JP2001015299A - Multiple passing type accelerator, accelerating cavity, and electron beam.x-ray irradiation treating device - Google Patents
Multiple passing type accelerator, accelerating cavity, and electron beam.x-ray irradiation treating deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、加速粒子を加速
空胴内に多重に通過させて高いエネルギーをもった加速
粒子ビームを生成することができる多重通過型加速器、
加速空胴、及びこれらを用いた電子線・X線照射処理装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-pass type accelerator capable of generating an accelerated particle beam having a high energy by passing accelerating particles in an accelerating cavity multiple times.
The present invention relates to an acceleration cavity and an electron beam / X-ray irradiation apparatus using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】図22は、例えば特開平10−4109
9号公報やProceedingsof the Fi
rst Symposium on Accelera
tor and Related Technolog
y for Application 1998,To
kyoに示された従来の多重通過型加速器であり、
(a)は側面断面図、(b)は(a)のX−X線に沿っ
た断面図、(c)は(b)のY−Y線に沿った断面図で
ある。図において、101は内部に加速電極102など
が設置される共振器の筐体である共振器外殻、102は
高周波電圧が印加される加速電極、103は通過する粒
子を加速する加速ギャップ、104は入射粒子である電
子を生成する電子銃、105は電子軌道、106は18
0度偏向磁石、107は加速を終了した加速電子軌道で
ある。108は共振器外殻101と加速電極102とか
ら構成される加速空胴である。109は加速電極102
及び共振器外殻101に開けられた加速粒子の通過孔で
ある。2. Description of the Related Art FIG.
No. 9 and Proceedings of the Fi
rst Symposium on Accelara
tor and Related Technology
y for Application 1998, To
Kyo is a conventional multi-pass accelerator,
(A) is a side sectional view, (b) is a sectional view taken along line XX of (a), and (c) is a sectional view taken along line YY of (b). In the figure, 101 is a resonator outer shell which is a housing of a resonator in which an acceleration electrode 102 and the like are installed, 102 is an acceleration electrode to which a high-frequency voltage is applied, 103 is an acceleration gap for accelerating particles passing therethrough, 104 Is an electron gun for generating electrons as incident particles, 105 is an electron orbit, and 106 is 18
The 0-degree deflection magnet 107 is an accelerated electron trajectory that has finished accelerating. Reference numeral 108 denotes an acceleration cavity including the resonator shell 101 and the acceleration electrode 102. 109 is the accelerating electrode 102
And holes through which the accelerating particles are formed in the outer shell 101 of the resonator.
【0003】次に動作について説明する。電子銃104
で発生した電子は加速空胴108に入射され、通過孔1
09を通って加速ギャップ103にて加速される。この
加速された電子の軌道は加速空胴108の外側に設置さ
れた180度偏向磁石106にて180度進行方向が変
えられ、再び加速空胴108に入射され加速ギャップ1
03に入る。この加速ギャップ103を通過してから再
び加速ギャップ103に入るまでの時間が、加速に用い
られる高周波電場の周期の半分、又はその奇数倍になる
ように、180度偏向磁石106の曲率半径及び対向す
る180度偏向磁石106間(以下、直線部と称する)
の距離を設定しているので、電子は加速ギャップ103
を通過する度に加速され、高いエネルギーにまで加速さ
れる。上記のような加速空胴108の両側あるいは外周
部に偏向機器を備えて、折り返し後の加速電子軌道も加
速空胴108を通過するようにした加速器を特表平2−
503609号公報において多重通過型加速器と称して
いる。Next, the operation will be described. Electron gun 104
The electrons generated by the electron beam are incident on the accelerating cavity 108 and pass through hole 1
09 through the acceleration gap 103. The traveling direction of the accelerated electrons is changed by 180 degrees by a 180-degree deflecting magnet 106 installed outside the acceleration cavity 108, and is again incident on the acceleration cavity 108 to be accelerated.
Enter 03. The radius of curvature of the 180-degree deflecting magnet 106 and the facing radius of the 180-degree deflecting magnet 106 are set so that the time from passing through the acceleration gap 103 to reentering the acceleration gap 103 is half the period of the high-frequency electric field used for acceleration or an odd multiple thereof. Between the 180-degree deflecting magnets 106 (hereinafter, referred to as a linear portion)
Are set in the distance, so that the electrons
Each time it passes, it is accelerated to high energy. A deflecting device is provided on both sides or the outer peripheral portion of the accelerating cavity 108 as described above, and an accelerator in which the folded electron trajectory also passes through the accelerating cavity 108 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260,197.
In JP-A-503609, it is called a multi-pass accelerator.
【0004】上記加速器において、180度偏向磁石1
06は加速空胴108の両側でそれぞれ磁場の極性が逆
であり、これにより電子軌道は逆方向に曲げられる。こ
の時、電子軌道は180度偏向磁石106内における電
子軌道の偏向半径分ずれるので、電子軌道は加速空胴1
08内を蛇行する軌道となり、180度偏向磁石106
を通過する度に一定方向にずれていくことになる。In the above accelerator, the 180-degree deflecting magnet 1
Numeral 06 indicates that the polarities of the magnetic fields are opposite on both sides of the accelerating cavity 108, whereby the electron orbit is bent in the opposite direction. At this time, the electron trajectory is shifted by the deflection radius of the electron trajectory in the deflection magnet 106 by 180 degrees.
08, and a 180 ° deflection magnet 106
Is shifted in a certain direction each time the light passes through.
【0005】また、上記加速空胴108はTEモードで
運転されるので、磁束は図18(a)において左右方向
に向いており、左右端部の空間で全ての磁束がそこを通
ってリターンするように設計されている。このような条
件下では加速電極102間の電圧が加速電極102の長
手方向にほぼ一定となる。しかし、実際には加速ギャッ
プ103を横切ってリターンする磁束が僅かに存在し、
加速粒子ビームに偏向力を与える。Since the acceleration cavity 108 is operated in the TE mode, the magnetic flux is directed in the left-right direction in FIG. 18A, and all the magnetic flux returns through the space at the left and right end portions. It is designed to be. Under such conditions, the voltage between the accelerating electrodes 102 becomes substantially constant in the longitudinal direction of the accelerating electrodes 102. However, actually, there is a slight magnetic flux returning across the acceleration gap 103,
A deflection force is given to the accelerating particle beam.
【0006】上記加速器において、電子銃104からD
Cの電子ビームが入射されても、加速できる電子ビーム
の位相幅は限られるために加速を終了した電子ビームは
DC的に連続でなくパルスとなる。しかし、そのパルス
は連続的(高周波に対して360度毎)であるので、平
均的には大電力の電子ビームが得られる。In the above accelerator, the electron gun 104
Even if the electron beam of C is incident, the phase width of the electron beam that can be accelerated is limited, so that the electron beam that has been accelerated is not DC continuous but a pulse. However, since the pulse is continuous (every 360 degrees with respect to the high frequency), a high-power electron beam is obtained on average.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の多重通過型加速
器は以上のように構成されているので、加速粒子軌道が
加速されながら常に一定方向にずれてゆくため、加速粒
子を高いエネルギーまで加速するには加速空胴が大型化
してしまうという課題があった。Since the conventional multi-pass accelerator is constructed as described above, the trajectory of the accelerating particles is constantly shifted in a certain direction while being accelerated, so that the accelerating particles are accelerated to a high energy. Had a problem that the accelerating cavity became large.
【0008】また、多くの偏向磁石を要するためにコス
トがかかり、さらに、偏向磁石が多いので、加速粒子軌
道の調整が容易でないという課題があった。Further, there is a problem that the cost is increased due to the necessity of a large number of deflection magnets, and the adjustment of the trajectory of the accelerating particles is not easy due to the large number of deflection magnets.
【0009】また、加速ギャップを横切ってリターンす
る磁束により偏向される加速粒子ビームの偏向量が正確
に予測できないため、加速粒子が加速電極などに衝突し
てしまい加速粒子の通過孔における通過効率が悪いとい
う課題があった。In addition, since the amount of deflection of the accelerated particle beam deflected by the magnetic flux returning across the acceleration gap cannot be accurately predicted, the accelerated particles collide with an acceleration electrode or the like, and the passage efficiency of the accelerated particles in the passage hole is reduced. There was a problem that was bad.
【0010】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、加速粒子の加速粒子軌道を歳差運
動軌道として加速ギャップを通過する上記加速粒子軌道
を狭い範囲に集めることにより加速空胴を小型化するこ
とができる多重通過型加速器を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the acceleration is achieved by collecting the orbits of the accelerating particles passing through the acceleration gap in a narrow range as the precession orbits of the accelerating particles. It is an object of the present invention to obtain a multi-pass accelerator capable of reducing the size of a cavity.
【0011】また、この発明は一組の偏向磁石対で加速
粒子を偏向して加速空胴に多重に通過させることによっ
て、低コストで加速粒子軌道の調整を容易にすることが
できる多重通過型加速器を得ることを目的とする。Further, the present invention deflects the accelerating particles by a pair of deflecting magnet pairs and passes the accelerating particles through the accelerating cavity in a multiplex manner, thereby facilitating the adjustment of the accelerating particle trajectory at low cost. The aim is to obtain an accelerator.
【0012】さらに、この発明は上記の多重通過型加速
器を1つの構成単位として、これを複数連結した構成と
することにより加速粒子を高いエネルギーにまで加速す
ることができる多重通過型加速器を得ることを目的とす
る。Further, the present invention provides a multi-pass accelerator capable of accelerating accelerated particles to high energy by using the above-described multi-pass accelerator as one constituent unit and connecting a plurality of the units. With the goal.
【0013】さらに、この発明は加速粒子の通過孔にお
ける通過効率を向上させた加速空胴を得ることを目的と
する。It is a further object of the present invention to provide an accelerating cavity with improved passage efficiency of accelerating particles in a passage hole.
【0014】さらに、この発明は上記加速空胴や多重通
過型加速器を用いた電子線・X線照射処理装置を得るこ
とを目的とする。It is a further object of the present invention to provide an electron beam / X-ray irradiation apparatus using the above-mentioned accelerating cavity or multi-pass accelerator.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】この発明に係る多重通過
型加速器は、共振器外殻とこの共振器外殻内に設けられ
た加速電極とからなる加速空胴と、各々の磁場強度が異
なる値に設定され、且つ、各々の磁場極性が等しく、加
速粒子軌道を歳差運動を伴った軌道とするように、加速
空胴の両側に対向して配置した偏向磁石対と、加速粒子
軌道の直線部の全てが通過して、該加速粒子軌道に沿っ
た加速粒子を加速する加速ギャップとを備えるものであ
る。A multipass accelerator according to the present invention is different from an accelerating cavity comprising a resonator outer shell and an accelerating electrode provided in the resonator outer shell in a magnetic field intensity of each of them. A pair of deflecting magnets arranged opposite to both sides of the accelerating cavity so that the accelerating particle trajectory is set to a value, and each magnetic field polarity is equal, and the accelerating particle trajectory is a trajectory with precession, And an acceleration gap through which all the straight portions pass and accelerate the accelerating particles along the accelerating particle trajectory.
【0016】この発明に係る多重通過型加速器は、共振
器外殻とこの共振器外殻内に設けられた加速電極とから
なる加速空胴と、各々の磁場強度が異なる値に設定さ
れ、且つ、各々の磁場極性が等しく、加速粒子軌道を歳
差運動を伴った軌道とするように、上記加速空胴の両側
に対向して配置し、最初の偏向磁石対から取り出した加
速粒子が次位の偏向磁石対に入射するように設けた複数
個の偏向磁石対と、加速粒子軌道の直線部の全てが通過
して、該加速粒子軌道に沿った加速粒子を加速する加速
ギャップとを備えるものである。In the multi-pass accelerator according to the present invention, an acceleration cavity including a resonator outer shell and an acceleration electrode provided in the resonator outer shell, each magnetic field strength is set to a different value, and The accelerating particles taken out of the first pair of deflecting magnets are placed next to each other on both sides of the accelerating cavity so that the magnetic field polarities are equal and the accelerating particle trajectory is a trajectory with precession. Comprising a plurality of pairs of deflection magnets provided so as to be incident on the pair of deflection magnets, and an acceleration gap through which all the linear portions of the trajectories of the accelerated particles pass to accelerate the accelerated particles along the trajectories of the accelerated particles. It is.
【0017】この発明に係る多重通過型加速器は、共振
器外殻とこの共振器外殻内に設けられた加速電極とから
なる加速空胴と、加速空胴に加速させる粒子を入射する
入射機器と、入射粒子の軌道と偏向されて周回した加速
粒子軌道とが十分に分離するように、各々の磁場強度が
異なる値に設定され、且つ、各々の磁場極性が等しく、
加速粒子軌道を歳差運動を伴った軌道とするように、加
速空胴の両側に対向して配置した偏向磁石対と、加速粒
子軌道の直線部の全てが通過して、該加速粒子軌道に沿
った加速粒子を加速する加速ギャップとを備えるもので
ある。A multi-pass accelerator according to the present invention is an injector for accelerating a cavity composed of a resonator outer shell and an acceleration electrode provided in the resonator outer shell, and for projecting particles to be accelerated into the acceleration cavity. And, so that the orbit of the incident particle and the orbit of the deflected accelerated particle are sufficiently separated, the respective magnetic field strengths are set to different values, and the respective magnetic field polarities are equal,
A pair of deflecting magnets arranged opposite to both sides of the accelerating cavity and all the linear portions of the accelerating particle trajectory pass so that the accelerating particle trajectory is a trajectory accompanied by precession, and And an acceleration gap for accelerating the accelerating particles along.
【0018】この発明に係る多重通過型加速器は、共振
器外殻とこの共振器外殻内に設けられた加速電極とから
なる加速空胴と、加速空胴に加速させる粒子を入射する
入射機器と、入射粒子の軌道と偏向されて周回した加速
粒子軌道とが十分に分離するように、各々の磁場強度が
異なる値に設定され、且つ、各々の磁場極性が等しく、
加速粒子軌道を歳差運動を伴った軌道とするように、上
記加速空胴の両側に対向して配置し、最初の偏向磁石対
から取り出した加速粒子が次位の偏向磁石対に入射する
ように設けた複数個の偏向磁石対と、加速粒子軌道の直
線部の全てが通過して、該加速粒子軌道に沿った加速粒
子を加速する加速ギャップとを備えるものである。A multi-pass accelerator according to the present invention is an injector for accelerating a cavity including a resonator outer shell and an accelerating electrode provided in the resonator outer shell, and for projecting particles to be accelerated into the acceleration cavity. And, so that the orbit of the incident particle and the orbit of the deflected accelerated particle are sufficiently separated, the respective magnetic field strengths are set to different values, and the respective magnetic field polarities are equal,
The accelerating particle trajectory is arranged opposite to both sides of the accelerating cavity so as to be a trajectory with precession, so that the accelerating particles taken out from the first deflecting magnet pair are incident on the next deflecting magnet pair. And an acceleration gap through which all of the linear portions of the accelerating particle trajectory pass and accelerate the accelerating particles along the accelerating particle trajectory.
【0019】この発明に係る多重通過型加速器は、加速
させる粒子を入射する入射機器を加速空胴内に配置した
ことを特徴とするものである。The multi-pass type accelerator according to the present invention is characterized in that an injection device for inputting particles to be accelerated is arranged in an acceleration cavity.
【0020】この発明に係る多重通過型加速器は、入射
機器が加速空胴に入射させる粒子に印加する電界又は磁
界を周期的に変化させることにより、加速空胴から取り
出す加速粒子のビームを走査することを特徴とするもの
である。In the multi-pass accelerator according to the present invention, the beam of the accelerated particles taken out from the acceleration cavity is scanned by periodically changing the electric or magnetic field applied to the particles to be incident on the acceleration cavity by the injector. It is characterized by the following.
【0021】この発明に係る多重通過型加速器は、最初
の偏向磁石対から次位の偏向磁石対にゆくにつれて磁場
強度が強くなることを特徴とするものである。The multi-pass type accelerator according to the present invention is characterized in that the magnetic field intensity increases from the first pair of deflection magnets to the next pair of deflection magnets.
