JPH10340799A - 高周波加速空胴の製造方法 - Google Patents
高周波加速空胴の製造方法Info
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- JPH10340799A JPH10340799A JP14783897A JP14783897A JPH10340799A JP H10340799 A JPH10340799 A JP H10340799A JP 14783897 A JP14783897 A JP 14783897A JP 14783897 A JP14783897 A JP 14783897A JP H10340799 A JPH10340799 A JP H10340799A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】空胴内表面に沿った冷却用溝を加工し、冷却水
路の伝熱を良く、しかも品質的に安定かすることにあ
る。 【解決手段】ビーム軸方向に複数に分割された胴部１
ａ，１ｂ，１ｃを接合して一体化した空胴本体１の空胴
内に高周波電力を入力して電界を発生させ、この電界に
より荷電粒子を加速させる高周波加速空胴の製造方法に
おいて、複数に分割された胴部１ａ，１ｂ，１ｃは無酸
素銅等の導電性金属からなり、これら各胴部の接合面間
に母材と異なった粗製、組織をもった銀箔８をインサー
ト材として挿入し、拡散接合により一体化して空胴本体
１を製作する。
路の伝熱を良く、しかも品質的に安定かすることにあ
る。 【解決手段】ビーム軸方向に複数に分割された胴部１
ａ，１ｂ，１ｃを接合して一体化した空胴本体１の空胴
内に高周波電力を入力して電界を発生させ、この電界に
より荷電粒子を加速させる高周波加速空胴の製造方法に
おいて、複数に分割された胴部１ａ，１ｂ，１ｃは無酸
素銅等の導電性金属からなり、これら各胴部の接合面間
に母材と異なった粗製、組織をもった銀箔８をインサー
ト材として挿入し、拡散接合により一体化して空胴本体
１を製作する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は粒子加速器におい
て、例えばＬＳＩ製造工程におけるＸ線リソグラフィー
に使用するため、電子、陽電子などの荷電粒子を加速す
るために用いられる高周波加速空胴の製造方法に関す
る。
て、例えばＬＳＩ製造工程におけるＸ線リソグラフィー
に使用するため、電子、陽電子などの荷電粒子を加速す
るために用いられる高周波加速空胴の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】荷電粒子ビーム装置は荷電粒子蓄積リン
グを有し、この荷電粒子蓄積リングは電子、陽電子など
の荷電粒子ビームを蓄積する荷電粒子蓄積装置として機
能するものである。
グを有し、この荷電粒子蓄積リングは電子、陽電子など
の荷電粒子ビームを蓄積する荷電粒子蓄積装置として機
能するものである。
【０００３】図７は、かかる荷電粒子ビーム装置の構成
例を示すもので、２１は荷電粒子ビーム入射器、２２は
荷電粒子蓄積リングである。この荷電粒子蓄積リング２
２は、荷電粒子ビーム入射器２１からのビームをリング
内に入射するインフレクタ２３、リング内に入射された
ビームの軌道を偏向する偏向電磁石２４、ビームを集
束、あるいはビーム軌道を調整する軌道調整用電磁石と
して設けられた四極電磁石２５並びにバンプ電磁石２
６、これらの電磁石により集束あるいは軌道調整された
ビームを加速する高周波加速空胴２７から構成されてい
る。
例を示すもので、２１は荷電粒子ビーム入射器、２２は
荷電粒子蓄積リングである。この荷電粒子蓄積リング２
２は、荷電粒子ビーム入射器２１からのビームをリング
内に入射するインフレクタ２３、リング内に入射された
ビームの軌道を偏向する偏向電磁石２４、ビームを集
束、あるいはビーム軌道を調整する軌道調整用電磁石と
して設けられた四極電磁石２５並びにバンプ電磁石２
６、これらの電磁石により集束あるいは軌道調整された
ビームを加速する高周波加速空胴２７から構成されてい
る。
【０００４】このような構成の荷電粒子ビーム装置にお
いて、荷電粒子蓄積リング２２に蓄積される荷電粒子ビ
ームは、入射用予備加速器である荷電粒子ビーム入射器
２１で所定のエネルギーに加速された後、荷電粒子ビー
ム輸送部を経てインフレクタ２３から荷電粒子蓄積リン
グ２２に入射される。
いて、荷電粒子蓄積リング２２に蓄積される荷電粒子ビ
ームは、入射用予備加速器である荷電粒子ビーム入射器
２１で所定のエネルギーに加速された後、荷電粒子ビー
ム輸送部を経てインフレクタ２３から荷電粒子蓄積リン
グ２２に入射される。
【０００５】この荷電粒子蓄積リング２２に入射された
ビームは偏向電磁石２４により偏向される一方、軌道調
整用電磁石２５，２６により収束あるいはビーム軌道が
調整され、高周波加速空胴２７により加速され、荷電粒
子蓄積リング内に形成される真空ダクト内を周回してい
る。この場合、高周波加速空胴２７は高周波電力を荷電
