JPS63193500A - 加速空胴共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粒子加速装置に用いられる加速空胴共振器に関
し、特にサイクロトロンに用いられる加速空胴共振器に
関する。

（従来の技術） サイクロトロンには荷電粒子を直流磁場によって偏向さ
せて回転運動させる偏向装置と、この回転運動に同期し
た高周波加速電界で荷電粒子を加速する加速空胴共振器
が備えられている。即ち。

荷電粒子の回転周波数ｆ。と高周波加速電界の周波数と
の関係をｆ＝ｋｆｏ（ｋは整数）として荷電粒子を加速
している。

ここで第６図に従来の加速空胴共振器を示す。

べ 第３図を参照して、上面及び下面が開口され邂断面長方
形状の筐体（外箱）３の略中央部の壁面には互いに対向
して開口部（図示せず）が形成され。

ており、この一方の開口部をはさむようにして筐体壁に
は一対の加速電極４の一端が取シ付けられ。

この加速電極４は互いに平行に右方向に延在している。

また、他方の開口部をはさむようにして筐体壁には一対
の対向電極５の一端が取シ付けられ。

この対向電極５は所定のギャップをおいて加速電極４と
対向している。そして、加速電極４及び対向電極５で規
定される空間が荷電粒子ビームの通路となる。

加速電極４の上方及び下方には短絡板６が配置されてお
り、この短絡板６の端部は筐体内壁に滑動可能に当接し
て、加速電極４と直角の方向に移動可能である。即ち、
破線矢印で示す方向に移動可能である。

第６図に実線矢印で示すように荷電粒子ビームが通過す
ると、加速電極間に加えられた高周波信号により上記の
通路内に高周波電界を発生させ。

この高周波電界によって荷電粒子を加速している。

ところで、前述のように荷電粒子の回転運動周波数と高
周波加速電界の周波数とは同期していなければならない
。このため、短絡板４を破線矢印で示す方向に移動させ
て、高周波加速電界の周波数を変化させて、荷電粒子の
回転運動周波数に同期させている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、従来の加速空胴共振器では、短絡板を移動さ
せることにより、実質的に空胴共振器の長さく高さ）を
変化させて、これＫよって、高周波加速電界の周波数を
変化させている。ところが。

従来の加速空胴共振器では２周波数が高くなるほど必要
とする電力が大きくなる。即ち９周波数に応じて必要と
する電力が変化し、電力の変化幅が大きく電力もしくは
電圧の制御が困難であると因う問題点がある。

また、高周波加速電界の周波数を下げるためには、加速
空胴共振器自体が長くなってしまうという問題点がある
。

本発明の目的は小型で電圧制御の容易な加速空胴共振器
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、サイクロトロン等の粒子加速装置に用
いられ、筐体と、この筐体内に所定の間隔をおいて配置
され、一端が筐体壁に取付けられて、所定方向に延び、
荷電粒子が通過する通路を規定する一対の加速電極と、
一端が筐体壁に取付けられ、予め定められたギャップを
おいて加速電極と対向して上記の通路を規定する一対の
対向電極とを備える加速空胴共振器において、筐体内で
加速電極と平行に上記の通路の外側に配置され。

筐体壁に一端が当接し、加速電極と直角な方向に移動可
能な所定の厚さを有する一対の可動ブロックを有し、こ
の可動ブロックを駆動することで共振周波数を変化させ
るようにしたことを特徴とする加速空胴共振器が得られ
る。

（実施例） 以下本発明について実施例によって説明する。

まず、第１図を参照して、リングサイクロトロンについ
て概説する。

９０度の角度間隔をおいて、４つの偏向装置２が配置さ
れ、この偏向装置２はリターンヨーク２ａ及びポール（
磁極）２ｂを備えている。また偏向装置２の間には１８
０度の角度間隔をおいて加速空胴共振器１が配置され、
この加速空胴共振器１は後述するように加速電極１ａ、
対向電極ｌｂ、及び可動ブロック１ｃを備えている。そ
して１図示のように、荷電粒子ビームは偏向装置２で偏
向され、加速空胴共振器１で加速されて１周回軌道を周
回する。

ここで、第２図も参照して、加速空胴共振器１について
詳細に説明する。

外箱（筐体）ｌｄの側壁面には互に対向して荷電粒子ビ
ームが出入する開口部（図示せず）が形成されており、
第２図において、左側開口部をはさむようにして開口部
の上側及び下側で外箱１ｄの壁面には一対の加速電極ｉ
７の一端が取り付けられて、この加速電極１ａは互いに
平行に右方に延在している。また、同様に右側開口部を
はさむようにして外箱１ｄの壁面には一対の対向電極１
ｂの一端が取り付けられ、この対向電極１ｂは所定のギ
ャップをおいて加速電極１ａと対向している。そして、
加速電極１ａ及び対向電極１ｂで規定される空間が荷電
粒子ビームの通路となる。