【0022】この発明に係る加速空胴は、加速粒子が通
過する通過孔を加速電極が有し、この通過孔は、加速粒
子軌道の全てが入るように水平又は垂直方向に広くした
長孔であるか、若しくは、少なくとも入射初期の加速粒
子が通過する部分を、加速粒子の通過領域よりも水平又
は垂直方向に十分に広くした長孔であることを特徴とす
るものである。In the accelerating cavity according to the present invention, the accelerating electrode has a through hole through which the accelerating particles pass. It is characterized by being a long hole in which at least a portion through which the accelerated particles pass at the initial stage of incidence is sufficiently wider in the horizontal or vertical direction than the region through which the accelerated particles pass.
【0023】この発明に係る加速空胴は、対向する加速
電極の一方の通過孔を、他方の通過孔より水平又は垂直
方向に広くしたことを特徴とするものである。The acceleration cavity according to the present invention is characterized in that one passage hole of the opposing acceleration electrode is made wider in the horizontal or vertical direction than the other passage hole.
【0024】この発明に係る加速空胴は、加速粒子が入
射する側の加速電極の通過孔よりその対面の加速電極の
通過孔を水平又は垂直方向に広くしたことを特徴とする
ものである。The acceleration cavity according to the present invention is characterized in that the passage hole of the acceleration electrode on the opposite side is made wider in the horizontal or vertical direction than the passage hole of the acceleration electrode on the side where the acceleration particles are incident.
【0025】この発明に係る加速空胴は、共振器外殻の
横断面形状を四角形としたことを特徴とするものであ
る。The acceleration cavity according to the present invention is characterized in that the cross section of the cavity of the resonator is rectangular.
【0026】この発明に係る多重通過型加速器は、加速
粒子軌道を複数回偏向して加速空胴内を多重通過させる
多重通過型加速器において、請求項8記載の加速空胴を
備えたことを特徴とするものである。A multi-pass accelerator according to the present invention is a multi-pass accelerator in which the trajectory of an accelerating particle is deflected a plurality of times and passes through the inside of the accelerating cavity. It is assumed that.
【0027】この発明に係る多重通過型加速器は、請求
項8記載の加速空胴を備えたことを特徴とするものであ
る。[0027] A multi-pass accelerator according to the present invention is provided with the acceleration cavity according to claim 8.
【0028】この発明に係る多重通過型加速器は、請求
項9記載の加速空胴を備えたことを特徴とするものであ
る。A multi-pass accelerator according to the present invention is provided with the acceleration cavity according to the ninth aspect.
【0029】この発明に係る多重通過型加速器は、請求
項10記載の加速空胴を備えたことを特徴とするもので
ある。A multi-pass accelerator according to the present invention is provided with the acceleration cavity according to the tenth aspect.
【0030】この発明に係る多重通過型加速器は、偏向
磁石が永久磁石によりなることを特徴とするものであ
る。The multi-pass type accelerator according to the present invention is characterized in that the deflecting magnet is made of a permanent magnet.
【0031】この発明に係る多重通過型加速器は、加速
粒子の入出口から内部方向にゆくにつれて磁場強度が弱
くなるように磁場勾配を偏向磁石に設けたことを特徴と
するものである。The multi-pass accelerator according to the present invention is characterized in that a magnetic field gradient is provided in the deflecting magnet so that the magnetic field strength becomes weaker as it goes inward from the entrance and exit of the accelerating particles.
【0032】この発明に係る多重通過型加速器は、加速
粒子の入射位置から偏向磁石の長手方向へゆくにつれて
磁場強度が強くなるように磁場勾配を偏向磁石に設けた
ことを特徴とするものである。The multi-pass type accelerator according to the present invention is characterized in that a magnetic field gradient is provided in the deflecting magnet so that the magnetic field strength becomes stronger as it goes from the incident position of the accelerating particles to the longitudinal direction of the deflecting magnet. .
【0033】この発明に係る多重通過型加速器は、直線
部の加速粒子軌道が通過するように各加速粒子軌道に対
応して設けた複数個の円筒電極を備えるものである。The multi-pass type accelerator according to the present invention includes a plurality of cylindrical electrodes provided corresponding to each of the accelerating particle orbits so that the accelerating particle orbit of the linear portion passes.
【0034】この発明に係る多重通過型加速器は、円筒
電極内に集束機器を配置したことを特徴とするものであ
る。The multi-pass accelerator according to the present invention is characterized in that a focusing device is arranged in a cylindrical electrode.
【0035】この発明に係る多重通過型加速器は、対向
する円筒電極内にそれぞれ極性の異なる集束機器を配置
したことを特徴とするものである。The multi-pass accelerator according to the present invention is characterized in that focusing devices having different polarities are arranged in opposed cylindrical electrodes.
【0036】この発明に係る多重通過型加速器は、請求
項1、請求項3、請求項5及び請求項12から請求項2
1のいずれか1項に記載された多重通過型加速器を、最
初の多重通過型加速器から取り出した加速粒子を、次位
の多重通過型加速器に入射して逐次加速するように複数
個連結構成したことを特徴とするものである。The multi-pass accelerator according to the present invention is described in claim 1, claim 3, claim 5, or claim 12.
The multi-pass accelerator described in any one of the above items 1 is connected so that accelerated particles taken out from the first multi-pass accelerator are incident on the next multi-pass accelerator and are sequentially accelerated. It is characterized by the following.
【0037】この発明に係る多重通過型加速器は、最初
の多重通過型加速器から次位の多重通過型加速器にゆく
につれて偏向磁石対の磁場強度が強くなることを特徴と
するものである。The multi-pass accelerator according to the present invention is characterized in that the magnetic field strength of the pair of deflecting magnets increases from the first multi-pass accelerator to the next multi-pass accelerator.
【0038】この発明に係る多重通過型加速器は、共振
器外殻の横断面形状を四角形としたことを特徴とするも
のである。The multi-pass type accelerator according to the present invention is characterized in that the cross section of the outer shell of the resonator is square.
【0039】この発明に係る多重通過型加速器は、偏向
磁石が電磁石よりなり、該偏向磁石の偏向角を変えて加
速粒子を取り出すことを特徴とするものである。The multi-pass type accelerator according to the present invention is characterized in that the deflecting magnet is formed of an electromagnet, and takes out accelerated particles by changing the deflection angle of the deflecting magnet.
【0040】この発明に係る電子線・X線照射処理装置
は、請求項8記載の加速空胴を備えたことを特徴とする
ものである。An electron beam / X-ray irradiation processing apparatus according to the present invention is provided with the accelerating cavity according to claim 8.
【0041】この発明に係る電子線・X線照射処理装置
は、請求項1記載の多重通過型加速器を備えたことを特
徴とするものである。An electron beam / X-ray irradiation processing apparatus according to the present invention is provided with the multi-pass accelerator according to the first aspect.
【0042】[0042]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による多
重通過型加速器を示す図であり、(a)は縦断面図、
(b)は(a)のA−A線に沿った断面図である。ま
た、図2はこの発明の実施の形態1による多重通過型加
速器における電子ビームの入射機器の一例を示す構成図
である。図において、1は内部に加速電極2を設置した
共振器の筐体である共振器外殻、2は高周波電圧が印加
される加速電極であり、この加速電極2は加速粒子軌道
が通過することができるように中空構造になっており、
この中空は加速電極2の内部全部を空洞とする場合もあ
るし、電子軌道が通過する部分だけ空間を開ける場合も
ある。2aは加速電極2の端部であり、このように突出
しているのは加速ギャップ3間の加速電圧分布を平坦化
するためである。これは従来から用いられている構造で
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a view showing a multi-pass accelerator according to Embodiment 1 of the present invention, in which FIG.
(B) is a sectional view taken along line AA of (a). FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of an electron beam incident device in the multi-pass accelerator according to Embodiment 1 of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a resonator outer shell which is a housing of a resonator in which an accelerating electrode 2 is installed, and 2 denotes an accelerating electrode to which a high-frequency voltage is applied. Has a hollow structure so that
In this hollow space, the entire inside of the accelerating electrode 2 may be hollow, or a space may be opened only in a portion where the electron orbit passes. Reference numeral 2a denotes an end of the accelerating electrode 2, which protrudes in order to flatten the acceleration voltage distribution between the accelerating gaps 3. This is a structure conventionally used.
【0043】3は加速電圧2の対向間隔であって、これ
を通過する粒子を加速する加速ギャップである。4は加
速粒子である電子を生成する電子銃であり、5は電子銃
4により生成された電子の入射軌道(入射粒子の軌道)
である。6は180度偏向磁石であり、図示の例では後
述する電磁コイル10によって構成される電磁石であ
る。また、加速空胴1aを介して2つの180度偏向磁
石6を対向して配置することによって加速粒子である電
子を180度偏向し加速空胴1a内に多重に通過させる
180度偏向磁石対(偏向磁石対)を構成する。この1
80度偏向磁石対は図示の例では図1中の右側の180
度偏向磁石6よりも左側の180度偏向磁石6の方が磁
場強度を強くなるように設定されている。また、それぞ
れの180度偏向磁石6において磁場分布は一様であ
り、磁場極性は同じであるので加速粒子である電子の軌
道は同じ方向に偏向される。7は加速を終了した電子の
取り出しビーム(加速粒子)、8は電子銃4から発生し
た電子の電子ビームを加速空胴1a内に入射する入射機
器である。この入射機器8は通常の加速器においては静
電インフレクタあるいは静電セプタムと呼ばれているも
のである。Numeral 3 denotes an opposing interval of the acceleration voltage 2, which is an acceleration gap for accelerating particles passing therethrough. Reference numeral 4 denotes an electron gun for generating electrons as accelerating particles, and reference numeral 5 denotes an incident trajectory of the electrons generated by the electron gun 4 (trajectory of the incident particles).
It is. Reference numeral 6 denotes a 180-degree deflection magnet, which is an electromagnet constituted by an electromagnetic coil 10 described later in the illustrated example. Further, by arranging two 180-degree deflecting magnets 6 opposite each other via the acceleration cavity 1a, a pair of 180-degree deflecting magnet ( (Deflecting magnet pair). This one
In the illustrated example, the 80-degree deflection magnet pair is 180
The 180 degree deflection magnet 6 on the left side of the degree deflection magnet 6 is set to have a higher magnetic field strength. The magnetic field distribution is uniform in each of the 180-degree deflecting magnets 6 and the magnetic field polarities are the same, so that the trajectories of the electrons as the accelerating particles are deflected in the same direction. Reference numeral 7 denotes an extraction beam (accelerated particles) of electrons whose acceleration has been completed, and reference numeral 8 denotes an incident device for injecting an electron beam of electrons generated from the electron gun 4 into the acceleration cavity 1a. The incident device 8 is called an electrostatic inflector or an electrostatic septum in a normal accelerator.
【0044】9はアクティブクランプでありy軸方向及
びz軸方向の電子ビームの集束力を得るためのもので
(180度偏向磁石6ではy軸方向には集束できない場
合もある)、マイクロトロンなどに従来から使用され、
図示のように一体に形成されたものやそれぞれの電子軌
道に沿って複数設置するものであってもよい。10は1
80度偏向磁石6の電磁コイル、11は補正磁石であっ
て、この補正磁石11は電子軌道を微調節するためのも
のであり、通常の加速器では電磁石の設置誤差による加
速粒子軌道のずれを補正するために用いられる。12は
ブロックチューナ、13はブロックチューナ12のチュ
ーナ駆動機構である。これらブロックチューナ12とそ
のチューナ駆動機構13は、共振周波数を調整するため
のものである。上記の共振器外殻1と加速電極2は冷却
チャネルを設けて冷却してもよい。尚、高周波電力を投
入するカプラは図示を省略している。Reference numeral 9 denotes an active clamp for obtaining a converging force of the electron beam in the y-axis direction and the z-axis direction (in some cases, the 180-degree deflecting magnet 6 cannot converge the electron beam in the y-axis direction), such as a microtron. Traditionally used for
As shown in the figure, a unit formed integrally or a plurality of units arranged along each electron trajectory may be used. 10 is 1
The electromagnetic coil of the 80-degree deflecting magnet 6 is a correction magnet, and the correction magnet 11 is for finely adjusting the electron trajectory. In a normal accelerator, the deviation of the trajectory of the accelerated particle due to an error in setting the electromagnet is corrected. Used to Reference numeral 12 denotes a block tuner, and 13 denotes a tuner driving mechanism of the block tuner 12. The block tuner 12 and its tuner driving mechanism 13 are for adjusting the resonance frequency. The above-described resonator outer shell 1 and acceleration electrode 2 may be cooled by providing a cooling channel. The coupler for supplying high-frequency power is not shown.
【0045】図には示していないが、通常は入射機器8
の前にバンチャーを設け、電子銃4からの電子のDCビ
ームを加速空胴1aの運転周波数の周期に合わせた団子
の行列のような軌道に変える。このように加速位相に合
わせることで電子銃4で発生する電子ビームの多くを最
後まで加速することができる。また、これも図示してい
ないが、加速粒子ビームが加速ギャップ3をあまり通過
していない低エネルギー部にスリットなどを設け、最後
まで加速できないか若しくは加速してもエネルギーが違
いすぎて利用できないような加速粒子ビームを、加速粒
子のエネルギーが低い段階において消滅させる。これに
より、機器の放射化(エネルギーの大きく異なる粒子は
機器の真空容器などに衝突して消滅するが、この粒子の
衝突した部分が放射化する)を低減できるとともに高周
波電力を低減することができる。上記スリットの設置位
置は、例えば最初に偏向された加速粒子軌道の偏向磁石
6からの出口か、この次に偏向された加速粒子軌道の偏
向磁石6からの出口などが考えられる。Although not shown in FIG.
A buncher is provided in front of, and a DC beam of electrons from the electron gun 4 is changed into a trajectory like a matrix of dumplings in accordance with the cycle of the operating frequency of the acceleration cavity 1a. By adjusting to the acceleration phase in this way, most of the electron beams generated by the electron gun 4 can be accelerated to the end. Although not shown, a slit or the like is provided in a low energy portion where the accelerating particle beam does not pass through the acceleration gap 3 so that the energy cannot be used until the end or the energy is too different even if the acceleration is performed. A high-acceleration particle beam is extinguished at a stage where the energy of the acceleration particle is low. Thereby, it is possible to reduce the activation of the device (particles having greatly different energy collide with the vacuum container of the device and disappear, but the part where the particles collide is activated), and the high-frequency power can be reduced. . The installation position of the slit may be, for example, an exit from the deflection magnet 6 of the first deflected acceleration particle trajectory, or an exit of the second deflection of the acceleration particle trajectory from the deflection magnet 6.
【0046】1aは加速空胴であって、円筒型の共振器
外殻1とこの共振器外殻1内に対向した位置に取り付け
られた二つの加速電極2とから構成される。この加速空
胴1aの内部に例えば100MHz程度の高周波電力を
投入すると、高周波電場が励振される。この100MH
zの高周波の場合では共振器外殻1の直径はおよそ1m
程度となる。また、加速空胴1a内の電磁界モードは従
来の技術で説明したようなTEモードとし、これにより
加速ギャップ3には強い電界が発生する。Reference numeral 1a denotes an acceleration cavity, which comprises a cylindrical resonator outer shell 1 and two accelerating electrodes 2 mounted inside the resonator outer shell 1 at opposing positions. When high-frequency power of, for example, about 100 MHz is supplied into the acceleration cavity 1a, a high-frequency electric field is excited. This 100MH
In the case of a high frequency of z, the diameter of the resonator shell 1 is about 1 m
About. Further, the electromagnetic field mode in the acceleration cavity 1a is the TE mode as described in the related art, whereby a strong electric field is generated in the acceleration gap 3.