粒子に供給するものであり、高周波加速空胴２７内では
荷電粒子の速度に同期した数十ＭＨｚから数十ＧＨｚ程
度の高周波の高電界により発生し、荷電粒子はこの高周
波電界により電力が供給される。
ビームは偏向電磁石２４により偏向される一方、軌道調
整用電磁石２５，２６により収束あるいはビーム軌道が
調整され、高周波加速空胴２７により加速され、荷電粒
子蓄積リング内に形成される真空ダクト内を周回してい
る。この場合、高周波加速空胴２７は高周波電力を荷電
粒子に供給するものであり、高周波加速空胴２７内では
荷電粒子の速度に同期した数十ＭＨｚから数十ＧＨｚ程
度の高周波の高電界により発生し、荷電粒子はこの高周
波電界により電力が供給される。
【０００６】ところで、このような荷電粒子ビーム装置
の荷電粒子蓄積リングに設置されている従来の高周波加
熱空胴としては、図６に示すような構成のものがある。
図６において、１は円筒状の空胴本体で、この空胴本体
１はビーム軸方向に３分割された胴部１ａ，１ｂ，１ｃ
を接合して一体的に構成したものである。また、２はこ
の空胴本体１の外周に設けられた共振周波数の調整のた
めのチューナー用ポート、３は空胴本体１の外周面側か
ら高周波電力を空胴内に供給するための入力カプラーポ
ート、４は空胴本体１の両端面側の中心部に設けられた
ビームポートである。
の荷電粒子蓄積リングに設置されている従来の高周波加
熱空胴としては、図６に示すような構成のものがある。
図６において、１は円筒状の空胴本体で、この空胴本体
１はビーム軸方向に３分割された胴部１ａ，１ｂ，１ｃ
を接合して一体的に構成したものである。また、２はこ
の空胴本体１の外周に設けられた共振周波数の調整のた
めのチューナー用ポート、３は空胴本体１の外周面側か
ら高周波電力を空胴内に供給するための入力カプラーポ
ート、４は空胴本体１の両端面側の中心部に設けられた
ビームポートである。
【０００７】ここで、空胴本体１を構成する胴部１ａ，
１ｂ，１ｃは電気伝導度、熱伝導度の良い例えば無酸素
銅からなり、内部は超高真空に保持される。また、空胴
表面は表皮効果により金属表面の数マイクロオーダの非
常に薄い層を流れる高周波電流をスムーズに流し、電気
抵抗値の上昇を抑えるため、３Ｓ以下に仕上げ加工がな
されている。
１ｂ，１ｃは電気伝導度、熱伝導度の良い例えば無酸素
銅からなり、内部は超高真空に保持される。また、空胴
表面は表皮効果により金属表面の数マイクロオーダの非
常に薄い層を流れる高周波電流をスムーズに流し、電気
抵抗値の上昇を抑えるため、３Ｓ以下に仕上げ加工がな
されている。
【０００８】一方、高周波加速空胴に大電力を供給する
ため、空胴内に高電界が生じ、特にビーム軸上の電界を
高めるために空胴本体１の両端面にノーズ状の突起を設
けた構造にしている。このため、電界が中心に集中する
ため、ノーズコーン部に電界が集中し、高周波電力によ
る発熱密度が高くなる。また、空胴中央部の内周面も大
きいため、かなりの発熱量が生じる。このため、この発
熱による温度上昇を防ぐには空胴本体１を冷却する必要
があることから、胴部１ａ，１ｃのビーム軸方向側の面
に複数の冷却水路５が設けられている。この場合、胴部
１ａ，１ｃの軸方側端面に水路５を形成するための蓋６
が設けられる。
ため、空胴内に高電界が生じ、特にビーム軸上の電界を
高めるために空胴本体１の両端面にノーズ状の突起を設
けた構造にしている。このため、電界が中心に集中する
ため、ノーズコーン部に電界が集中し、高周波電力によ
る発熱密度が高くなる。また、空胴中央部の内周面も大
きいため、かなりの発熱量が生じる。このため、この発
熱による温度上昇を防ぐには空胴本体１を冷却する必要
があることから、胴部１ａ，１ｃのビーム軸方向側の面
に複数の冷却水路５が設けられている。この場合、胴部
１ａ，１ｃの軸方側端面に水路５を形成するための蓋６
が設けられる。
【０００９】ところで、このような構成の高周波加速空
胴を製作するには、空胴本体１を３分割した無酸素胴か
らなる胴部１ａ，１ｂ，１ｃの各々を内面加工し、次い
でその外周面及び側面に冷却水路用溝を加工し、その溝
形成面側に無酸素銅板からなる蓋６をロー付け、あるい
は電子ビーム溶接（以下ＥＢ溶接）で接合し、しかる後
各胴部１ａ，１ｂ，１ｃの接合面７を同様にロー付け、
あるいはＥＢ溶接にて接合している。
胴を製作するには、空胴本体１を３分割した無酸素胴か
らなる胴部１ａ，１ｂ，１ｃの各々を内面加工し、次い
でその外周面及び側面に冷却水路用溝を加工し、その溝
形成面側に無酸素銅板からなる蓋６をロー付け、あるい
は電子ビーム溶接（以下ＥＢ溶接）で接合し、しかる後
各胴部１ａ，１ｂ，１ｃの接合面７を同様にロー付け、
あるいはＥＢ溶接にて接合している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法で高周波加速空胴を製作した場合、各胴部相互間及び
水路を形成するための蓋と胴部の外周面及び側面とをロ
ー付けによりそれぞれ接合しているので、その接合部の
