの外周側に形成され
た外フランジ２ｂと傾斜板部２ａの内周側に形成された
内フランジ２ｃとを一体に有する深皿状の形状に形成さ
れている。第１の電極部２Ａの形状は、従来用いられて
いた加速電極のビーム透過孔の径を拡大したものに相当
する。この第１の電極部２Ａは、アルミニュームやステ
ンレス鋼等の、絞り加工の加工性が良好な金属により形
成する。

【００１９】また第２の電極部２Ｂは円板状に形成され
て、その外周部が第１の電極部２Ａの内フランジ２ｃに
接続される。第２の電極部２Ｂの中央にはビーム透過孔
２ｄが形成される。この第２の電極部２Ｂは、イオンビ
ーム衝突時の二次電子発生量が少ない導電材料により形
成する。第２の電極部２Ｂは打ち抜きにより簡単に形成
できる単純な形状を有しているため、この第２の電極部
を構成する材料には特に高い加工性は要求されない。第
２の電極部２Ｂを構成する導電材料としては、従来から
加速電極の構成材料として用いられていて実績があるチ
タンを用いるのが好ましい。加速管内で散乱したイオン
ビームが衝突するのは主として加速電極のビーム透過孔
２ｄの近傍の部分であるため、上記のように、ビーム透
過孔２ｄが形成される部分（第２の電極部２Ｂ）をチタ
ンにより形成しておけば、加速電極全体をチタンにより
形成した場合と同様に、二次電子の発生量を抑えること
ができ、その他の部分を他の金属により形成しても特に
問題は生じない。

【００２０】第１及び第２の電極部２Ａ及び２Ｂからな
る加速電極２は多数個設けられていて、該多数の加速電
極２，２，…は、ガラス等の絶縁材料を環状に成形した
ものからなる絶縁環３を介して加速管の軸線方向に沿っ
て並べて配置され、各加速電極の第１の電極部２Ａの外
フランジ２ｂのフランジ面が、隣接する絶縁環３の軸線
方向端面に接着により接合されて加速管１が構成され
る。第１の電極部２Ａは加工性が良好な材料により形成
されるため、その外フランジ２ｂの残留応力を小さくす
ることができ、外フランジ２ｂのフランジ面の平面度を
高くすることができる。また第１の電極部を構成する材
料は加工性が良好であるため、成形された第１の電極部
の外フランジの平面度が悪い場合には、容易に手直しを
して該外フランジの平面度を高めることができる。従っ
て、外フランジ２ｂと絶縁環３との接着を容易に行うこ
とができ、加速管の組立作業を能率よく行うことができ
る。その他の構成及び加速管の動作は図３に示した従来
のものと同様である。

【００２１】加速電極の第１の電極部２Ａと第２の電極
部２Ｂとの接合構造は任意である。例えば、図１に示す
ように第２の電極部２Ｂを第１の電極部２Ａの内フラン
ジ２ｃに当接させて、第２の電極部２Ｂの外周部を第１
の電極２Ａの内フランジ２ｃの内周寄りの部分に溶接等
により接合するようにしてもよく、図２（Ａ）に示すよ
うに、第１の電極部２Ａの内フランジ２ｃの周辺部の肉
厚を薄くすることにより環状の段部２c1を形成して、該
段部２c1に第２の電極部２Ｂの外周寄りの部分を嵌合さ
せて位置決めした状態で、第２の電極部２Ｂの外周部を
第１の電極部の内フランジ２ｃに溶接するようにしても
よい。

【００２２】第２の電極部２Ｂを第１の電極部２Ａに接
合する手段は溶接に限られるものではなく、例えば図２
（Ｂ）に示すように、リベット７を用いて第２の電極２
Ｂの外周寄りの部分を第１の電極部２Ａの内フランジ２
ｃに接合するようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加速電
極を複雑な形状を有する第１の電極部と、平板状の第２
の電極部とに分けて、複雑な形状を有する第１の電極部
を加工性が良好な導電材料により形成するようにしたの
で、加工に要する手間を少なくしてコストの低減を図る
ことができる。

【００２４】また本発明では、一次電子の衝突の頻度が
高い第２の電極部を、二次電子の放出量が少ない導電材
料により形成するため、加速電極全体を二次電子放出量
が少ない導電材料により形成する場合と同様に、二次電
子の発生量を少なくすることができる。

【００２５】更に本発明では、絶縁環に接合される外フ
ランジが形成される部分を絞り加工が容易な金属により
形成するため、外フランジの平面度を高くして絶縁環と
の接着を容易にすることができ、加速管の組立を容易に
行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる加速管の構成例の要部を示した
断面図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明で用いる
加速電極の第１の電極部と第２の電極部との接続構造の
異なる例を示した要部の断面図である。

【図３】従来の加速管の構造を示した断面図である。

【符号の説明】

１ 加速管 ２ 加速電極 ２Ａ 第１の電極部 ２Ｂ 第２の電極部 ２ａ 傾斜板部 ２ｂ 外フランジ ２ｃ 内フランジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の加速電極を絶縁環を介して並べて
   積層した構造を有するイオン加速器用加速管において、 前記加速電極は、軸線方向の一方の側に向って次第に径
   が小さくなるように傾斜したすり鉢状の傾斜板部と該傾
   斜板部の外周側に形成された外フランジと前記傾斜板部
   の内周側に形成された内フランジとを一体に有する第１
   の電極部と、中央にビーム透過孔を有し、外周部が前記
   第１の電極部の内フランジに接続された円板状の第２の
   電極部とからなっていて、前記第１の電極部の外フラン
   ジが前記絶縁環に接合され、 前記第１の電極部は絞り加工の加工性が良好な金属から
   なり、 前記第２の電極部は、イオンビーム衝突時の二次電子放
   出量が少ない導電材料からなっていることを特徴とする
   イオン加速器用加速管。