【0047】14,15,16は上記の入射機器8の構
成要素であって、それぞれ陰極、陽極、高電圧電源であ
る。この陰極14と陽極15との間に発生する静電界で
電子軌道を偏向する。また、17は陰極14に最も接近
した電子の周回軌道(加速粒子)であり、これは180
度偏向磁石6により2回偏向されて加速空胴1a内に入
射されたものである。Reference numerals 14, 15, and 16 denote components of the above-described incident device 8, which are a cathode, an anode, and a high-voltage power supply, respectively. The electron orbit is deflected by an electrostatic field generated between the cathode 14 and the anode 15. Reference numeral 17 denotes an orbit of the electron closest to the cathode 14 (accelerated particle), which is 180
It is deflected twice by the angle deflecting magnet 6 and is incident on the acceleration cavity 1a.
【0048】また、上記の加速器は真空容器内に配置さ
れ、不図示の真空ポンプによって偏向磁石6内などの電
子が通過する場所は全て真空状態に保たれている。The accelerator is arranged in a vacuum vessel, and all places where electrons pass, such as in the deflecting magnet 6 by a vacuum pump (not shown), are kept in a vacuum state.
【0049】次に動作について説明する。電子銃4から
発射された電子ビームは入射機器8により偏向されて加
速空胴1aに入射される。入射した電子は加速電極2を
通過し加速ギャップ3にて加速される。この後、図1
(a)中の右側の180度偏向磁石6によって180度
偏向され、再び加速空胴1aに入射され加速ギャップ3
にて再度加速される。この電子の周回軌道17は図1
(a)中の左側(x軸方向側)の180度偏向磁石6に
よって、一つ前の電子軌道、即ち、電子の入射軌道5に
近づくように180度偏向される。Next, the operation will be described. The electron beam emitted from the electron gun 4 is deflected by the incident device 8 and is incident on the acceleration cavity 1a. The incident electrons pass through the acceleration electrode 2 and are accelerated in the acceleration gap 3. After this, FIG.
(A) It is deflected by 180 degrees by the right-side 180 degree deflecting magnet 6 and is again incident on the accelerating cavity 1a and accelerating gap 3
Is accelerated again. The orbit 17 of this electron is shown in FIG.
The electron trajectory is deflected by 180 degrees by the 180-degree deflecting magnet 6 on the left side (x-axis direction side) in FIG.
【0050】この時、180度偏向磁石対の両偏向磁石
6が同じ磁場強度を有していると、加速の度に電子のエ
ネルギーが高くなっているので、図1(a)中の左側の
偏向磁石6内での偏向半径が大きくなり、上記電子の周
回軌道17が図1(a)の場合よりも下側にずれ、電子
の入射軌道5と交差するか入射機器8の陰極14に衝突
してしまう。このため、左側の偏向磁石6の磁場強度を
右側のそれと異なるように設定しており、図示の場合で
は左側(x軸方向側)の偏向磁石6の磁場強度を右側
(−x軸方向側)の磁場強度より大きくして電子の入射
軌道5と電子の周回軌道17とが十分に分離するように
設定している。At this time, if both deflecting magnets 6 of the 180 ° deflecting magnet pair have the same magnetic field strength, the energy of the electrons is increased every time the acceleration is accelerated. The deflection radius in the deflection magnet 6 increases, and the orbital trajectory 17 of the electron shifts downward from the case of FIG. 1A, and intersects the electron trajectory 5 or collides with the cathode 14 of the incident device 8. Resulting in. For this reason, the magnetic field strength of the left deflecting magnet 6 is set to be different from that of the right deflecting magnet 6, and in the case of the drawing, the magnetic field strength of the left (x-axis direction) is set to the right (-x axis direction). Is set so that the electron incident orbit 5 and the electron orbit 17 are sufficiently separated.
【0051】左右側偏向磁石6の磁場強度を上記のよう
にそれぞれ設定すると、図1(a)のように電子軌道
は、レーストラック型の軌道が上に行ったり下に行った
りしながら電子軌道の回転軸が上側にずれていく歳差運
動を伴った軌道をとり、全ての電子軌道が加速ギャップ
3を通過する。この後、電子が所望のエネルギーに達す
ると取り出しビーム7として取り出され様々な用途に利
用される。このように加速粒子軌道が歳差運動を伴った
軌道をとるので、加速ギャップ3を通過する軌道の数に
対する加速空胴1aの長さの割合を従来の多重通過型加
速器と比較して小さくすることができ、装置の小型化を
図ることができる。When the magnetic field strengths of the left and right deflecting magnets 6 are set as described above, as shown in FIG. 1A, the electron trajectory moves while the race track type trajectory goes up or down. Take a trajectory accompanied by a precession in which the rotation axis shifts upward, and all the electron trajectories pass through the acceleration gap 3. Thereafter, when the electrons reach a desired energy, they are extracted as an extraction beam 7 and used for various purposes. Since the orbit of the accelerating particle takes a trajectory accompanied by precession, the ratio of the length of the accelerating cavity 1a to the number of orbits passing through the accelerating gap 3 is reduced as compared with the conventional multi-pass accelerator. And the size of the device can be reduced.
【0052】また、この時、それぞれの偏向磁石6内で
は電子のエネルギー増加に伴い電子軌道の偏向半径も増
大するため、偏向磁石6間(以下、直線部と称する)を
通過する全ての電子軌道を加速ギャップ3に通過させる
には、左右の偏向磁石6の大きさが上記の偏向半径を許
容できるものでなければならない。図示の例では右側の
偏向磁石6の磁場強度が、左側のそれより小さいため偏
向半径が大きく、これに合わせて右側の偏向磁石6にお
いて加速粒子が通過する空間が大きくなるので、全体と
して右側の偏向磁石6の方が左側よりサイズが大きくな
るようにする。これにより、電子が所望のエネルギーに
達したとき、特別な取り出し構造を設けることなく、図
1(a)のように加速された電子を容易に取り出す(取
り出しビーム7)ことができる。At this time, since the deflection radius of the electron trajectory also increases in each deflecting magnet 6 with an increase in the energy of the electrons, all the electron trajectories passing between the deflecting magnets 6 (hereinafter referred to as linear portions) are used. In order to pass through the acceleration gap 3, the size of the left and right deflecting magnets 6 must be able to allow the above-described deflection radius. In the example shown in the figure, the magnetic field strength of the right deflecting magnet 6 is smaller than that of the left deflecting magnet 6, so that the deflection radius is large. In accordance with this, the space through which the accelerating particles pass in the right deflecting magnet 6 becomes large. The size of the deflection magnet 6 is made larger than that of the left side. Thus, when the electrons reach the desired energy, the accelerated electrons can be easily extracted (extraction beam 7) as shown in FIG. 1A without providing a special extraction structure.
【0053】次に粒子を効率よく加速する条件について
説明する。加速ギャップ3を通過する度に電子などの加
速粒子を加速するためには、加速粒子が通過する度に加
速電極2に印加される高周波電力の位相が180度変化
する同期条件を満たした加速位相を有する加速ギャップ
3としなければならない。Next, conditions for efficiently accelerating particles will be described. In order to accelerate an accelerating particle such as an electron every time it passes through the accelerating gap 3, an accelerating phase that satisfies a synchronization condition in which the phase of the high-frequency power applied to the accelerating electrode 2 changes by 180 ° every time the accelerating particle passes. Acceleration gap 3 having the following formula:
【0054】そこで、加速する粒子の粒子速度をv、光
速をc、その比をβ(=v/c)、高周波の波長をλと
すると、高周波の位相が180度変化する距離はβλ/
2で与えられる。これにより、加速ギャップ3から偏向
磁石6までの距離の2倍と偏向磁石6内での加速粒子の
半円軌道長の和がおおよそβλ/2、又はその奇数倍に
なるようにこの発明の加速器の各種パラメータが決定さ
れる。If the particle velocity of the accelerating particles is v, the light velocity is c, the ratio is β (= v / c), and the wavelength of the high frequency is λ, the distance at which the phase of the high frequency changes by 180 degrees is βλ /
Given by 2. Thus, the accelerator according to the present invention is configured so that the sum of twice the distance from the acceleration gap 3 to the deflecting magnet 6 and the length of the semicircular orbit of the accelerating particles in the deflecting magnet 6 becomes approximately βλ / 2 or an odd multiple thereof. Are determined.
【0055】偏向磁石6内における電子軌道の偏向半径
は電子のエネルギーの変化とともに変わってゆくが電子
の速度はすぐに光速に近づき、あまり変化しないために
全てのエネルギー領域で上記の同期条件を満たすことは
不可能である。しかし、加速ギャップ3での加速電圧を
V0cosθとすると、θが−90度から+90度の間
にあるときは常に電子は加速されるため、ある程度のエ
ネルギーまでの加速は可能である。上記のβλ/2の条
件は、取り出しビーム7のエネルギーが最大となるよう
に2台の偏向磁石6の間隔(直線部)を最適化して決め
られる。The deflection radius of the electron trajectory in the deflecting magnet 6 changes as the energy of the electron changes, but the speed of the electron immediately approaches the speed of light and does not change much, so that the above-mentioned synchronization condition is satisfied in all energy regions. It is impossible. However, assuming that the acceleration voltage in the acceleration gap 3 is V0 cos θ, the electrons are always accelerated when θ is between −90 degrees and +90 degrees, so that acceleration to a certain energy is possible. The above condition of βλ / 2 is determined by optimizing the interval (linear portion) between the two deflection magnets 6 so that the energy of the extraction beam 7 is maximized.
【0056】上記のようなビームのシミュレーションの
一例として、電子銃4から電子ビームをエネルギー50
keVで、加速ギャップ3の電圧を540kVとする
と、加速ギャップ3を10回通過させることで5MeV
のエネルギーをもった電子ビームが得られた。食品照射
などにおいて電子ビームをターゲットに当ててX線を発
生させ、そのX線を照射に使用する場合は電子ビームの
エネルギーが5MeV以下、電子ビームを直接照射する
場合は10MeV以下と規定されており、上記の電子ビ
ームエネルギーは前者に適用可能である。As an example of the above-described beam simulation, an electron beam is emitted from the electron gun 4 to an energy of 50%.
Assuming that the voltage of the acceleration gap 3 is 540 kV at keV, by passing through the acceleration gap 3 ten times, 5 MeV
An electron beam having the energy is obtained. X-rays are generated by applying an electron beam to a target in food irradiation, etc., and the energy of the electron beam is specified to be 5 MeV or less when the X-ray is used for irradiation, and 10 MeV or less when the electron beam is directly irradiated. The above-mentioned electron beam energy is applicable to the former.
【0057】また、効率よく粒子を加速するためには加
速粒子のエネルギーの増大に伴う加速位相のずれを小さ
くすることが必要である。この加速位相のずれは偏向磁
石6内での加速粒子の偏向半径の変化により生じるた
め、2台の偏向磁石6の間隔を大きくすることにより、
そのずれの影響を小さくすることができる。即ち、加速
粒子軌道一周の全長に対して偏向軌道長が小さければ、
その偏向軌道長の変化による位相ずれも小さくすること
ができる。これは加速空胴1a内で励振させる高周波の
周波数を下げる(即ち、波長を長くする)ほど、効率よ
く粒子を加速することができることを意味する。これに
対して実施の形態1の加速器では偏向磁石6が2台しか
ないので容易にその対向間隔を調整することができるの
で、加速粒子軌道の一周の全長を大きくすることができ
る。In order to accelerate the particles efficiently, it is necessary to reduce the shift of the acceleration phase accompanying the increase in the energy of the accelerated particles. Since the deviation of the acceleration phase is caused by a change in the deflection radius of the accelerating particles in the deflection magnet 6, by increasing the interval between the two deflection magnets 6,
The influence of the displacement can be reduced. That is, if the deflection orbit length is smaller than the entire length of the orbit of the accelerating particle orbit,
The phase shift due to the change in the deflection orbit length can also be reduced. This means that the lower the frequency of the high frequency excited in the acceleration cavity 1a (that is, the longer the wavelength), the more efficiently the particles can be accelerated. On the other hand, in the accelerator of the first embodiment, since there are only two deflection magnets 6, the opposing interval can be easily adjusted, so that the entire length of one circumference of the orbit of the accelerated particle can be increased.
【0058】また、上記の他に両偏向磁石6の磁場強度
を大きくして偏向半径を小さくすると、同一周波数の場
合はその分直線部の距離を長くできるため、上記と同じ
原理で位相のずれを小さくすることができる。しかし、
この場合、偏向半径を小さくしすぎると、エネルギーの
低い領域では偏向磁石6の漏れ磁場中で180度偏向さ
れることになり良好な偏向がなされなくなる。さらに、
上記の他に加速ギャップ3の電圧は高いほど加速は容易
にできるが、加速空胴1aの消費電力は電圧の2乗に比
例するため運転費用が重視される装置では不向きとな
る。In addition to the above, if the deflection radius is reduced by increasing the magnetic field strength of both deflecting magnets 6, the distance between the linear portions can be increased by the same amount in the case of the same frequency. Can be reduced. But,
In this case, if the deflection radius is too small, in a low energy region, the beam is deflected by 180 degrees in the leakage magnetic field of the deflection magnet 6, and good deflection cannot be performed. further,
In addition to the above, the higher the voltage of the acceleration gap 3 is, the easier the acceleration can be. However, since the power consumption of the acceleration cavity 1a is proportional to the square of the voltage, it is not suitable for a device in which the operation cost is important.
【0059】これに対して本発明の加速器では加速粒子
軌道が歳差運動を伴った軌道をとり、この加速粒子軌道
の全てが加速ギャップを通過するので、従来と同一のサ
イズの加速空胴1aにおいても低い電圧で加速ギャップ
3を通過する加速粒子軌道の通過数を増やすことがで
き、粒子を効率よく加速することができる。On the other hand, in the accelerator of the present invention, the accelerating particle trajectory takes a trajectory accompanied by precession, and all of the accelerating particle trajectories pass through the acceleration gap. In this case, the number of passing orbits of the accelerating particle passing through the acceleration gap 3 can be increased with a low voltage, and the particles can be accelerated efficiently.
【0060】上記では、加速ギャップ3は2台の偏向磁
石6間の中央にあるが、上記のパラメータによっては図
1(a)中の左右どちらかにずらして最適位置に置くこ
ともできる。この方法としては加速空胴1aをずらして
もよいし、加速空胴1a内の加速ギャップ3の位置をそ
れぞれの加速電極2の長さを変えることによりずらして
もよい。In the above description, the acceleration gap 3 is located at the center between the two deflecting magnets 6. However, depending on the above parameters, the acceleration gap 3 can be shifted to the left or right in FIG. As this method, the acceleration cavity 1a may be shifted, or the position of the acceleration gap 3 in the acceleration cavity 1a may be shifted by changing the length of each acceleration electrode 2.
【0061】上記実施の形態1では入射機器8を使用し
て粒子を入射させていたが、後述するような場合におい
てはこの入射機器8を省略することができる。先ず、入
射機器8による加速粒子ビームの偏向について説明す
る。図3は入射粒子が加速を受ける場合と受けない場合
の加速ギャップ通過後における軌道の違いを示す図であ
る。図3において、入射粒子が加速を受けない場合、そ
の軌道は加速電極内を直進するが加速を受けると破線で
示された歳差運動を伴った加速粒子軌道に近づくように
偏向される。このような加速による粒子軌道の偏向の度
合いを次のように考える。図3中の2つの加速電極2か
ら等距離にある加速ギャップ3中の点O(ギャップ中
心)を原点とし、加速を受けない入射粒子の軌道を、こ
の原点Oを通過する直線で表し、加速を受けた入射粒子
の軌道はこの原点Oを基準に屈折する直線になると説明
の簡単のために仮定し、上記両直線の傾きが粒子軌道の
偏向の度合いとして考える。つまり、加速を受けて粒子
軌道の上記直線が屈折してその傾きが減少すればするほ
ど強く偏向されたとする。In the first embodiment, the particles are made incident using the incident device 8, but the incident device 8 can be omitted in the case described later. First, the deflection of the accelerated particle beam by the incident device 8 will be described. FIG. 3 is a diagram showing the difference in the trajectory after passing through the acceleration gap when the incident particle undergoes acceleration and when it does not. In FIG. 3, when the incident particle is not accelerated, its trajectory goes straight in the accelerating electrode, but when accelerated, it is deflected to approach an accelerated particle trajectory with precession indicated by a broken line. The degree of deflection of the particle trajectory due to such acceleration is considered as follows. A point O (gap center) in the acceleration gap 3 equidistant from the two acceleration electrodes 2 in FIG. 3 is set as an origin, and a trajectory of an incident particle which is not accelerated is represented by a straight line passing through the origin O. It is assumed for simplicity that the trajectory of the incident particle receiving the trajectory is a straight line refracted with respect to the origin O, and the inclination of the two straight lines is considered as the degree of deflection of the particle trajectory. That is, it is assumed that the more the straight line of the particle trajectory is refracted by acceleration and the inclination thereof is reduced, the more strongly the particle trajectory is deflected.