加速電極１ａの上側及び下側には、所定の厚さ（１）を
有する可動ブロック１ｃが配置され、支持軸体１ｅで支
持されている。可動ブロック１ｃの−゛端は外箱内壁面
に摺動可能に当接しておシ、他端は外箱内壁面と所定の
間隔（Ｍ離れている。可動ブロック１ｃは支持軸体１ｅ
を上方及び下方に駆動することによって、破線矢印で示
す方向（加速電極と直角の方向）に移動する。そして、
第３図に示すように、可動ブロック１ｃが２点鎖線で示
す位置にあると、高周波加速電界の周波数（刀は高く。

一方実線で示す位置にあると１周波数（ｊ′）は低くな
る。

荷電粒子を加速する際には、加速電極１ａと対向電極１
ｂとの間に共鳴現象を利用して高周波電界を発生させて
、荷電粒子を加速する。可動ブロック１ｃを上方あるい
は下方へ移動して、荷電粒子の回転周波数と高周波電界
の周波数とを同期させる。この際、加速電極１ａと対向
電極１ｂと可動ブロック１ｃとの間の容量と可動ブロッ
ク１ｃと外箱１ｄとの間のインダクタンスとを利用して
共振回路を構成し、これら容量及びインダクタンスを同
時に変化させている。

即ち、第４図（ａ）に示すように容量及びインダクタン
スが表われるとともに実線矢印で示すように電流が流れ
９等価回路は第４図（ｂ）に示すように並列共振回路と
なシ、可動ブロックを変化させることによって一容量及
びインダクタンスを変化させることができる。

このように、上述の加速空胴共振器では、可動ブロック
を移動させることによって、容量及びインダクタンスを
同時に変化させることができるから、可動ブロックをわ
ずか移動させるだけで高層インダクタンス）を大きく変
化させることができる。

従って、従来に比べて、加速空胴共振器°の高さを小さ
くすることができるとともに可動ブロックのストローク
を小さくできる。

また２本発明の加速空胴共振器では、第５図に示すよう
に広い周波数域にわたって必要とする電力がほぼ一定と
なるから、高周波加速電界の電圧もしくは電界強度を容
易に制御できる。

（発明の効果） 以上説明したように９本発明によれば、従来に比べて小
型の加速空胴共振器が得られ、しかも高周波加速電界の
周波数制御が極めて容易である。

さらに、可動ブロックの一端のみが筐体内壁に当接して
いるから、即ち、接点がそれぞれ片側にのみ設けられて
いるから、従来のように両側に接点を有する場合に比べ
て、接触保持が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はリングサイクロトロンを概略的に示す図、第２
図は第１図のＡ−Ａ線断面において本発明による加速空
胴共振器の一実施例を示す図、第３図は本発明による加
速空胴共振器の可動ブロックの動きを示す図、第４図（
ａ）は本発明による加速空胴共振器の容量とインダクタ
ンスの分布を示す図、第４図価）は第４図（ａ）の等価
回路を示す図、第５図は高周波加速電界の周波数と電力
との関係を示す図、第６図は従来の加速空胴共振器を示
す図である。 １・・・加速空胴共振器、ｌａ・・・加速電極、１ｂ・
・・対向電極、ｌｃ・・・可動ブロック、ｌｄ・・・筐
体（外箱）、１ｅ・・・支持軸体、２・・・偏向装置、
２ａ・・・リターンヨーク、２ｂ・・・ポール（電極）
。 第３図 第４　図（０）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、粒子加速装置に用いられ、筐体と、該筐体内に所定
   の間隔をおいて配置され、一端が前記筐体壁に取付けら
   れて、所定の方向に延び、荷電粒子が通過する通路を規
   定する一対の加速電極と、一端が前記筐体壁に取付けら
   れ、予め定められたギャップをおいて前記加速電極と対
   向して前記通路を規定する対向電極とを備える加速空胴
   共振器において、前記筐体内で前記加速電極と平行に前
   記通路の外側に配置され、前記筐体壁に一端が当接し、
   前記加速電極と直角の方向に移動可能な所定の厚さを有
   する一対の可動ブロックを有し、該可動ブロックを駆動
   することで共振周波数を変化させるようにしたことを特
   徴とする加速空胴共振器。