強度はロー材の強度に依存し、十分な強度が得られない
ことがあり、また接合面の全面に渡って一様な接合がな
されないこともあり、従って十分な気密性、水密性を得
ることは困難である。
法で高周波加速空胴を製作した場合、各胴部相互間及び
水路を形成するための蓋と胴部の外周面及び側面とをロ
ー付けによりそれぞれ接合しているので、その接合部の
強度はロー材の強度に依存し、十分な強度が得られない
ことがあり、また接合面の全面に渡って一様な接合がな
されないこともあり、従って十分な気密性、水密性を得
ることは困難である。
【００１１】一方、ＥＢ溶接で接合した場合、溶接の局
所的な入熱により溶接歪みが生じ、内面の仕上げ加工面
に変形が生じると空胴の性能に影響がでる可能性があ
る。このようなことから従来の高周波加速空胴の製造方
法では品質的に十分なものを得ることは困難であった。
所的な入熱により溶接歪みが生じ、内面の仕上げ加工面
に変形が生じると空胴の性能に影響がでる可能性があ
る。このようなことから従来の高周波加速空胴の製造方
法では品質的に十分なものを得ることは困難であった。
【００１２】本発明は上記のような事情に鑑みなされた
もので、空胴内表面に沿った冷却用溝を加工し、冷却水
路の伝熱を良く、しかも品質的に安定した高周波加速空
胴の製造方法を提供することを目的とする。
もので、空胴内表面に沿った冷却用溝を加工し、冷却水
路の伝熱を良く、しかも品質的に安定した高周波加速空
胴の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような方法により高周波加速空胴を製
造するものである。請求項１に対応する発明は、ビーム
軸方向に複数に分割された胴部を接合して一体化した空
胴本体の空胴内に高周波電力を入力して電界を発生さ
せ、この電界により荷電粒子を加速させる高周波加速空
胴の製造方法において、前記複数に分割された胴部は無
酸素銅等の導電性金属からなり、これら各胴部の接合面
間に銀等母材と異なった粗製、組織をもった金属をイン
サート材として挿入し、拡散接合により一体化して空胴
本体を製作する。
成するため、次のような方法により高周波加速空胴を製
造するものである。請求項１に対応する発明は、ビーム
軸方向に複数に分割された胴部を接合して一体化した空
胴本体の空胴内に高周波電力を入力して電界を発生さ
せ、この電界により荷電粒子を加速させる高周波加速空
胴の製造方法において、前記複数に分割された胴部は無
酸素銅等の導電性金属からなり、これら各胴部の接合面
間に銀等母材と異なった粗製、組織をもった金属をイン
サート材として挿入し、拡散接合により一体化して空胴
本体を製作する。
【００１４】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の高周波加速空胴の製造方法において、拡散
接合条件はインサート材として銀箔厚さ１０〜３０μm
、接合温度７８０〜８７０℃で接合時間３０分〜１．
５時間、接合面圧１００〜５００ｇ／cm2 、接合面精度
３．２Ｓ以下、平坦度０．０２以下とする。
応する発明の高周波加速空胴の製造方法において、拡散
接合条件はインサート材として銀箔厚さ１０〜３０μm
、接合温度７８０〜８７０℃で接合時間３０分〜１．
５時間、接合面圧１００〜５００ｇ／cm2 、接合面精度
３．２Ｓ以下、平坦度０．０２以下とする。
【００１５】請求項３に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の高周波加速空胴の製造方法において、拡散
接合条件はインサート材として銀箔厚さ１０〜３０μm
、接合温度７８０〜８２０℃で接合時間３０分〜５．
５時間、接合面圧１００〜５００ｇ／cm2 、接合面精度
３．２Ｓ以下、平坦度０．０２以下とする。
応する発明の高周波加速空胴の製造方法において、拡散
接合条件はインサート材として銀箔厚さ１０〜３０μm
、接合温度７８０〜８２０℃で接合時間３０分〜５．
５時間、接合面圧１００〜５００ｇ／cm2 、接合面精度
３．２Ｓ以下、平坦度０．０２以下とする。
【００１６】請求項４に対応する発明は、ビーム軸方向
に複数に分割された胴部を接合して一体化した空胴本体
の空胴内に高周波電力を入力して電界を発生させ、この
電界により荷電粒子を加速させる高周波加速空胴の製造
方法において、前記複数に分割された胴部は無酸素銅等
の導電性金属からなり、これら各胴部の接合面間に銀等
母材と異なった粗製、組織をもった金属をインサート材
として挿入した状態で、前記各胴部の両端部をステンレ
ス製のフランジ形状の治具で挟んで、複数本のステンレ
ス製ボルトにて締付け固着した後、拡散接合条件とし
て、インサート材を銀箔厚さ１０〜３０μm 、接合温度
７８０〜８７０℃で接合時間３０分〜１．５時間、接合
面圧１００〜５００ｇ／cm2 、接合面精度３．２Ｓ以
下、平坦度０．０２以下で拡散接合により一体化する。
に複数に分割された胴部を接合して一体化した空胴本体
の空胴内に高周波電力を入力して電界を発生させ、この
電界により荷電粒子を加速させる高周波加速空胴の製造