【0062】この傾きの減少は粒子速度vと光速cの比
をβ=v/c、相対論ファクタをγ=1+T/E0(T
は粒子の運動エネルギー、E0は静止エネルギー)とす
るとβγに反比例する。これより、入射粒子と加速後の
粒子とのエネルギー差によっては加速を受けた粒子が完
全に歳差運動を伴った加速粒子軌道に乗ることができ
ず、効率的な加速をすることができなくなる場合があ
る。そこで、入射機器8によって積極的に入射粒子を上
記加速粒子軌道まで偏向させることで、効率的な粒子の
加速を行うことができる。The decrease in the slope is achieved by setting the ratio between the particle velocity v and the light velocity c to β = v / c and the relativistic factor to γ = 1 + T / E0 (T
Is the kinetic energy of the particle, and E0 is the static energy), and is inversely proportional to βγ. Due to this, depending on the energy difference between the incident particle and the accelerated particle, the accelerated particle will not be able to completely enter the accelerated particle trajectory with precession, making it impossible to accelerate efficiently There are cases. Therefore, by efficiently deflecting the incident particles to the above-described accelerated particle trajectory by the incident device 8, efficient particle acceleration can be performed.
【0063】しかし、例えば入射粒子のエネルギーが約
50keV、加速ギャップ3を1回通過した加速粒子の
エネルギーを約500keVというように、入射粒子エ
ネルギーに比べて加速ギャップ3を1回通過した加速粒
子のエネルギーが大きくなる場合、上述した粒子速度と
光速の比βと相対論ファクタγから図3における加速さ
れた粒子軌道の加速ギャップ3通過後の傾きがおよそ1
/3.8となり、ほぼゼロに近くなって粒子軌道が上記
歳差運動を伴った加速粒子軌道に沿うようになる。この
ため、入射粒子と加速ギャップ3を1回通過した加速粒
子とのエネルギー差によっては入射機器を省略すること
ができる。この場合、装置構成の簡略化および低コスト
化することができる。However, for example, the energy of the accelerated particle that has passed through the acceleration gap 3 once compared to the energy of the incident particle such that the energy of the incident particle is approximately 50 keV and the energy of the accelerated particle that has passed once through the acceleration gap 3 is approximately 500 keV. When the energy becomes large, the inclination of the accelerated particle orbit in FIG. 3 after passing through the acceleration gap 3 is approximately 1 from the above-mentioned ratio β of the particle velocity to the light velocity and the relativistic factor γ.
/3.8, which is close to zero and the particle trajectory follows the accelerated particle trajectory accompanied with the precession. Therefore, depending on the energy difference between the incident particle and the accelerated particle that has passed through the acceleration gap 3 once, the incident device can be omitted. In this case, the device configuration can be simplified and the cost can be reduced.
【0064】また、上記実施の形態1では加速粒子とし
て電子を用いたが、陽子やイオンを加速してもよい。特
に陽子やイオンの場合、電子より質量が大きいのでエネ
ルギー範囲が5MeVとか10MeVの領域では、エネ
ルギーが粒子速度の2乗に比例する。従って上述した加
速位相のずれも小さくなり効果的な加速をすることが期
待できる。In the first embodiment, electrons are used as accelerating particles, but protons or ions may be accelerated. In particular, in the case of protons or ions, the energy is proportional to the square of the particle velocity in the energy range of 5 MeV or 10 MeV because the mass is larger than that of electrons. Accordingly, the above-described shift in the acceleration phase is reduced, and it can be expected that effective acceleration is achieved.
【0065】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、共振器外殻1とこの共振器外殻1内に設けられた加
速電極2とからなる加速空胴1aと、加速空胴1aに加
速させる粒子を入射する入射機器8と、入射粒子の軌道
5と偏向されて周回した加速粒子軌道17とが十分に分
離するように、各々の磁場強度が異なる値に設定され、
且つ、各々の磁場極性が等しく、加速粒子軌道を歳差運
動を伴った軌道とするように、加速空胴1aの両側に対
向して配置した180度偏向磁石対と、加速粒子軌道の
直線部の全てが通過して、該加速粒子軌道に沿った加速
粒子を加速する加速ギャップ3とを備えたので、加速粒
子が歳差運動軌道に沿って加速されることから加速ギャ
ップ3を通過する軌道を狭い範囲に集めることができ、
加速空胴1aの長さを小さくすることができる。これに
より、加速器全体のサイズを小型化することができる効
果が得られる。また、加速空胴1aの電力損失が加速空
胴1aの長さに比例するため、加速器を小型化すること
によって装置を低コスト化できるだけでなく、その運転
費用も低減することができる。As described above, according to the first embodiment, the acceleration cavity 1a including the resonator outer shell 1 and the acceleration electrode 2 provided in the resonator outer shell 1, and the acceleration cavity 1a Each of the magnetic field strengths is set to a different value so that the incident device 8 for inputting the particles to be accelerated to the target and the orbit 5 of the incident particles and the deflected orbiting accelerated particle orbit 17 are sufficiently separated from each other.
And a pair of 180-degree deflecting magnets disposed opposite to each other on both sides of the accelerating cavity 1a so that the accelerating particle trajectory is a trajectory accompanied by precession with equal magnetic field polarities, and a linear portion of the accelerating particle trajectory. And the acceleration gap 3 for accelerating the accelerating particles along the accelerating particle trajectory, the accelerating particles are accelerated along the precession trajectory. Can be collected in a small area,
The length of the acceleration cavity 1a can be reduced. As a result, the effect of reducing the size of the entire accelerator can be obtained. In addition, since the power loss of the acceleration cavity 1a is proportional to the length of the acceleration cavity 1a, not only the cost of the device can be reduced by downsizing the accelerator, but also the operation cost thereof can be reduced.
【0066】また、180度偏向磁石6が2台しかない
ので、装置の低コスト化をすることができるとともに加
速粒子ビームの立ち上げ調整も容易である。Further, since there are only two 180-degree deflecting magnets 6, the cost of the apparatus can be reduced, and the start-up adjustment of the accelerated particle beam is easy.
【0067】さらに、180度偏向磁石6はエネルギー
の増加に伴って大きくなる偏向半径を許容できるような
内部空間を有するので、多少の加速粒子ビームの軌道ず
れが起こっても、内壁に衝突することなく加速粒子を周
回させることができる。また、加速条件が非同期で許容
できる加速位相の範囲が広いため、容易に加速粒子ビー
ムを取り出すことができる。この加速の容易さは大量生
産装置としては大変な利点となる。また、上記図1に記
載した補正磁石11は不要にすることができる場合もあ
る。Furthermore, since the 180-degree deflecting magnet 6 has an internal space that can tolerate a deflection radius that increases with an increase in energy, the 180-degree deflecting magnet 6 can collide with the inner wall even if the orbit of the accelerated particle beam slightly shifts. The orbiting of the accelerating particles can be performed without any change. In addition, since the acceleration condition is asynchronous and the range of the allowable acceleration phase is wide, the accelerated particle beam can be easily extracted. This ease of acceleration is a great advantage for mass production equipment. In some cases, the correction magnet 11 shown in FIG. 1 can be omitted.
【0068】さらに、歳差運動を伴う加速粒子軌道で狭
い長さ範囲に集められた加速粒子軌道が全て加速ギャッ
プを通過するので、従来と比較して多数の軌道を加速ギ
ャップ3に通過させることができ、従来と比較して効率
よく粒子を加速することができる効果が得られる。Further, since all the accelerated particle orbits gathered in a narrow length range in the accelerated particle orbit accompanied by precession pass through the acceleration gap, a larger number of orbits can be passed through the acceleration gap 3 as compared with the prior art. Thus, an effect that particles can be accelerated more efficiently than before can be obtained.
【0069】実施の形態2.上記実施の形態1では入射
機器8を加速空胴1aの外部に配置したが、この実施の
形態2では入射機器8を加速空胴1a内に配置したもの
である。Embodiment 2 In the first embodiment, the incident device 8 is arranged outside the acceleration cavity 1a. In the second embodiment, the incident device 8 is arranged inside the acceleration cavity 1a.
【0070】図4はこの発明の実施の形態2による多重
通過型加速器の入射機器周辺部の構成を示す部分断面図
である。図において、図1及び図2と同一の構成要素に
ついては同一符号を付し重複した説明を省略する。図4
に示すように実施の形態2による多重通過型加速器の入
射機器8は加速電極2内に配置され、電子銃4により発
生した電子を加速空胴1a内に入射する。FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the structure of the periphery of the incident device of the multi-pass accelerator according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG.
As shown in (1), the injection device 8 of the multi-pass accelerator according to the second embodiment is arranged in the acceleration electrode 2, and the electrons generated by the electron gun 4 enter the acceleration cavity 1a.
【0071】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、入射機器8を加速空胴1a内に配置したので、加速
空胴1aと180度偏向磁石6との間の空間を広くとる
ことができる。即ち、180度偏向磁石対の対向間隙の
位置調整を広い範囲で行うことができるので、加速位相
のずれなどに対する調整範囲を広くとることができる効
果がある。As described above, according to the second embodiment, since the incident device 8 is disposed in the acceleration cavity 1a, the space between the acceleration cavity 1a and the 180-degree deflecting magnet 6 is increased. Can be. In other words, since the position adjustment of the facing gap of the 180-degree deflecting magnet pair can be performed in a wide range, there is an effect that the adjustment range for a shift in the acceleration phase and the like can be widened.
【0072】実施の形態3.上記実施の形態1及び実施
の形態2では、入射機器が加速空胴に入射させる粒子に
印加する偏向電界または偏向磁界を一定としたが、この
実施の形態3はこれら偏向電界または偏向磁界を周期的
に変化させるようにしたものである。Embodiment 3 In the first and second embodiments, the deflecting electric field or the deflecting magnetic field applied to the particles to be incident on the accelerating cavity by the injector is fixed. It is made to change in a way.
【0073】入射機器が加速空胴に入射させる粒子に印
加する偏向電界または偏向磁界を、例えば正弦波的に周
期的にその強度を変化させることにより、入射機器から
出射された粒子軌道も変化する。ここで、この実施の形
態3による多重通過型加速器を被照射体の滅菌・殺菌を
目的とした照射装置として利用した場合を考える。上記
被照射体が、例えば数十cm以上の大きさであると、上
記被照射体の全体にビームがあたるように上記照射装置
から取り出した加速粒子ビームを走査する。このように
加速粒子ビームを走査するものとして、通常は加速粒子
に印加する磁場強度を周期的に変化させるスキャン電磁
石を利用する。これに対して実施の形態3では、入射機
器において加速空胴に入射させる粒子に印加する偏向電
界または偏向磁界を周期的に変化させる。これにより、
上記と同様に照射する加速粒子ビームを被照射体の大き
さの範囲で走査することができる。By changing the intensity of the deflection electric field or the deflection magnetic field applied to the particles to be made incident on the acceleration cavity by the incident device, for example, sinusoidally, the particle trajectory emitted from the incident device also changes. . Here, a case is considered in which the multi-pass accelerator according to the third embodiment is used as an irradiation device for sterilizing / sterilizing an irradiation target. If the irradiation object has a size of, for example, several tens cm or more, the accelerated particle beam taken out from the irradiation device is scanned so that the beam hits the entire irradiation object. In order to scan the accelerating particle beam in this manner, a scanning electromagnet that periodically changes the magnetic field intensity applied to the accelerating particles is used. On the other hand, in the third embodiment, the deflection electric field or the deflection magnetic field applied to the particles to be incident on the acceleration cavity in the incident device is periodically changed. This allows
In the same manner as described above, the accelerated particle beam to be irradiated can be scanned in the size range of the irradiation object.
【0074】以上のように、この実施の形態3によれ
ば、入射機器が加速空胴に入射させる粒子に印加する電
界又は磁界を周期的に変化させることにより、上記加速
空胴から取り出す加速粒子のビームを走査するようにし
たので、スキャン電磁石の機能を入射機器が代替するこ
とから、スキャン電磁石を不要とすることができる。こ
れにより、装置コストを軽減することができる。As described above, according to the third embodiment, the injection device periodically changes the electric or magnetic field applied to the particles to be incident on the accelerating cavity, so that the accelerating particles extracted from the accelerating cavity are changed. Since the beam is scanned, the function of the scanning electromagnet is replaced by the incident device, so that the scanning electromagnet can be eliminated. Thereby, the apparatus cost can be reduced.
【0075】実施の形態4.上記実施の形態では180
度偏向磁石対の1つの180度偏向磁石においては磁場
強度が一様に設定されていたが、この実施の形態4によ
る多重通過型加速器の180度偏向磁石は加速粒子ビー
ムの集束力を上げるために磁場勾配を設けたものであ
る。Embodiment 4 In the above embodiment, 180
The magnetic field intensity is set uniformly in one of the 180 degree deflection magnets of the pair of degree deflection magnets. However, the 180 degree deflection magnet of the multi-pass accelerator according to the fourth embodiment increases the focusing power of the accelerated particle beam. Is provided with a magnetic field gradient.
【0076】図5はこの発明の実施の形態4による多重
通過型加速器の180度偏向磁石を示す横断面図であ
る。図において、6a,6b,6cは180度偏向磁石
であり、18a,18bは偏向磁石6の磁極、18は上
記磁極18a,18bの間隙である磁極ギャップであ
る。この磁極ギャップ18が小さいほどそこに発生する
磁場強度は強くなる。なお、図1に示したものと同一の
構成要素は同符号を付し重複した説明を省略する。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a 180-degree deflecting magnet of a multi-pass accelerator according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, 6a, 6b and 6c are 180 degree deflection magnets, 18a and 18b are magnetic poles of the deflection magnet 6, and 18 is a magnetic pole gap which is a gap between the magnetic poles 18a and 18b. The smaller the magnetic pole gap 18, the stronger the magnetic field generated there. Note that the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0077】図5(a)は上記実施の形態に使用された
偏向磁石6であり、電磁コイル10によって構成された
電磁石である。この偏向磁石6は磁極18a,18bが
x軸方向に沿って平行であり、x軸方向における磁場強
度は一様である。一方、図5(b)に示した偏向磁石6
aは上記と同様にx軸方向における磁場強度が一様な偏
向磁石を永久磁石で作成したものである。このように電
磁石でなく永久磁石で偏向磁石を作成することによって
電磁石に必要な電源が不要となり、運転コストを削減す
ることができる。FIG. 5A shows the deflection magnet 6 used in the above embodiment, which is an electromagnet constituted by an electromagnetic coil 10. The magnetic poles 18a and 18b of the deflection magnet 6 are parallel to each other along the x-axis direction, and the magnetic field strength in the x-axis direction is uniform. On the other hand, the deflection magnet 6 shown in FIG.
a is a deflection magnet made of a permanent magnet having a uniform magnetic field strength in the x-axis direction as described above. By forming the deflection magnet with a permanent magnet instead of an electromagnet as described above, a power supply required for the electromagnet is not required, and the operating cost can be reduced.
【0078】図5(c)に示した偏向磁石6bは磁極ギ
ャップ18を加速粒子の入出口側の間隔を狭くし内部方
向にゆくにつれてその間隔が広くなるような構造とする
ことで、x軸方向に沿って磁場強度が弱くなるように磁
場勾配を設けたものである。これによって加速粒子ビー
ムが図中のy軸方向、z軸方向の集束力が得られ、上記
ビームを効率よく加速することができる。また、上記実
施の形態1に示したアクティブクランプ9を不要にする
ことができるが、このアクティブクランプ9と併用する
ことによってより強い集束力を得ることができる。さら
に、上記の磁場勾配を設けた構造を有した偏向磁石を図
5(d)に示すように永久磁石で作成することにより、
上記の効果の他に電磁石に必要な電源が不要となること
による運転コストの削減ができる。この永久磁石による
偏向磁石6cに磁場勾配をもたすために磁極ギャップ1
8を可変にすることができる構造としてもよい。The deflecting magnet 6b shown in FIG. 5C has a structure in which the magnetic pole gap 18 has a structure in which the distance between the entrance and exit of the accelerating particles is narrowed, and the distance becomes wider as the distance goes inward. The magnetic field gradient is provided so that the magnetic field strength decreases along the direction. As a result, the accelerating particle beam obtains a focusing force in the y-axis direction and the z-axis direction in the drawing, and the beam can be efficiently accelerated. In addition, the active clamp 9 shown in the first embodiment can be omitted, but a stronger focusing force can be obtained by using the active clamp 9 together. Further, by forming a bending magnet having a structure provided with the above-described magnetic field gradient with a permanent magnet as shown in FIG.
In addition to the above effects, the operating cost can be reduced by eliminating the need for a power supply required for the electromagnet. In order to give a magnetic field gradient to the deflecting magnet 6c formed by the permanent magnet, the magnetic pole gap 1
It is good also as a structure which can make 8 variable.
【0079】以上のように、この実施の形態4によれ
ば、180度偏向磁石6を永久磁石により作成したの
で、電源が不要となり運転コストを低減することができ
る効果が得られる。As described above, according to the fourth embodiment, since the 180-degree deflecting magnets 6 are made of permanent magnets, no power supply is required and the effect of reducing operating costs can be obtained.
【0080】また、加速粒子の入出口側から内部方向に
ゆくにつれて磁場強度が弱くなるように磁場勾配をもた
せたので、加速粒子ビームの集束力が得られ、上記ビー
ムを効率よく加速することができる効果が得られる。Further, since the magnetic field gradient is provided so that the magnetic field strength becomes weaker as going from the inlet / outlet side of the accelerating particle toward the inside, the focusing power of the accelerating particle beam is obtained, and the beam can be efficiently accelerated. The effect that can be obtained is obtained.
【0081】なお、この実施の形態4における偏向磁石
は本発明における全ての実施の形態に対して適用できる
ものである。The deflection magnet according to the fourth embodiment can be applied to all the embodiments of the present invention.
【0082】実施の形態5.上記実施の形態では横断面
形状が円形である円筒型の共振器外殻を使用していた
が、この実施の形態5による多重通過型加速器の加速空
胴の共振器外殻は横断面形状を四角形としたものであ
る。Embodiment 5 In the above embodiment, a cylindrical resonator shell having a circular cross section is used. However, the resonator shell of the accelerating cavity of the multi-pass accelerator according to the fifth embodiment has a cross section. It is a rectangle.
【0083】図6はこの発明の実施の形態5による多重
通過型加速器の加速空胴の共振器外殻を示す横断面図で
ある。加速空胴1aの共振周波数は共振器外殻1bの横
断面積に比例するインダクタンスと加速電極2との間の
容量Cによって大方決定される。これにより、加速位相
のずれなどに対する調整範囲を広くするために偏向磁石
6と加速空胴1aとの間の空間を広くしたい場合、横断
面が四角形であると図中のz軸方向に長くすればx軸方
向の長さを短くしても共振周波数を変えることはない。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a resonator shell of an acceleration cavity of a multipass accelerator according to Embodiment 5 of the present invention. The resonance frequency of the accelerating cavity 1a is largely determined by the inductance proportional to the cross-sectional area of the resonator shell 1b and the capacitance C between the accelerating electrode 2. Accordingly, if it is desired to increase the space between the deflecting magnet 6 and the acceleration cavity 1a in order to widen the adjustment range with respect to the deviation of the acceleration phase, etc., if the cross section is a quadrangle, the cross section is long in the z-axis direction in the figure. For example, even if the length in the x-axis direction is reduced, the resonance frequency does not change.
【0084】以上のように、この実施の形態5によれ
ば、共振器外殻1の横断面形状を四角形としたので、上
記実施の形態と同様な効果が得られるとともに、加速位
相のずれなどに対する調整範囲を広くするために偏向磁
石6と加速空胴1aとの間の空間を広くしたい場合の共
振器外殻の設計が容易である。As described above, according to the fifth embodiment, the cross-sectional shape of the resonator shell 1 is rectangular, so that the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. When the space between the deflecting magnet 6 and the accelerating cavity 1a is desired to be widened in order to widen the range of adjustment, the design of the resonator shell is easy.
【0085】なお、この実施の形態5における共振器外
殻は本発明における全ての実施の形態に対して適用でき
るものである。The resonator shell according to the fifth embodiment can be applied to all the embodiments of the present invention.
【0086】実施の形態6.上記実施の形態では加速電
極2に突出した端部2aを設けていたが、この実施の形
態6はこの端部2aを削除したものである。Embodiment 6 FIG. In the above-described embodiment, the protruding end 2a is provided on the acceleration electrode 2, but in the sixth embodiment, the end 2a is omitted.
【0087】図7はこの発明の実施の形態6による多重
通過型加速器の加速空胴を示す縦断面図である。図のよ
うに、この実施の形態6による多重通過型加速器の加速
電極2bは突出した端部2aを有さず製作が容易で簡易
な構造となっている。上述したように端部2aは加速ギ
ャップ3間の加速電圧分布を平坦化するために設けられ
ていたが、特に短い加速空胴1aを有する装置では上記
のように端部2aのない構造でも十分に必要な加速電圧
分布が得られ上記実施の形態と同様な効果が得られる。FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an acceleration cavity of a multi-pass accelerator according to Embodiment 6 of the present invention. As shown in the figure, the accelerating electrode 2b of the multi-pass accelerator according to the sixth embodiment does not have a protruding end 2a and has a simple and easy-to-manufacture structure. As described above, the end portion 2a is provided to flatten the acceleration voltage distribution between the acceleration gaps 3. However, in a device having a short acceleration cavity 1a, a structure without the end portion 2a as described above is sufficient. And the same effect as in the above embodiment can be obtained.
【0088】実施の形態7.上記実施の形態1では取り
出しビーム7は図1(a)に示すように右側の偏向磁石
6によって最後に180度偏向されて取り出しされた
が、この実施の形態7は偏向角を変化させて加速粒子ビ
ームを取り出すようにしたものである。Embodiment 7 In the first embodiment, the extraction beam 7 is finally deflected by 180 degrees and extracted by the right deflection magnet 6 as shown in FIG. 1A. However, in the seventh embodiment, the deflection angle is changed to accelerate the beam. This is to extract a particle beam.
【0089】図8はこの発明の実施の形態7による多重
通過型加速器の構成を示す縦断面図である。なお、図1
と同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を
省略する。図において、加速粒子軌道が最後に通過する
偏向磁石6の偏向角を約90度程度としてy軸方向に加
速粒子ビームを引き出している。この偏向角は偏向磁石
6の大きさによって任意に設定される。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to Embodiment 7 of the present invention. FIG.
The same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the figure, an acceleration particle beam is extracted in the y-axis direction with the deflection angle of the deflection magnet 6 through which the acceleration particle trajectory finally passes is about 90 degrees. This deflection angle is arbitrarily set according to the size of the deflection magnet 6.
【0090】加速粒子のエネルギーが高くなると加速粒
子軌道の間隔が広がり、加速電極2の長手方向における
単位長さ当たりを通過する加速粒子軌道の数が減少す
る。このため加速の効率が悪くなる。また、加速位相も
90度に近づくためにエネルギーの増加も少なくなる。
従って、この実施の形態7における加速粒子ビームの取
り出し機構は取り出しビーム7のエネルギーを多少減少
させる。しかし、任意の偏向電極6から加速粒子ビーム
を取り出すことができるため装置全体を小型化すること
ができる。When the energy of the accelerating particles increases, the interval between the accelerating particle orbits increases, and the number of accelerating particle orbits passing through the accelerating electrode 2 per unit length in the longitudinal direction decreases. For this reason, the efficiency of acceleration deteriorates. Further, since the acceleration phase approaches 90 degrees, the increase in energy is reduced.
Therefore, the mechanism for extracting the accelerated particle beam in the seventh embodiment slightly reduces the energy of the extracted beam 7. However, since the accelerating particle beam can be extracted from any deflection electrode 6, the entire apparatus can be downsized.
【0091】以上のように、この実施の形態7によれ
ば、偏向磁石を電磁石とし偏向角を可変として加速ギャ
ップ3を通過させずに加速粒子ビームを取り出すように
したので、任意の偏向磁石6から加速粒子ビームを取り
出すことができるため特別なビーム取り出し機構を設け
る必要がなく、装置全体を小型化することができる効果
が得られる。As described above, according to the seventh embodiment, the deflecting magnet is used as the electromagnet and the deflection angle is made variable so that the accelerated particle beam is taken out without passing through the acceleration gap 3. Therefore, there is no need to provide a special beam extraction mechanism, and an effect of reducing the size of the entire apparatus can be obtained.
【0092】なお、この実施の形態7における加速粒子
ビーム取り出し機構は本発明における全ての実施の形態
に対して適用できるものである。The accelerating particle beam extracting mechanism according to the seventh embodiment can be applied to all the embodiments of the present invention.
【0093】実施の形態8.上記実施の形態では180
度偏向磁石対の加速粒子の入射位置から180度偏向磁
石の長手方向への磁場強度は一様であったが、この実施
の形態8は上記180度偏向磁石対の加速粒子の入射位
置から180度偏向磁石の長手方向へゆくにつれて磁場
強度が強くなるように磁場勾配を設けたものである。Embodiment 8 FIG. In the above embodiment, 180
The magnetic field strength in the longitudinal direction of the 180-degree deflecting magnet from the incident position of the accelerating particles of the 180-degree deflecting magnet pair was uniform, but in the eighth embodiment, the intensity of the magnetic field was 180 degrees from the incident position of the accelerating particles of the 180-degree deflecting magnet pair. The magnetic field gradient is provided so that the magnetic field intensity becomes stronger as it goes in the longitudinal direction of the deflection magnet.
【0094】図9はこの発明の実施の形態8による多重
通過型加速器の構成を示す縦断面図である。図におい
て、左側の偏向磁石6は上記実施の形態1において使用
したものと同様のものであり、右側はy軸方向に磁場強
度が強くなるように磁場勾配を設けた偏向磁石19とし
ている。FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to an eighth embodiment of the present invention. In the drawing, the deflection magnet 6 on the left side is the same as that used in the first embodiment, and the deflection magnet 19 on the right side is provided with a magnetic field gradient so that the magnetic field strength increases in the y-axis direction.
【0095】加速粒子のエネルギーが高くなるとその加
速粒子軌道の偏向半径が増大するが、上記のようにy軸
方向に磁場強度が強くなってゆくとその偏向半径の増大
が抑えられる。さらに、この磁場勾配では加速粒子が最
初の約90度の偏向を受けるとき、z軸方向に加速粒子
ビームの集束力(y軸方向には集束力)が得られ、その
後に約90度の偏向を受ける間はz軸方向に加速粒子ビ
ームの発散力(y軸方向には集束力)が得られる。この
ような集束・発散は全体としては加速粒子ビームの拡が
りが抑えられて上記ビームは集束するので、上記磁場勾
配によってz軸方向の集束力が得られることになる。As the energy of the accelerating particle increases, the deflection radius of the orbit of the accelerating particle increases. However, as the magnetic field strength increases in the y-axis direction as described above, the increase in the deflection radius can be suppressed. Further, when the accelerating particles undergo the initial deflection of about 90 degrees with this magnetic field gradient, a focusing force of the accelerating particle beam (focusing force in the y-axis direction) is obtained in the z-axis direction, and thereafter, the deflection force of about 90 degrees During the irradiation, a diverging force of the accelerating particle beam (a focusing force in the y-axis direction) is obtained in the z-axis direction. In such focusing and diverging, the spread of the accelerated particle beam is suppressed as a whole, and the beam is focused. Therefore, the focusing force in the z-axis direction is obtained by the magnetic field gradient.
【0096】図10はこの実施の形態8における偏向磁
石の一例を示す図であり、(a)は図9のx軸方向から
みた平面図であり、(b)は(a)のB−B線に沿った
断面図である。このように、上記に示した偏向磁石の磁
場勾配を得るために図示の例では磁極ギャップ18がy
軸方向にゆくにつれて狭くなる構造としている。また、
この例では偏向磁石を電磁石としたが永久磁石でもよ
く、さらに、磁極ギャップ18をy軸方向において可変
としてもよい。FIGS. 10A and 10B are diagrams showing an example of the deflecting magnet according to the eighth embodiment, wherein FIG. 10A is a plan view as viewed from the x-axis direction in FIG. 9, and FIG. It is sectional drawing along the line. Thus, in order to obtain the magnetic field gradient of the deflection magnet shown above, in the illustrated example, the magnetic pole gap 18 is set to y
The structure becomes narrower as it goes in the axial direction. Also,
In this example, the deflection magnet is an electromagnet, but may be a permanent magnet, and the magnetic pole gap 18 may be variable in the y-axis direction.
【0097】また、この実施の形態8における偏向磁石
19は、加速粒子のエネルギーが高くなることで偏向半
径が大きくなった加速粒子軌道が強い磁場を受けて18
0度以上の偏向角で偏向されるため、補正磁石11によ
る加速粒子軌道の微調節が必要である。In the deflecting magnet 19 according to the eighth embodiment, the trajectory of the accelerating particle whose deflection radius is increased due to the increase in the energy of the accelerating particle receives a strong magnetic field.
Since the deflection is performed at a deflection angle of 0 degree or more, fine adjustment of the trajectory of the accelerating particle by the correction magnet 11 is necessary.
【0098】また、上記では図中の左側の偏向磁石を実
施の形態1と同様のものを使用したが、この偏向磁石に
上記のような磁場勾配を持たせても同様の効果が得られ
る。In the above description, the same deflection magnet as that of the first embodiment is used as the left deflection magnet in the figure. However, the same effect can be obtained by giving the deflection magnet the magnetic field gradient as described above.
【0099】以上のように、この実施の形態8によれ
ば、180度偏向磁石に加速粒子の入射位置から180
度偏向磁石の長手方向へゆくにつれて磁場強度が強くな
るように磁場勾配を設けたので、加速粒子のエネルギー
増加に伴う加速粒子軌道の偏向半径の増大を抑えること
ができ、さらに、加速粒子ビームの集束力を得ることが
できる。これにより、偏向半径が増大することによる装
置の大型化や加速位相のずれによる加速効率の低下を防
ぐことができるので、装置を小型化でき加速効率を上げ
ることができる効果が得られる。As described above, according to the eighth embodiment, the 180-degree deflecting magnet is shifted 180 degrees from the incident position of the accelerating particles.
The magnetic field gradient is set so that the magnetic field strength becomes stronger as it goes in the longitudinal direction of the deflecting magnet, so it is possible to suppress the increase in the deflection radius of the accelerating particle trajectory due to the increase in the energy of the accelerating particle, and furthermore, the Focusing power can be obtained. As a result, it is possible to prevent an increase in the size of the apparatus due to an increase in the deflection radius and a decrease in the acceleration efficiency due to a shift in the acceleration phase, so that an effect is obtained that the apparatus can be downsized and the acceleration efficiency can be increased.
【0100】なお、この実施の形態8における偏向磁石
は本発明における全ての実施の形態に対して適用できる
ものである。The deflecting magnet of the eighth embodiment can be applied to all the embodiments of the present invention.
【0101】実施の形態9.上記実施の形態では2つの
加速電極2の間隙(加速ギャップ3)は、加速電極2の
長手方向にほぼ一定(但し、上記実施の形態においても
任意の加速電圧分布を得るためにこの間隙を加速電極2
の長手方向に変えることもある)であったが、この実施
の形態9は上記加速電極2の間隙に直線部の加速粒子軌
道が通過する円筒電極を各々の対向面に設けたものであ
る。Embodiment 9 FIG. In the above embodiment, the gap (acceleration gap 3) between the two accelerating electrodes 2 is substantially constant in the longitudinal direction of the accelerating electrode 2 (however, in this embodiment, the gap is accelerated to obtain an arbitrary acceleration voltage distribution). Electrode 2
However, in the ninth embodiment, a cylindrical electrode through which the acceleration particle trajectory of the linear portion passes is provided on each opposing surface in the gap between the accelerating electrodes 2.