方法において、前記複数に分割された胴部は無酸素銅等
の導電性金属からなり、これら各胴部の接合面間に銀等
母材と異なった粗製、組織をもった金属をインサート材
として挿入した状態で、前記各胴部の両端部をステンレ
ス製のフランジ形状の治具で挟んで、複数本のステンレ
ス製ボルトにて締付け固着した後、拡散接合条件とし
て、インサート材を銀箔厚さ１０〜３０μm 、接合温度
７８０〜８７０℃で接合時間３０分〜１．５時間、接合
面圧１００〜５００ｇ／cm2 、接合面精度３．２Ｓ以
下、平坦度０．０２以下で拡散接合により一体化する。
【００１７】請求項５に対応する発明は、ビーム軸方向
に複数に分割された胴部を接合して一体化した空胴本体
の空胴内に高周波電力を入力して電界を発生させ、この
電界により荷電粒子を加速させる高周波加速空胴の製造
方法において、前記複数に分割された胴部は無酸素銅等
の導電性金属からなり、これら各胴部の接合面間に銀等
母材と異なった粗製、組織をもった金属をインサート材
として挿入した状態で、前記各銅部の両端部をステンレ
ス製のフランジ形状の治具で挟んで、複数本のステンレ
ス製ボルトにて締付け固着した後、拡散接合条件とし
て、インサート材を銀箔厚さ１０〜３０μm 、接合温度
７８０〜８２０℃で接合時間３０分〜５．５時間、接合
面圧１００〜５００ｇ／cm2 、接合面精度３．２Ｓ以
下、平坦度０．０２以下で拡散接合により一体化する。
に複数に分割された胴部を接合して一体化した空胴本体
の空胴内に高周波電力を入力して電界を発生させ、この
電界により荷電粒子を加速させる高周波加速空胴の製造
方法において、前記複数に分割された胴部は無酸素銅等
の導電性金属からなり、これら各胴部の接合面間に銀等
母材と異なった粗製、組織をもった金属をインサート材
として挿入した状態で、前記各銅部の両端部をステンレ
ス製のフランジ形状の治具で挟んで、複数本のステンレ
ス製ボルトにて締付け固着した後、拡散接合条件とし
て、インサート材を銀箔厚さ１０〜３０μm 、接合温度
７８０〜８２０℃で接合時間３０分〜５．５時間、接合
面圧１００〜５００ｇ／cm2 、接合面精度３．２Ｓ以
下、平坦度０．０２以下で拡散接合により一体化する。
【００１８】従って、上記請求項１乃至請求項５に対応
する発明にあっては、被接合体の銅と銅との接合面の間
に銀箔等の金属を挿入し、真空あるいは不活性ガスの保
護雰囲気で被接合体の銅を合わせ、その接合界面近傍を
被接合体の融点以下の温度に加熱し、被接合体に変形を
与えない圧力を接合面に加え、被接合物が一体化するま
で上記状態を保たせて拡散接合により一体化させている
ので、接合面に十分な強度を得ることができ、接合面の
全面に渡って一様な接合がなされ、また接合体に変形を
与えることなく、十分な気密性、水密性を得ることがで
き、品質的に優れたものとなし得る。
する発明にあっては、被接合体の銅と銅との接合面の間
に銀箔等の金属を挿入し、真空あるいは不活性ガスの保
護雰囲気で被接合体の銅を合わせ、その接合界面近傍を
被接合体の融点以下の温度に加熱し、被接合体に変形を
与えない圧力を接合面に加え、被接合物が一体化するま
で上記状態を保たせて拡散接合により一体化させている
ので、接合面に十分な強度を得ることができ、接合面の
全面に渡って一様な接合がなされ、また接合体に変形を
与えることなく、十分な気密性、水密性を得ることがで
き、品質的に優れたものとなし得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による高周波加速空胴
の製造方法を説明するための実施の形態を示す構成図、
図２は図１の“Ｘ”部を詳細に示す拡大図であり、図５
と同一部品には同一符号を付して示す。
参照して説明する。図１は本発明による高周波加速空胴
の製造方法を説明するための実施の形態を示す構成図、
図２は図１の“Ｘ”部を詳細に示す拡大図であり、図５
と同一部品には同一符号を付して示す。
【００２０】図１及び図２において、１は円筒状の空胴
本体で、この空胴本体１はビーム軸方向に３分割された
胴部１ａ，１ｂ，１ｃを接合して一体的に構成したもの
である。また、２は空胴本体１の外周に設けられた共振
周波数の調整のためのチューナー用ポート、３は空胴本
体１の外周面側から高周波電力を空胴内に供給するため
の入力カプラーポート、４は空胴本体１のビーム軸方向
の両端面側の中央部に設けられたビームラインを通すた
めのビームポートである。
本体で、この空胴本体１はビーム軸方向に３分割された
胴部１ａ，１ｂ，１ｃを接合して一体的に構成したもの
である。また、２は空胴本体１の外周に設けられた共振
周波数の調整のためのチューナー用ポート、３は空胴本
体１の外周面側から高周波電力を空胴内に供給するため
の入力カプラーポート、４は空胴本体１のビーム軸方向
の両端面側の中央部に設けられたビームラインを通すた
めのビームポートである。
【００２１】ここで、高周波加速空胴の製造方法につい
て述べるに、空胴本体１の中間の胴部１ｂは１つの無酸
素銅の単体から構成され、この胴部１ｂの外周面側にカ