【0102】図11はこの発明の実施の形態9による多
重通過型加速器の構成を示す縦断面図である。図におい
て、20は直線部の加速粒子軌道を通過させる円筒電極
であって、銅やアルミニウムあるいはステンレス鋼に銅
メッキを施したものなどの導電性材料にて作成される。
また、2つの電極ベース21の対向面にそれぞれ設置さ
れて円筒電極対を構成している。21は電極ベースであ
り、2つの加速電極の間隙を広げてその対向面に円筒電
極20を設置した加速電極で、この場合の加速電極を円
筒電極20に対して上記のように電極ベースと称してい
る。なお、図1と同一の構成要素には同一符号を付し重
複した説明を省略する。FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to Embodiment 9 of the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes a cylindrical electrode that passes through the accelerating particle trajectory of the linear portion, and is made of a conductive material such as copper, aluminum, or stainless steel plated with copper.
Further, the two electrode bases 21 are respectively provided on opposing surfaces to form a pair of cylindrical electrodes. Reference numeral 21 denotes an electrode base, which is an acceleration electrode in which the gap between the two acceleration electrodes is widened and the cylindrical electrode 20 is provided on the opposing surface thereof. ing. Note that the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0103】上記実施の形態のように加速電極2の長手
方向にほぼ一定であると、加速粒子軌道が通過しない領
域においても強い電界が発生している。このため、加速
空胴1a内に多くの壁電流が流れて電力損失が大きくな
る。図のように、円筒電極20を設置すると加速粒子軌
道が通過する領域にのみ強い電界が発生するようにな
る。また、2つの加速粒子軌道が接近している場合は一
対の円筒電極20に2本の軌道を通過させてもよい。If the acceleration electrode 2 is substantially constant in the longitudinal direction as in the above embodiment, a strong electric field is generated even in a region where the orbit of the accelerating particles does not pass. For this reason, many wall currents flow in the acceleration cavity 1a, and the power loss increases. As shown in the figure, when the cylindrical electrode 20 is provided, a strong electric field is generated only in a region where the orbit of the accelerating particle passes. When two orbits of the accelerating particles are close to each other, the pair of cylindrical electrodes 20 may pass through two orbits.
【0104】また、加速粒子軌道が通過する領域にのみ
電界が発生するように電極ベース21をなくして円筒電
極20のみを配置した構造とすることが考えられるが、
電極ベース21がないと電極ベース21の長手方向(図
11中のy軸方向)に加速電圧分布をもたすことができ
なくなり、上記加速電圧分布が正弦半波に近い分布とな
ってしまうので不適である。It is also conceivable to adopt a structure in which the electrode base 21 is eliminated and only the cylindrical electrode 20 is disposed so that an electric field is generated only in a region where the accelerating particle orbit passes.
Without the electrode base 21, the acceleration voltage distribution cannot be provided in the longitudinal direction of the electrode base 21 (y-axis direction in FIG. 11), and the acceleration voltage distribution becomes a distribution close to a half sine wave. Not suitable.
【0105】なお、図示の例では電極ベース21に突出
した端部2aが形成されているが上記実施の形態6と同
様に加速空胴1aを短いものとすれば不要にすることが
できる。また、補正磁石11が図示されていないが加速
粒子軌道の位置を微調節することが必要な場合は設置し
てもよい。In the illustrated example, the protruding end 2a is formed on the electrode base 21. However, as in the sixth embodiment, if the acceleration cavity 1a is made short, it can be made unnecessary. Although the correction magnet 11 is not shown, it may be provided if it is necessary to finely adjust the position of the accelerating particle trajectory.
【0106】以上のように、この実施の形態9によれ
ば、加速電極2(電極ベース21)の間隙に直線部の加
速粒子軌道が通過する円筒電極20を複数個設けたの
で、加速粒子軌道が通過する領域にのみ強い加速電界を
発生させることができ、加速粒子軌道が通過しない領域
において発生した電界による壁電流の加速空胴への流出
を防ぐことができる。これにより、装置全体の電力損失
を低減することができる効果が得られる。As described above, according to the ninth embodiment, since a plurality of cylindrical electrodes 20 through which the linear acceleration particle orbit passes are provided in the gap between the acceleration electrodes 2 (electrode bases 21), the acceleration particle orbit is provided. A strong accelerating electric field can be generated only in a region where the trajectory passes, and an outflow of the wall current into the accelerating cavity due to the electric field generated in a region where the orbit of the accelerating particles does not pass can be prevented. As a result, an effect that the power loss of the entire apparatus can be reduced is obtained.
【0107】実施の形態10.実施の形態10による多
重通過型加速器は、上記実施の形態7、及び実施の形態
9の構成を組み合わせたものである。Embodiment 10 FIG. The multi-pass accelerator according to the tenth embodiment is a combination of the configurations of the seventh and ninth embodiments.
【0108】図12はこの発明の実施の形態10による
多重通過型加速器の構成を示す縦断面図である。図にお
いて、円筒電極20によって加速粒子軌道が通過する領
域にのみ強い加速電界を発生させ、偏向磁石による偏向
角を180度以下として任意のエネルギーの加速粒子ビ
ームを取り出すことができる。このような構成とするこ
とによって上記実施の形態7、及び実施の形態9と同様
の効果を得ることができる。FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to Embodiment 10 of the present invention. In the figure, a strong accelerating electric field is generated only in a region where an accelerating particle orbit passes by a cylindrical electrode 20, and an accelerating particle beam having arbitrary energy can be taken out by setting a deflection angle of 180 degrees or less by a deflection magnet. With such a configuration, the same effects as those of the above-described seventh and ninth embodiments can be obtained.
【0109】実施の形態11.上記実施の形態9では、
加速電極の間隙に加速粒子軌道が通過する円筒電極を各
々の対向面に設けたものであったが、この実施の形態1
1は加速粒子のビームをより集束させるため円筒電極内
に集束機器を設けたものである。Embodiment 11 FIG. In the ninth embodiment,
The cylindrical electrode through which the accelerating particle trajectory passes is provided in the gap between the accelerating electrodes on each of the opposing surfaces.
Reference numeral 1 denotes a device provided with a focusing device in a cylindrical electrode in order to further focus the beam of accelerated particles.
【0110】図13はこの発明の実施の形態11による
多重通過型加速器の構成を示す縦断面図である。また、
図14はこの実施の形態11における集束機器を内蔵し
た円筒電極の一例を示す図であり、(a)は集束機器内
蔵円筒電極の横断面図、(b)は(a)のC−C線に沿
った断面図である。図において、22は集束機器として
の四極磁石23を内蔵した四極磁石内蔵円筒電極、23
は加速粒子ビームを集束させる四極磁石、24は四極磁
石内蔵円筒電極22内の加速粒子ビームが集束力を受け
る空間であるビームアパーチャ、24aは円筒電極22
の軸であり、ビームアパーチャ24の中心軸および四極
磁石23の四極磁場中心でもある。なお、図1と同一の
構成要素は同一符号を付し重複した説明を省略する。FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to Embodiment 11 of the present invention. Also,
14A and 14B are diagrams showing an example of a cylindrical electrode incorporating a focusing device according to the eleventh embodiment, wherein FIG. 14A is a cross-sectional view of the focusing device-equipped cylindrical electrode, and FIG. 14B is a line CC of FIG. FIG. In the figure, reference numeral 22 denotes a quadrupole magnet built-in cylindrical electrode incorporating a quadrupole magnet 23 as a focusing device;
Is a quadrupole magnet for focusing the accelerating particle beam, 24 is a beam aperture which is a space where the accelerating particle beam in the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 receives a focusing force, and 24a is a cylindrical electrode 22
And the center axis of the beam aperture 24 and the center of the quadrupole magnetic field of the quadrupole magnet 23. Note that the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0111】四極磁石23は図14(a)に示すように
2つの同一の磁極が対向している磁極対があり、これと
異なる磁極による磁極対が上記磁極対に対して直交して
配置された構造をしている。また、図13に示すように
この四極磁石23が配置された円筒電極である四極磁石
内蔵円筒電極22は上記実施の形態9と同様に電極ベー
ス21の対向面にそれぞれ対向するように位置されてい
る。As shown in FIG. 14A, the quadrupole magnet 23 has a magnetic pole pair in which two identical magnetic poles are opposed to each other, and a magnetic pole pair of a different magnetic pole is arranged orthogonal to the magnetic pole pair. It has a structure. Further, as shown in FIG. 13, the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22, which is a cylindrical electrode on which the quadrupole magnet 23 is arranged, is positioned so as to face the opposing surface of the electrode base 21 similarly to the ninth embodiment. I have.
【0112】ここで、一方の四極磁石内蔵円筒電極22
において、四極磁石23の上記磁極対が加速粒子ビーム
に水平方向の集束力を与えるものであれば、その垂直方
向には逆の磁極を有する磁極対が配置されているので加
速粒子ビームには発散力が与えられる。このため、上記
四極磁石内蔵円筒電極22に対向する四極磁石内蔵円筒
電極22内の四極磁石23は、極性が逆の組み合わせと
して加速粒子ビームの垂直方向に集束力を与えるものを
使用する。Here, one of the quadrupole magnet built-in cylindrical electrodes 22
In the above, if the magnetic pole pair of the quadrupole magnet 23 gives a converging force in the horizontal direction to the accelerated particle beam, since the magnetic pole pair having the opposite magnetic pole is arranged in the vertical direction, the divergent Power is given. For this reason, the quadrupole magnet 23 inside the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 facing the above quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 is a combination that gives a focusing force in the vertical direction of the accelerating particle beam as a combination having the opposite polarity.
【0113】また、隣り合う加速粒子軌道の位置が非常
に近い場合、2つの加速粒子軌道を四極磁石内蔵円筒電
極22内のビームアパーチャ24に通過させてもよい。
この場合、加速粒子軌道は図14(b)に示すビームア
パーチャ24の中心軸24a(即ち、四極磁場中心)を
通らないので、各々の軌道が偏向を受ける。しかし、対
向した四極磁石内蔵円筒電極22の四極磁石23が、逆
の磁性が組み合わされたものなので、上記と逆の方向に
各々の軌道が偏向されるため、結果としてこの四極磁石
23によるビーム偏向の偏向角は小さくなる。この後は
補正磁石11などにより加速粒子軌道の位置を微調整す
ればよい。When the positions of adjacent accelerated particle orbits are very close, two accelerated particle orbits may be passed through the beam aperture 24 in the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22.
In this case, the trajectories of the accelerating particles do not pass through the central axis 24a (that is, the center of the quadrupole magnetic field) of the beam aperture 24 shown in FIG. However, since the opposing quadrupole magnet 23 of the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 is a combination of the opposite magnetism, each orbit is deflected in the opposite direction to the above. As a result, the beam deflection by the quadrupole magnet 23 is performed. Becomes smaller. Thereafter, the position of the accelerating particle trajectory may be finely adjusted by the correction magnet 11 or the like.
【0114】但し、上記とは逆にアクティブクランプや
180度偏向磁石による加速粒子ビームの集束作用によ
り、対向して配置された四極磁石内蔵円筒電極22内の
各々の四極磁石23における磁極対の組み合わせを同一
にする場合もある。However, conversely to the above, the combination of the magnetic pole pairs in each quadrupole magnet 23 in the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 disposed opposite to each other by the active clamp or the focusing action of the accelerating particle beam by the 180-degree deflecting magnet. May be the same.
【0115】以上のように、この実施の形態11によれ
ば、加速粒子ビームをより集束させるため円筒電極内に
集束機器として四極磁石を設けたので、円筒電極によっ
て加速粒子軌道が通過する領域にのみ加速電界が強くか
かり、四極磁石によって加速粒子ビームに強い集束力が
与えられるので、加速粒子を効率よく加速することがで
きる効果が得られる。また、対向する円筒電極内の集束
機器の磁性を逆にしたので、隣り合う加速粒子軌道の位
置が非常に近い場合で、これら2つの加速粒子軌道が集
束機器内を通過しても対向した集束機器によってビーム
を集束させる効果が得られる。As described above, according to the eleventh embodiment, a quadrupole magnet is provided as a focusing device in the cylindrical electrode in order to further focus the accelerated particle beam. Only the accelerating electric field is strongly applied, and a strong focusing force is given to the accelerating particle beam by the quadrupole magnet, so that the effect of accelerating the accelerating particles efficiently can be obtained. In addition, since the magnetism of the focusing device in the opposed cylindrical electrode is reversed, when the positions of adjacent accelerating particle trajectories are very close, even if these two accelerating particle trajectories pass through the focusing device, the converging focusing device faces each other. The effect of focusing the beam by the device is obtained.
【0116】なお、上記実施の形態では四極磁石23と
して永久磁石を使用したが、電磁石あるいは静電型四極
レンズとしても同様の効果が得られる。In the above embodiment, a permanent magnet is used as the quadrupole magnet 23, but the same effect can be obtained by using an electromagnet or an electrostatic quadrupole lens.
【0117】実施の形態12.先ず、この実施の形態1
2を説明する前に加速ギャップでの加速粒子ビームの発
散集束作用について説明する。図15は加速ギャップに
おける一般的な電界分布を示す図である。図において、
入射粒子のビームは図15中の左側の加速電極2から加
速ギャップ3に出射するとき電界Erから集束する方向
に作用を受ける。この後、加速ギャップ3において加速
されて、再び図15中の右側の加速電極2に入射すると
き電界Erから発散する方向に作用を受ける。この集束
/発散作用が全体として集束力になるか発散力になるか
は、近似的には加速ギャップ3のギャップ中心を粒子が
通過するときの加速位相によって決定される。しかし、
本発明のように加速ギャップ3内で粒子速度および粒子
エネルギーが著しく変わる場合、加速粒子のエネルギー
が低いときにおける加速粒子ビームの集束力が支配的と
なり、粒子が加速を受けるにつれて粒子ビームは過多の
集束作用を受け、結果的に発散力になる。これより、加
速電極2に設ける加速粒子の通過孔を円形とすると、図
15に示した電界分布は軸対称になり水平、垂直両方向
に過多の集束作用を受けることになる。Embodiment 12 FIG. First, the first embodiment
Before explaining 2, the divergence and focusing action of the accelerated particle beam in the acceleration gap will be described. FIG. 15 is a diagram showing a general electric field distribution in the acceleration gap. In the figure,
When the beam of the incident particles exits from the acceleration electrode 2 on the left side in FIG. Thereafter, it is accelerated in the acceleration gap 3 and acts in a direction diverging from the electric field Er when it is incident again on the right acceleration electrode 2 in FIG. Whether the convergence / divergence action becomes a convergence force or a divergence force as a whole is approximately determined by the acceleration phase when the particles pass through the gap center of the acceleration gap 3. But,
When the particle velocity and the particle energy change significantly within the acceleration gap 3 as in the present invention, the focusing power of the accelerated particle beam when the energy of the accelerated particle is low becomes dominant, and as the particle is accelerated, the particle beam becomes excessive. The focusing action results in a diverging force. As a result, if the passage of the accelerating particles provided in the accelerating electrode 2 is circular, the electric field distribution shown in FIG. 15 becomes axially symmetric and receives excessive focusing action in both the horizontal and vertical directions.
【0118】そこで、この実施の形態12では、加速電
極2に設ける加速粒子の通過孔は、加速粒子軌道の全て
が入るように水平又は垂直方向に広くした長孔である
か、若しくは、少なくとも入射初期の加速粒子が通過す
る部分を、加速粒子の通過領域よりも水平又は垂直方向
に十分に広げた長孔形状として水平または垂直方向に過
多の集束作用を受けないようにしたものである。Therefore, in the twelfth embodiment, the through-hole of the accelerating particles provided in the accelerating electrode 2 is an elongated hole which is widened in the horizontal or vertical direction so that all the orbits of the accelerating particles can enter, or at least the incident hole. The portion through which the initial accelerating particles pass is formed into a long hole shape which is sufficiently widened in the horizontal or vertical direction from the region where the accelerating particles pass, so that excessive focusing action in the horizontal or vertical direction is prevented.
【0119】図16はこの発明の実施の形態12による
加速空胴の加速電極を示す図であり、(a)は十分に加
速された加速粒子の通過する通過孔は円形とし、入射初
期の加速粒子が通過する通過孔を加速電極の長手方向に
長い長孔としたものを示す斜視図、(b)は加速粒子の
通過孔を加速電極の長手方向(水平方向、y軸方向)に
長い1つの長孔としたものを示す斜視図、(c)は実施
の形態12による加速電極の断面とその加速ギャップに
おける電界分布を示している。また、通過孔の形状の説
明を簡単にするため、各加速電極2の端面を透過させて
示している。図において、2B,2Cは加速粒子が通過
する領域よりも水平方向(y軸方向)に十分に広い長孔
とした通過孔、2Dは通過孔2B,2Cの水平方向の内
壁側面で、2Eは十分に加速された加速粒子の通過する
円形の通過孔を示している。FIG. 16 is a view showing an accelerating electrode of an accelerating cavity according to the twelfth embodiment of the present invention. FIG. 16 (a) shows a circular through hole through which sufficiently accelerated accelerating particles pass, and shows the acceleration at the initial stage of incidence. FIG. 3B is a perspective view illustrating a passage hole through which particles pass, which is a long hole in the longitudinal direction of the acceleration electrode. FIG. 4B is a perspective view illustrating a passage hole of the acceleration particles that is long in the longitudinal direction (horizontal direction, y-axis direction) of the acceleration electrode. FIG. 14C is a perspective view showing one of the two long holes, and FIG. 15C shows a cross section of the acceleration electrode according to the twelfth embodiment and an electric field distribution in the acceleration gap. Further, in order to simplify the description of the shape of the passage hole, the end face of each acceleration electrode 2 is shown as being transparent. In the figure, reference numerals 2B and 2C denote through holes which are elongated holes sufficiently wider in the horizontal direction (y-axis direction) than the region through which the accelerating particles pass, 2D denotes a side surface of the horizontal inner wall of the through holes 2B and 2C, and 2E denotes a side surface. It shows a circular passage hole through which the sufficiently accelerated accelerating particles pass.
【0120】通過孔2B,2Cを加速粒子が通過すると
き、その通過領域を基準として考えると、通過孔2B,
2Cの水平方向の内壁側面2Dは十分に遠方になる。こ
れにより、加速粒子の通過領域では水平方向(y軸方
向)の電界成分が存在しないか若しくは極めて小さいも
のとなり、水平方向(y軸方向)の電界成分による作用
を無視することができる。このため、上述した磁場の作
用などを利用することで容易に加速粒子ビームを水平方
向(y軸方向)に集束させることができるか、或いは集
束要素が不要になる場合もある。なお、加速ギャップ3
に面した加速電極2の形状(即ち、通過孔の口の形状)
のみを、図16(a)若しくは図16(b)に示すよう
なものにしておき、加速電極2の内部は1つの空間にな
るようにしても、上記と同様の効果が得られる。When accelerating particles pass through the passage holes 2B and 2C, considering the passage area as a reference, the passage holes 2B and 2C
The horizontal inner wall side surface 2D of 2C is sufficiently far away. Accordingly, the electric field component in the horizontal direction (y-axis direction) does not exist or is extremely small in the passing region of the accelerating particles, and the effect of the electric field component in the horizontal direction (y-axis direction) can be ignored. For this reason, the accelerating particle beam can be easily focused in the horizontal direction (y-axis direction) by utilizing the above-described action of the magnetic field, or the focusing element may not be necessary. In addition, acceleration gap 3
Of the acceleration electrode 2 facing the surface (that is, the shape of the opening of the passage hole)
16A or 16B, and the same effect as described above can be obtained even if the inside of the acceleration electrode 2 is formed as one space.
【0121】ただし、適度の電界による集束・発散作用
は、外部に集束要素(四極磁石内蔵円筒電極22など)
を設けることなく、それだけで加速粒子ビームを集束さ
せることができるので、加速粒子が高エネルギーを有し
ている領域では有効である場合がある。従って、図16
(b)に示すように通過孔2Cを加速電極2の長手方向
(水平方向、y軸方向)に長い1つの長孔とする例と、
図16(a)に示すように十分に加速されて高エネルギ
ーを有する加速粒子の通過する通過孔2Eは円形とし、
入射初期の加速粒子(低エネルギーを有する)は加速電
極2の長手方向に長い長孔の通過孔2Bとする例の両方
の場合が考えられる。一方、加速ギャップ3を横切る磁
束が存在すると、加速粒子軌道は偏向されるが、図16
(b)のように一つの長孔にしておけば、上記磁束によ
る偏向を受けて加速粒子軌道が変化しても、加速粒子が
加速電極2などに衝突して失われるようなことはない。However, the convergence and divergence action by an appropriate electric field is provided by an external focusing element (such as a cylindrical electrode 22 with a built-in quadrupole magnet).
Can be focused by itself without providing the laser beam, so that it may be effective in a region where the accelerated particles have high energy. Therefore, FIG.
(B) an example in which the passage hole 2C is one elongated hole that is long in the longitudinal direction (horizontal direction, y-axis direction) of the acceleration electrode 2 as shown in FIG.
As shown in FIG. 16 (a), the through-hole 2E through which the accelerated particles having sufficiently high acceleration and high energy pass is circular.
In both cases, the accelerated particles (having low energy) at the initial stage of the injection are formed as long passage holes 2B long in the longitudinal direction of the acceleration electrode 2. On the other hand, if there is a magnetic flux crossing the acceleration gap 3, the orbit of the accelerating particle is deflected.
If one long hole is provided as in (b), even if the orbit of the accelerated particle changes due to the deflection by the magnetic flux, the accelerated particle does not collide with the acceleration electrode 2 or the like and is lost.
【0122】さらに、対向する加速電極2の長孔を、図
16(c)に示すように垂直方向の大きさ(z軸方向)
が異なるようにすることで、加速粒子にかかる電界Er
による発散力を小さくすることができる。これは片方の
加速電極2の長孔を垂直方向(z軸方向)に広げたこと
により、電界Erがこの長孔の内壁側(±z軸方向に)
に引き上げられたようになり電界Erの垂直成分が弱ま
るためである。Further, as shown in FIG. 16 (c), the long hole of the opposing acceleration electrode 2 has a vertical dimension (z-axis direction).
Are different, the electric field Er applied to the accelerating particles
Divergence can be reduced. This is because the elongated hole of one of the accelerating electrodes 2 is expanded in the vertical direction (z-axis direction), so that the electric field Er is generated on the inner wall side of the elongated hole (± z-axis direction).
This is because the vertical component of the electric field Er weakens.
【0123】なお、上記効果は図16(c)に示すよう
に、加速粒子が入射する側の加速電極2の長孔よりその
対面の加速電極2の長孔を垂直方向(z軸方向)に広く
すると、集束・発散力のつり合いから加速粒子にかかる
電界Erによる発散力を小さくする効果が大きくなる。As shown in FIG. 16 (c), the above-mentioned effect is obtained by moving the long hole of the acceleration electrode 2 on the opposite side from the long hole of the acceleration electrode 2 on the side where the acceleration particles are incident in the vertical direction (z-axis direction). When it is widened, the effect of reducing the diverging force due to the electric field Er applied to the accelerating particles due to the balance between the focusing and diverging forces is increased.
【0124】以上のように、この実施の形態12によれ
ば、加速電極2に設ける加速粒子の通過孔は、加速粒子
軌道の全てが入るように水平又は垂直方向に広くした長
孔であるか、若しくは、少なくとも入射初期の加速粒子
が通過する部分を、加速粒子の通過領域よりも水平又は
垂直方向に十分に広げた長孔形状としたので、水平又は
垂直方向の電界成分による作用を無視することができ、
水平又は垂直方向の加速粒子ビームの集束を容易にする
ことができる。さらに、図16(b)のように一つの長
孔形状とした場合は、加速ギャップ3を横切る磁束によ
り加速粒子軌道が偏向しても、加速電極などに加速粒子
が衝突することなく通過効率を向上させることができ
る。As described above, according to the twelfth embodiment, the passing hole of the accelerating particles provided in the accelerating electrode 2 is an elongated hole that is widened in the horizontal or vertical direction so that all the orbits of the accelerating particles can be entered. Or, at least the portion through which the accelerated particles pass at the initial stage of incidence has a long hole shape that is sufficiently widened in the horizontal or vertical direction from the passing region of the accelerated particles, so that the effect of the electric field component in the horizontal or vertical direction is ignored. It is possible,
Focusing of the accelerated particle beam in the horizontal or vertical direction can be facilitated. Further, in the case of one elongated hole shape as shown in FIG. 16B, even if the trajectory of the accelerating particle is deflected by the magnetic flux crossing the accelerating gap 3, the passing efficiency is improved without the accelerating particle colliding with the accelerating electrode or the like. Can be improved.
【0125】なお、この実施の形態12における加速空
胴は本願発明における全ての実施の形態に対して適用で
きるものである。また、この実施の形態12による加速
空胴は本願発明の多重通過型加速器の構成の他に、これ
まで開示されたどの多重通過型加速器に適用してもかま
わない(例えば、従来の技術で説明した多重通過型加速
器のように多数の偏向磁石を有する構成においても適用
できる。これは加速ギャップを横切る磁束によって加速
粒子が偏向しても本願発明の加速空胴を使用すれば、上
記と同様に、通過効率の低下を抑制することができるか
らである)。The accelerating cavity of the twelfth embodiment can be applied to all the embodiments of the present invention. The accelerating cavity according to the twelfth embodiment may be applied to any of the multi-pass accelerators disclosed so far, in addition to the configuration of the multi-pass accelerator according to the present invention (for example, a description will be given of a conventional technique). The present invention can also be applied to a configuration having a large number of deflecting magnets, such as a multi-pass accelerator described above, even if the accelerating particles of the present invention are used even if the accelerating particles are deflected by the magnetic flux traversing the acceleration gap. This is because a decrease in passage efficiency can be suppressed).
【0126】実施の形態13.実施の形態13は上記実
施の形態で説明した多重通過型加速器を1つの構成単位
としてこれを複数連結した連結型加速器として、最初の
加速器で加速された加速粒子をこれと連結された次位の
加速器に入射して再び加速することにより加速粒子を高
いエネルギーまで加速することができるようにしたもの
である。Embodiment 13 FIG. In the thirteenth embodiment, the multi-pass type accelerator described in the above-described embodiment is used as one constituent unit to form a connection type accelerator in which a plurality of the connection units are connected, and the accelerated particles accelerated by the first accelerator are connected to the next order. The accelerator is accelerated to a high energy by entering the accelerator and accelerating again.
【0127】図17はこの発明の実施の形態13による
多重通過型加速器を示す縦断面図である。図のように、
電子を最初に加速する第一の加速段として上記実施の形
態10における多重通過型加速器を使用している。この
第一の加速段から出射された電子軌道は偏向磁石26に
よって偏向され、第二の加速段に入射される。第二の加
速段としては上記実施の形態9による多重通過型加速器
が使用されているが、偏向磁石26によって電子ビーム
が第二の加速段に入射される間に径が拡大した電子ビー
ムを集束させるため四極磁石内蔵円筒電極22を第二加
速段の電子ビーム入射初期段階に設けている。FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a multi-pass accelerator according to Embodiment 13 of the present invention. As shown
The multi-pass accelerator of the tenth embodiment is used as a first acceleration stage for first accelerating electrons. The electron trajectory emitted from the first acceleration stage is deflected by the deflecting magnet 26 and enters the second acceleration stage. The multi-pass accelerator according to the ninth embodiment is used as the second acceleration stage, but the electron beam whose diameter is enlarged while the electron beam is incident on the second acceleration stage by the deflecting magnet 26 is focused. For this purpose, the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 is provided at the initial stage of electron beam incidence in the second acceleration stage.
【0128】上記のように2台の多重通過型加速器を連
結することにより得られる効果を以下に挙げる。 1)第二の加速段である加速器における180度偏向磁
石6の磁場強度を第一加速段の加速器のそれより大きく
する。これにより、第二加速段において加速粒子軌道の
偏向半径の増大が抑えられ、180度偏向磁石対の各々
の偏向磁石6間における加速粒子軌道一周の全長に対し
て偏向軌道長を小さくすることができるので、加速位相
がずれるのを抑えることができる。さらに、偏向半径の
増大に伴う加速器装置の大型化を抑えることができる。 2)加速位相のずれは入射エネルギーと出射エネルギー
とのエネルギー比が大きいほど大きくなるが、第一加速
段にてある程度加速された粒子が第二加速段に入射され
加速されるので、第二加速段を出射する粒子のエネルギ
ーと第一加速段を出射する粒子のエネルギーとのエネル
ギー比は比較的大きくならない。例えば、第一加速段に
て粒子が5MeVまで加速され第二加速段を出射する粒
子のエネルギーが10MeVまで加速されたとしても、
そのエネルギー比は2と小さいため加速位相のずれを抑
えることができるので、効率的な加速を行うことができ
る。The effects obtained by connecting the two multi-pass accelerators as described above are as follows. 1) The magnetic field strength of the 180-degree deflecting magnet 6 in the accelerator as the second acceleration stage is made larger than that in the accelerator in the first acceleration stage. This suppresses an increase in the deflection radius of the accelerated particle trajectory in the second acceleration stage, and reduces the deflection trajectory length relative to the entire length of the accelerated particle trajectory between the respective deflection magnets 6 of the 180-degree deflecting magnet pair. Therefore, it is possible to prevent the acceleration phase from being shifted. Further, it is possible to suppress an increase in the size of the accelerator device due to an increase in the deflection radius. 2) The deviation of the acceleration phase increases as the energy ratio between the incident energy and the output energy increases, but the particles accelerated to some extent in the first acceleration stage enter the second acceleration stage and are accelerated. The energy ratio between the energy of the particles exiting the stage and the energy of the particles exiting the first acceleration stage does not become relatively large. For example, even if the particles are accelerated to 5 MeV in the first acceleration stage and the energy of the particles exiting the second acceleration stage is accelerated to 10 MeV,
Since the energy ratio is as small as 2, the shift of the acceleration phase can be suppressed, so that efficient acceleration can be performed.
【0129】上記の他に、第一,第二加速段の加速器の
偏向磁石6と加速空胴1aとの距離を微調節することに
より、加速位相のずれをより一層抑えることができる。In addition to the above, the deviation of the acceleration phase can be further suppressed by finely adjusting the distance between the deflecting magnet 6 of the accelerator in the first and second acceleration stages and the acceleration cavity 1a.
【0130】また、第一加速段と第二加速段とを連結す
る偏向磁石26を電磁石により作成し、必要に応じて偏
向磁石26の電源を切り偏向角を0度とすることで、第
一加速段のみで加速されたエネルギーの低い電子ビーム
25を図中の左側(−x軸方向)に取り出すことができ
る。さらに、180度偏向磁石6を電磁石により作成
し、これに加速粒子ビームの通過孔を設けると、この1
80度偏向磁石6の電源を切ることで偏向角を0度とし
てエネルギーの低い電子ビーム25を上記通過孔に通過
させて図中の右側(x軸方向)に取り出すことができ
る。このように偏向磁石6,26の偏向角を変化させる
ことやその設置位置を考慮することで、加速粒子ビーム
のエネルギーを迅速に切り換えることができ、また、任
意の方向にビームを取り出すことができる。Further, the deflecting magnet 26 for connecting the first acceleration stage and the second acceleration stage is formed by an electromagnet, and the power of the deflecting magnet 26 is turned off as necessary to set the deflection angle to 0 degree, thereby obtaining the first angle. The electron beam 25 with low energy accelerated only by the acceleration stage can be extracted to the left side (−x-axis direction) in the drawing. Further, when the 180-degree deflecting magnet 6 is formed by an electromagnet and provided with a passage hole for an accelerated particle beam, this 1
By turning off the power of the 80-degree deflecting magnet 6, the deflection angle is set to 0 degree, and the low-energy electron beam 25 can be passed through the passage hole and taken out to the right (x-axis direction) in the figure. By changing the deflection angles of the deflection magnets 6 and 26 and considering the installation position, the energy of the accelerated particle beam can be quickly switched, and the beam can be extracted in any direction. .