プラーを取付けるためのカプラポート３及びチューナー
を取付けるためのチューナー用ポート２がロー付け等に
より接合される。
て述べるに、空胴本体１の中間の胴部１ｂは１つの無酸
素銅の単体から構成され、この胴部１ｂの外周面側にカ
プラーを取付けるためのカプラポート３及びチューナー
を取付けるためのチューナー用ポート２がロー付け等に
より接合される。
【００２２】一方、空胴本体１の胴部１ｂの両側の胴部
１ａ，１ｃは、胴部１ｂ側の外径よりもビーム軸方向の
両端面側の外径を小さくして段差部を形成した無酸素銅
の円板とこの円板の端面に密に接触させた状態で段差部
に嵌込まれた蓋６からなり、この無酸素銅の円板の端面
側と段差部の存する外周面側に冷却水用溝５ａがそれぞ
れ加工される。この場合、冷却水用溝５ａの加工は空胴
内面の最終形状と発熱分布を考慮し、内面近傍に水路５
が設けられ、この水路５の位置に対応して出入口の水路
５が加工される。その後、円板と蓋６は拡散接合により
一体化され、１つの無酸素銅の単体として構成される。
このような水路を形成することにより、冷却効率を高め
ることができる。
１ａ，１ｃは、胴部１ｂ側の外径よりもビーム軸方向の
両端面側の外径を小さくして段差部を形成した無酸素銅
の円板とこの円板の端面に密に接触させた状態で段差部
に嵌込まれた蓋６からなり、この無酸素銅の円板の端面
側と段差部の存する外周面側に冷却水用溝５ａがそれぞ
れ加工される。この場合、冷却水用溝５ａの加工は空胴
内面の最終形状と発熱分布を考慮し、内面近傍に水路５
が設けられ、この水路５の位置に対応して出入口の水路
５が加工される。その後、円板と蓋６は拡散接合により
一体化され、１つの無酸素銅の単体として構成される。
このような水路を形成することにより、冷却効率を高め
ることができる。
【００２３】ここで、拡散接合を行う場合の具体的な条
件について述べると、まず拡散接合の信頼性を向上させ
るために適切な接合温度、保持時間、面圧を決める。決
定条件として供試ＴＰφ５０mm、ｔ１５mmの無酸素銅板
を製作し、接合表面粗さ３．２Ｓ、平坦度０．０２で加
工し、インサート材として母材と異なった組成、組織を
持った金属、ここでは例えば銀箔８とし、この銀箔８を
挟んで２枚の無酸素銅板を接合した。
件について述べると、まず拡散接合の信頼性を向上させ
るために適切な接合温度、保持時間、面圧を決める。決
定条件として供試ＴＰφ５０mm、ｔ１５mmの無酸素銅板
を製作し、接合表面粗さ３．２Ｓ、平坦度０．０２で加
工し、インサート材として母材と異なった組成、組織を
持った金属、ここでは例えば銀箔８とし、この銀箔８を
挟んで２枚の無酸素銅板を接合した。
【００２４】この場合、銀箔の厚みは１０μ、２０μ、
３０μm に対し、図３に示すような諸条件において、８
００℃、８３０℃、８５０℃の各温度にて保持時間、面
圧をパラメータとして接合を行い、接合断面のミクロ組
織分析を行った。
３０μm に対し、図３に示すような諸条件において、８
００℃、８３０℃、８５０℃の各温度にて保持時間、面
圧をパラメータとして接合を行い、接合断面のミクロ組
織分析を行った。
【００２５】図４はその結果を示すものである。図４に
おいて、白三角はＡｇ−Ｃｕ共晶層残存、黒三角はＡｇ
−Ｃｕ共晶層残存出点ボイド多数有り、黒丸はＡｇ層の
消失で点ボイド多数有り、＊はＡｇ層の消失で線上ボイ
ド有りである。
おいて、白三角はＡｇ−Ｃｕ共晶層残存、黒三角はＡｇ
−Ｃｕ共晶層残存出点ボイド多数有り、黒丸はＡｇ層の
消失で点ボイド多数有り、＊はＡｇ層の消失で線上ボイ
ド有りである。
【００２６】このような接合断面のミクロ組織分析結果
からも分かるように、高温あるいは高面圧になるに従い
Ａｇ層が消失し、ボイドの発生の割合が多くなってい
る。また、ボイドが発生するとボイドが線上につながっ
た場合、リークの発生原因となる。
からも分かるように、高温あるいは高面圧になるに従い
Ａｇ層が消失し、ボイドの発生の割合が多くなってい
る。また、ボイドが発生するとボイドが線上につながっ
た場合、リークの発生原因となる。
【００２７】また、一様にＡｇ−Ｃｕ共晶層が残存して
おり、ボイドの発生が見られず良好な接合がなされてい
る接合条件は、（１）接合温度８００〜８５０℃、接合
保持時間１Ｈ、面圧１００〜５００ｇ／cm2 、（２）接
合温度８００℃、接合保持時間１Ｈ〜５Ｈ、面圧１００
〜５００ｇ／cm2 である。
おり、ボイドの発生が見られず良好な接合がなされてい
る接合条件は、（１）接合温度８００〜８５０℃、接合
保持時間１Ｈ、面圧１００〜５００ｇ／cm2 、（２）接
合温度８００℃、接合保持時間１Ｈ〜５Ｈ、面圧１００
〜５００ｇ／cm2 である。
【００２８】一方、上記した条件を外れると面圧にかか
わらずＡｇ−Ｃｕ共晶層が残存しているが、点状のボイ
ドが多数発生している。また、接合保持時間が２０Ｈに
なると接合温度、面圧にかかわらずＡｇ−Ｃｕ共晶層が
消失し、ボイドが線状につながっている。
わらずＡｇ−Ｃｕ共晶層が残存しているが、点状のボイ
ドが多数発生している。また、接合保持時間が２０Ｈに
なると接合温度、面圧にかかわらずＡｇ−Ｃｕ共晶層が
消失し、ボイドが線状につながっている。
【００２９】これは銀箔の厚み１０〜３０μm の範囲に
おいて同じ傾向となった。また、先の良好な接合温度８
００〜８５０℃で保持時間１Ｈを保持すると被加熱物よ
り炉のセッティング温度を高めに設定することから、最
高温度が＋１０〜２０℃、つまり８６０〜８７０℃とな
り、Ａｇ−Ｃｕ共晶温度は７８０℃であるから、接合温
度の条件として８７０〜８８０℃、保持時間０．５〜
１．５Ｈの範囲がある。同様に接合温度８００℃で保持
時間１〜５Ｈを保持すると接合温度７８０〜８２０℃、
保持時間０．５〜５．５Ｈの範囲がある。
おいて同じ傾向となった。また、先の良好な接合温度８
００〜８５０℃で保持時間１Ｈを保持すると被加熱物よ
り炉のセッティング温度を高めに設定することから、最
高温度が＋１０〜２０℃、つまり８６０〜８７０℃とな
り、Ａｇ−Ｃｕ共晶温度は７８０℃であるから、接合温
度の条件として８７０〜８８０℃、保持時間０．５〜
１．５Ｈの範囲がある。同様に接合温度８００℃で保持
時間１〜５Ｈを保持すると接合温度７８０〜８２０℃、
保持時間０．５〜５．５Ｈの範囲がある。
【００３０】結果として接合面にＡｇ−Ｃｕ共晶層を残
存させ、ボイドを発生させない条件が良好な接合条件で
ある。従って、この空胴に適用する拡散接合の条件とし
て、インサート金属の銀箔８の厚さ１０〜３０μm を挿
入し、真空あるいは不活性ガスの保護雰囲気で被接合体
の銅を合せ、その接合界面近傍を被接合体の融点以下の
接合温度７８０〜８７０℃、接合時間３０分〜１．５時
間加熱し、被接合体に変形を与えない圧力１００ｇ〜５
００／cm2 を接合面に加え、接合面精度３．２Ｓ以下、
平坦度０．０２以下とする。
存させ、ボイドを発生させない条件が良好な接合条件で
ある。従って、この空胴に適用する拡散接合の条件とし
て、インサート金属の銀箔８の厚さ１０〜３０μm を挿
入し、真空あるいは不活性ガスの保護雰囲気で被接合体
の銅を合せ、その接合界面近傍を被接合体の融点以下の
接合温度７８０〜８７０℃、接合時間３０分〜１．５時
間加熱し、被接合体に変形を与えない圧力１００ｇ〜５
００／cm2 を接合面に加え、接合面精度３．２Ｓ以下、
平坦度０．０２以下とする。
【００３１】上記拡散接合の条件として、インサート金
属の銀箔８の厚さ１０〜３０μm を挿入し、真空あるい
は不活性ガスの保護雰囲気で被接合体の銅を合せ、その
接合界面近傍を被接合体の融点以下の接合温度７８０〜
８２０℃、接合時間３０分〜５．５時間加熱し、被接合
体に変形を与えない圧力１００ｇ〜５００／cm2 を接合
面に加え、接合面精度３．２Ｓ以下、平坦度０．０２以
下としても良い。
属の銀箔８の厚さ１０〜３０μm を挿入し、真空あるい
は不活性ガスの保護雰囲気で被接合体の銅を合せ、その
接合界面近傍を被接合体の融点以下の接合温度７８０〜
８２０℃、接合時間３０分〜５．５時間加熱し、被接合
体に変形を与えない圧力１００ｇ〜５００／cm2 を接合
面に加え、接合面精度３．２Ｓ以下、平坦度０．０２以
下としても良い。
【００３２】以上のような最適条件を満たすことで接合
面に十分な強度を得ることができ、接合面の全面に渡っ
て一様な接合がされ、また接合体に変形を与えることな
く、従って十分な気密性、水密性を得ることができ、品
質的に優れた高周波加速空胴を製造することができる。
面に十分な強度を得ることができ、接合面の全面に渡っ
て一様な接合がされ、また接合体に変形を与えることな
く、従って十分な気密性、水密性を得ることができ、品
質的に優れた高周波加速空胴を製造することができる。
【００３３】図５は本発明の第２の実施の形態を示すも
ので、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる点について述べる。本発明の第
２の実施の形態では、熱歪み等により各胴部に変形が生
じても常に密着性を持たせため、図５（ａ），（ｂ）に
示すようにより僅かに熱膨脹率の小さい特性を持つステ
ンレス製にて被加熱物である加速空胴本体１全体に均等
に面圧をかけ、且つ変形を生じないように剛性を持たせ
たステンレスフランジ治具１１ａ，１１ｂにて加速空胴
本体１のビーム軸方向両端面を挟み、数本のステンレス
製ボルト１２にて締め付けた後、上記接合条件にて固着
させるものである。これにより、各胴部の接合面の加工
精度が悪く、接合面にある程度のギャップが生じていて
も常に一定の面圧を接合面に加えることができる。この
場合においても、接合面間に図２に示すようにインサー
ト材として母材と異なった組成、組織を持った金属、こ
こでは例えば銀箔８を挿入して接合される。
ので、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる点について述べる。本発明の第
２の実施の形態では、熱歪み等により各胴部に変形が生
じても常に密着性を持たせため、図５（ａ），（ｂ）に
示すようにより僅かに熱膨脹率の小さい特性を持つステ
ンレス製にて被加熱物である加速空胴本体１全体に均等
に面圧をかけ、且つ変形を生じないように剛性を持たせ
たステンレスフランジ治具１１ａ，１１ｂにて加速空胴
本体１のビーム軸方向両端面を挟み、数本のステンレス
製ボルト１２にて締め付けた後、上記接合条件にて固着
させるものである。これにより、各胴部の接合面の加工
精度が悪く、接合面にある程度のギャップが生じていて
も常に一定の面圧を接合面に加えることができる。この
場合においても、接合面間に図２に示すようにインサー
ト材として母材と異なった組成、組織を持った金属、こ
こでは例えば銀箔８を挿入して接合される。
【００３４】このようにして接合された胴部１ａあるい
は胴部１ｃは空胴の構造に対応して内面及び外面が加工
され、その後ビームポートを設け、仕上げ加工として内
面を３Ｓ以下に鏡面加工される。胴部１ｂと胴部１ａ、
胴部１ｃとを前述した条件にて再度拡散接合にて一体と
し、１つの高周波加速空胴を製造する。
は胴部１ｃは空胴の構造に対応して内面及び外面が加工
され、その後ビームポートを設け、仕上げ加工として内
面を３Ｓ以下に鏡面加工される。胴部１ｂと胴部１ａ、
胴部１ｃとを前述した条件にて再度拡散接合にて一体と
し、１つの高周波加速空胴を製造する。
【００３５】このように最適条件を満たすことで各胴部
の接合面に十分な強度を得ることができると共に、接合
面の全面に渡って一様に接合され、また各胴部に変形を
与えることなく、従って十分な気密性、水密性を得るこ
とができ、品質的に優れた高周波加速空胴を製造するこ
とができる。
の接合面に十分な強度を得ることができると共に、接合
面の全面に渡って一様に接合され、また各胴部に変形を
与えることなく、従って十分な気密性、水密性を得るこ
とができ、品質的に優れた高周波加速空胴を製造するこ
とができる。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、高周
波加速空胴は空胴を複数個の分割構造とし、水路用溝を
加工及び接合面の仕上げ加工を行った後、銀箔を挿入し
て拡散接合にて一体とし、最適条件を満たすことで接合
面に十分な強度を得ることができ、接合面の全面に渡っ
て一様な接合がなされ、また各胴部に変形を与えること
なく従って十分な気密性、水密性を得ることができる品
質的に優れた高周波加速空胴を提供することができる。
波加速空胴は空胴を複数個の分割構造とし、水路用溝を
加工及び接合面の仕上げ加工を行った後、銀箔を挿入し
て拡散接合にて一体とし、最適条件を満たすことで接合
面に十分な強度を得ることができ、接合面の全面に渡っ
て一様な接合がなされ、また各胴部に変形を与えること
なく従って十分な気密性、水密性を得ることができる品
質的に優れた高周波加速空胴を提供することができる。
【図１】本発明による高周波加速空胴の製造方法を説明
するための第１の実施の形態を示す断面図。
するための第１の実施の形態を示す断面図。
【図２】図１の“Ｘ”部の接合状態を詳細に示す拡大
図。
図。
【図３】同実施の形態において、接合検証条件を説明す
るための図。
るための図。
【図４】同実施の形態における検証結果を示す図。
【図５】本発明の高周波加速空胴の製造方法を説明する
ための第２の実施の形態を示すので、（ａ）はビーム軸
方向端面を示す平面図、（ｂ）は一部を破断して示す正
面図。
ための第２の実施の形態を示すので、（ａ）はビーム軸
方向端面を示す平面図、（ｂ）は一部を破断して示す正
面図。
【図６】従来の高周波加速空胴の製造方法を説明するた
めの構成例を示す断面図。
めの構成例を示す断面図。
【図７】荷電粒子ビーム装置の一例を示す構成図。
１……空胴本体 １ａ，１ｂ，１ｃ……胴部 ２……チューナ用ポート ３……入力カプラポート ４……ビームポート ５……水路 ５ａ……水路溝 ６……蓋 ８……銀箔 １１ａ，１１ｂ……ステンレスフランジ治具 １２……ステンレスボルト。
Claims (5)
- 【請求項１】 ビーム軸方向に複数に分割された胴部を
接合して一体化した空胴本体の空胴内に高周波電力を入
力して電界を発生させ、この電界により荷電粒子を加速
させる高周波加速空胴の製造方法において、 前記複数に分割された胴部は無酸素銅等の導電性金属か
らなり、これら各胴部の接合面間に銀等母材と異なった
粗製、組織をもった金属をインサート材として挿入し、
拡散接合により一体化して空胴本体を製作するようにし
たことを特徴とする高周波加速空胴の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の高周波加速空胴の製造方
法において、拡散接合条件は、インサート材として銀箔
厚さ１０〜３０μm 、接合温度７８０〜８７０℃で接合
時間３０分〜１．５時間、接合面圧１００〜５００ｇ／
cm2 、接合面精度３．２Ｓ以下、平坦度０．０２以下と
することを特徴とする高周波加速空胴の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の高周波加速空胴の製造方
法において、拡散接合条件は、インサート材として銀箔
厚さ１０〜３０μm で接合温度７８０〜８２０℃で接合
時間３０分〜５．５時間、接合面圧１００〜５００ｇ／
cm2 、接合面精度３．２Ｓ以下、平坦度０．０２以下と
することを特徴とする高周波加速空胴の製造方法。 - 【請求項４】 ビーム軸方向に複数に分割された胴部を
接合して一体化した空胴本体の空胴内に高周波電力を入
力して電界を発生させ、この電界により荷電粒子を加速
させる高周波加速空胴の製造方法において、 前記複数に分割された胴部は無酸素銅等の導電性金属か
らなり、これら各胴部の接合面間に銀等母材と異なった
粗製、組織をもった金属をインサート材として挿入した
状態で、前記各胴部の両端部をステンレス製のフランジ
形状の治具で挟んで、複数本のステンレス製ボルトにて
締付け固着した後、拡散接合条件として、インサート材
を銀箔厚さ１０〜３０μm 、接合温度７８０〜８７０℃
で接合時間３０分〜１．５時間、接合面圧１００〜５０
０ｇ／cm2 、接合面精度３．２Ｓ以下、平坦度０．０２
以下で拡散接合により一体化することを特徴とする高周
波加速空胴の製造方法。 - 【請求項５】 ビーム軸方向に複数に分割された胴部を
接合して一体化した空胴本体の空胴内に高周波電力を入
力して電界を発生させ、この電界により荷電粒子を加速
させる高周波加速空胴の製造方法において、 前記複数に分割された胴部は無酸素銅等の導電性金属か
らなり、これら各胴部の接合面間に銀等母材と異なった
粗製、組織をもった金属をインサート材として挿入した
状態で、前記各銅部の両端部をステンレス製のフランジ
形状の治具で挟んで、複数本のステンレス製ボルトにて
締付け固着した後、拡散接合条件として、インサート材
を銀箔厚さ１０〜３０μm 、接合温度７８０〜８２０℃
で接合時間３０分〜５．５時間、接合面圧１００〜５０
０ｇ／cm2 、接合面精度３．２Ｓ以下、平坦度０．０２
以下で拡散接合により一体化することを特徴とする高周
波加速空胴の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14783897A JPH10340799A (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 高周波加速空胴の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14783897A JPH10340799A (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 高周波加速空胴の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10340799A true JPH10340799A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15439402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14783897A Pending JPH10340799A (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 高周波加速空胴の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10340799A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001056307A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-02-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 陽電子再放出顕微鏡及び陽電子ビームを用いた観察方法 |
| JP2021039907A (ja) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | 住友重機械工業株式会社 | キャビティ、及びアース板 |
-
1997
- 1997-06-05 JP JP14783897A patent/JPH10340799A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001056307A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-02-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 陽電子再放出顕微鏡及び陽電子ビームを用いた観察方法 |
| JP2021039907A (ja) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | 住友重機械工業株式会社 | キャビティ、及びアース板 |
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