【0131】以上のように、この実施の形態13によれ
ば、多重通過型加速器を2台連結した連結型の多重通過
型加速器を構成し加速粒子を逐次加速するようにしたの
で、加速粒子を高いエネルギーまで加速することができ
る。また、各々の加速器のエネルギー比が相対的に小さ
くなるので、効率よく加速することができる効果が得ら
れる。As described above, according to the thirteenth embodiment, a connected multi-pass type accelerator in which two multi-pass type accelerators are connected to each other to sequentially accelerate the accelerated particles is provided. It can accelerate to high energy. Further, since the energy ratio of each accelerator becomes relatively small, an effect that acceleration can be performed efficiently can be obtained.
【0132】また、2台目の加速器における180度偏
向磁石の磁場強度を1台目のそれより大きくすること
で、加速粒子軌道の偏向半径の増大を抑えることがで
き、これにより、装置を小型化することができる。さら
に、加速位相のずれを抑えることができることから、効
率的な加速を行うことができる効果が得られる。Further, by increasing the magnetic field strength of the 180-degree deflecting magnet in the second accelerator to be larger than that of the first accelerator, it is possible to suppress an increase in the deflection radius of the orbit of the accelerating particle, thereby reducing the size of the apparatus. Can be Further, since the shift of the acceleration phase can be suppressed, an effect that efficient acceleration can be performed is obtained.
【0133】さらに、偏向磁石の偏向角を変えて、各々
の加速器から加速粒子ビームを取り出すようにしたの
で、加速粒子ビームのエネルギーを迅速に切り換えるこ
とができる効果が得られる。Further, since the acceleration particle beam is extracted from each accelerator by changing the deflection angle of the deflection magnet, the effect that the energy of the acceleration particle beam can be quickly switched is obtained.
【0134】なお、上記実施の形態13では四極磁石内
蔵円筒電極22と円筒電極20とを両方使用している
が、これに限定されるものではない。また、上記円筒電
極等を省略して加速電極2のみでも同様の効果が得られ
る。さらに、上記実施の形態1から実施の形態12まで
の多重通過型加速器や加速空胴は全て適用することがで
きる。Although the thirteenth embodiment uses both the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 and the cylindrical electrode 20, the present invention is not limited to this. In addition, the same effect can be obtained by omitting the cylindrical electrode and the like and using only the acceleration electrode 2. Furthermore, all of the multi-pass type accelerators and accelerating cavities according to the first to twelfth embodiments can be applied.
【0135】また、上記実施の形態13では、多重通過
型加速器を2台連結した例を示したが台数はこれに限ら
ず、これが多いほど加速粒子を高いエネルギーにまで加
速することができる。Further, in the above-described thirteenth embodiment, an example is shown in which two multi-pass type accelerators are connected, but the number is not limited to this, and the larger the number, the more accelerated particles can be accelerated to higher energy.
【0136】実施の形態14.この発明の実施の形態1
4として連結型の多重通過型加速器の他例を示す。図1
8はこの発明の実施の形態14による多重通過型加速器
の構成を示す縦断面図である。図のように、第一加速段
を上記実施の形態10の加速器に四極磁石内蔵円筒電極
22を設置したものを使用し、偏向磁石6の偏向角を約
90度程度にして電子ビーム25を出射させる。この出
射された電子ビーム25は1つの偏向磁石26によって
偏向されて第二加速段に入射するように第二加速段の加
速器は第一加速段のそれに対して直交して(図中x軸に
平行に)配置される。加速された電子ビームの取り出し
は、上記実施の形態13と同様に偏向磁石6,26の偏
向角を変えることで行われる。この加速器では、エネル
ギーの低い電子ビーム25を偏向磁石26の偏向角を約
90度程度にして図中の右側(x軸方向)に取り出し、
さらに、第二加速段の偏向磁石6の偏向角を0度とする
ことで図中の上側(y軸方向)へビームを取り出してい
る。高いエネルギーまで加速された取り出しビーム7は
第二加速段の偏向磁石6の偏向角を約90度程度にして
図中左側(−x軸方向)に取り出すか、偏向磁石6の偏
向角を180度として最後まで加速ギャップ3を通過し
た電子ビームを取り出しビーム7として偏向磁石26に
より図中の左側(−x軸方向)へ取り出すようにしてい
る。このように偏向磁石6,26の偏向角を変えること
により、加速粒子ビームのエネルギー切換を容易にする
ことができ、また、偏向磁石6,26の設置場所により
任意の方向へビームを取り出すことができる。Embodiment 14 FIG. Embodiment 1 of the present invention
Reference numeral 4 indicates another example of a linked multi-pass accelerator. FIG.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to Embodiment 14 of the present invention. As shown in the figure, the first acceleration stage uses the accelerator of the tenth embodiment in which the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 is installed, and the electron beam 25 is emitted with the deflection angle of the deflection magnet 6 being about 90 degrees. Let it. The emitted electron beam 25 is deflected by one deflecting magnet 26 and is incident on the second acceleration stage. The accelerator of the second acceleration stage is orthogonal to that of the first acceleration stage (in the figure, along the x-axis). (Parallel). Extraction of the accelerated electron beam is performed by changing the deflection angle of the deflection magnets 6 and 26 as in the thirteenth embodiment. In this accelerator, the electron beam 25 having a low energy is taken out to the right side (x-axis direction) in the figure with the deflection angle of the deflection magnet 26 being about 90 degrees, and
Further, the beam is extracted upward (y-axis direction) in the figure by setting the deflection angle of the deflection magnet 6 in the second acceleration stage to 0 degree. The extraction beam 7 accelerated to high energy is extracted to the left (−x-axis direction) in the drawing by setting the deflection angle of the deflection magnet 6 of the second acceleration stage to about 90 degrees, or the deflection angle of the deflection magnet 6 is set to 180 degrees. The electron beam that has passed through the acceleration gap 3 to the end is taken out as a take-out beam 7 by the deflecting magnet 26 to the left (−x-axis direction) in the figure. By changing the deflection angles of the deflection magnets 6 and 26 in this manner, it is possible to easily switch the energy of the accelerated particle beam, and to extract the beam in an arbitrary direction depending on the installation location of the deflection magnets 6 and 26. it can.
【0137】図19はこの発明の実施の形態14による
多重通過型加速器の他の構成を示す縦断面図である。図
のように、第一加速段を上記実施の形態11の加速器を
使用し、第二加速段を上記の図17に示したものと同様
のものを用いている。これらの加速器は上記図17に示
した連結型加速器と異なり、2つの加速器が並列して
(両加速とも図中x軸に平行に)連結されている。主な
動作を説明すると、第一加速段の加速器から出射した電
子ビーム25は2つの加速器が並列しているため、偏向
を受けることなく第二加速段の加速器に入射される。こ
の間に偏向磁石26を設置したのは、エネルギーの低い
電子ビーム25を図中の右側(x軸方向)へ取り出すた
めである。また、このビーム25の取り出しは第二加速
段の偏向磁石6を抜けて図中上側(y軸方向)へ取り出
してもよい。さらに、第二加速段にて偏向磁石6の偏向
角を90度若しくは180度として取り出しビーム7を
それぞれ図中左側(−x軸方向)、下側(−y軸方向)
へ取り出している。このように偏向磁石6,26の偏向
角を変えることにより、加速粒子ビームのエネルギー切
換を容易にすることができ、また、偏向磁石6,26の
設置場所により任意の方向へビームを取り出すことがで
きる。FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing another configuration of the multi-pass accelerator according to the fourteenth embodiment of the present invention. As shown, the first acceleration stage uses the accelerator of the eleventh embodiment, and the second acceleration stage uses the same one as shown in FIG. These accelerators differ from the linked accelerator shown in FIG. 17 in that two accelerators are connected in parallel (both accelerations are parallel to the x-axis in the figure). Explaining the main operation, the electron beam 25 emitted from the accelerator in the first acceleration stage enters the accelerator in the second acceleration stage without being deflected because the two accelerators are in parallel. The reason why the deflection magnet 26 is provided during this time is to extract the electron beam 25 having low energy to the right side (x-axis direction) in the drawing. Alternatively, the beam 25 may be extracted upward (in the y-axis direction) through the deflection magnet 6 of the second acceleration stage. Further, in the second acceleration stage, the deflection angle of the deflection magnet 6 is set to 90 degrees or 180 degrees, and the beams 7 are taken out, respectively, to the left (-x-axis direction) and the lower side (-y-axis direction) in the figure.
To take out. By changing the deflection angles of the deflection magnets 6 and 26 in this manner, it is possible to easily switch the energy of the accelerated particle beam, and to extract the beam in an arbitrary direction depending on the installation location of the deflection magnets 6 and 26. it can.
【0138】なお、上記実施の形態14では四極磁石内
蔵円筒電極22と円筒電極20とを両方使用している
が、これに限定されるものではない。また、上記円筒電
極等を省略して加速電極2のみでも同様の効果が得られ
る。さらに、上記実施の形態1から実施の形態13まで
の多重通過型加速器や加速空胴は全て適用することがで
きる。In the fourteenth embodiment, both the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 and the cylindrical electrode 20 are used. However, the present invention is not limited to this. In addition, the same effect can be obtained by omitting the cylindrical electrode and the like and using only the acceleration electrode 2. Further, all of the multi-pass accelerators and accelerating cavities according to the first to thirteenth embodiments can be applied.
【0139】また、上記実施の形態14では、多重通過
型加速器を2台連結した例を示したが台数はこれに限ら
ず、これが多いほど加速粒子を高いエネルギーにまで加
速することができる。In the fourteenth embodiment, an example is shown in which two multi-pass type accelerators are connected, but the number is not limited to this, and the larger the number, the more accelerated particles can be accelerated to higher energy.
【0140】実施の形態15.この実施の形態15によ
る多重通過型加速器は、高いエネルギーまで粒子を加速
するために1つの加速空胴に複数組の偏向磁石対を配置
したものである。Embodiment 15 FIG. In the multi-pass accelerator according to the fifteenth embodiment, a plurality of deflection magnet pairs are arranged in one accelerating cavity in order to accelerate particles to high energy.
【0141】図20はこの発明の実施の形態15による
多重通過型加速器の構成を示す縦断面図である。図にお
いて、1a’は2組の偏向磁石対が配置された加速空
胴、2Aは加速空胴1a’を構成する共振器外殻1A内
に設置された加速電極である。この加速電極2Aは円筒
電極20,22がその対向面に設置されているので、上
述と同様に電極ベースとも呼ぶ。FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to a fifteenth embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 1a 'denotes an accelerating cavity in which two pairs of deflection magnets are arranged, and 2A denotes an accelerating electrode provided in a resonator shell 1A constituting the accelerating cavity 1a'. Since the accelerating electrode 2A has the cylindrical electrodes 20 and 22 disposed on the opposing surfaces thereof, the accelerating electrode 2A is also referred to as an electrode base as described above.
【0142】次に概要について説明する。加速空胴1
a’の下方に位置する第一加速段では、上記実施の形態
12,13に示したような偏向磁石26を用いることな
く、上方に位置する第二加速段へ加速粒子ビームが入射
される。この第二加速段では、第一加速段によってある
程度までエネルギーの高まった加速粒子ビームが入射さ
れるので、その加速粒子軌道の偏向半径は第一加速段に
おけるものより大きくなる。このため、第二加速段にお
ける偏向磁石6の磁場強度を第一加速段のそれより大き
くすることで、偏向半径の増大を抑えている。また、偏
向磁石対における偏向磁石6の磁場強度は、第一加速段
では図中の左側(−x軸方向)の偏向磁石6が右側(x
軸方向)のそれより大きくなるように設定され、第二加
速段では上記の逆に右側(x軸方向)の偏向磁石6の磁
場強度が左側(−x軸方向)より大きくなるように設定
される。これは、第一加速段と同様に第二加速段の偏向
磁石対における磁場強度が左側(−x軸方向)の方が右
側(x軸方向)のそれより大きく設定されると、左側
(−x軸方向)の偏向磁石6において加速粒子軌道の偏
向半径が小さく抑えられるので、入射加速粒子軌道と周
回した加速粒子軌道とが接近し、第二加速段にて周回し
た加速粒子ビームが第一加速段の偏向磁石6に衝突する
可能性がある。このため、上述のように第一加速段と第
二加速段とは、偏向磁石対の磁場強度の組み合わせを逆
に設定する。Next, the outline will be described. Acceleration cavity 1
In the first acceleration stage located below a ′, the accelerated particle beam is incident on the second acceleration stage located above without using the deflecting magnet 26 as described in the twelfth and thirteenth embodiments. In this second acceleration stage, an accelerated particle beam whose energy has been increased to some extent by the first acceleration stage is incident, and the deflection radius of the accelerated particle trajectory is larger than that in the first acceleration stage. Therefore, by increasing the magnetic field strength of the deflecting magnet 6 in the second acceleration stage to that in the first acceleration stage, the increase in the deflection radius is suppressed. In the first acceleration stage, the magnetic field strength of the deflecting magnet 6 in the deflecting magnet pair is such that the deflecting magnet 6 on the left side (−x axis direction)
In the second acceleration stage, on the contrary, the magnetic field strength of the right-side (x-axis direction) deflection magnet 6 is set to be larger than the left side (-x-axis direction). You. This is because, when the magnetic field strength of the deflection magnet pair of the second acceleration stage is set to be larger on the left side (−x-axis direction) than on the right side (x-axis direction), as in the first acceleration stage, Since the deflection radius of the accelerated particle trajectory in the deflecting magnet 6 (in the x-axis direction) is suppressed to a small value, the incident accelerated particle trajectory and the circulated accelerated particle trajectory approach each other, and the accelerated particle beam circulated in the second acceleration stage becomes the first accelerated particle beam. It may collide with the deflection magnet 6 of the acceleration stage. For this reason, as described above, the first acceleration stage and the second acceleration stage reversely set the combination of the magnetic field strengths of the pair of deflection magnets.
【0143】上記のようにして加速粒子ビームは上下の
加速段によって逐次加速されるので、多重通過型加速器
単体の場合と比較して高いエネルギーまで粒子を加速す
ることができる。また、各々の加速段のエネルギー比
は、上記実施の形態12で示したように相対的に小さく
なるので、粒子を効率よく加速することもできる。As described above, the accelerating particle beam is sequentially accelerated by the upper and lower acceleration stages, so that the particles can be accelerated to a higher energy than in the case of the multi-pass accelerator alone. Further, since the energy ratio of each acceleration stage becomes relatively small as described in the twelfth embodiment, particles can be efficiently accelerated.
【0144】また、偏向磁石6の偏向角を0度とするこ
とで、エネルギーの低いビーム25を図中の左右両側か
ら取り出し、エネルギーの高いビーム7を偏向角約90
度として図中上方(y軸方向)又は偏向角を180度と
して図中右側(x軸方向)へ取り出している。このよう
に偏向磁石6の任意の位置にビーム通過孔を設け、その
偏向角を変えることで、加速粒子ビームのエネルギーを
迅速に切り換えることができ、また、任意の方向にビー
ムを取り出すことができる。By setting the deflection angle of the deflection magnet 6 to 0 degree, the low energy beam 25 is taken out from both the left and right sides in the figure, and the high energy beam 7 is deflected by about 90 degrees.
The angle is taken out upward (in the y-axis direction) in the figure or rightward in the figure (in the x-axis direction) with a deflection angle of 180 degrees. By providing a beam passage hole at an arbitrary position of the deflecting magnet 6 and changing the deflection angle in this way, the energy of the accelerated particle beam can be quickly switched, and the beam can be extracted in an arbitrary direction. .
【0145】以上のように、この実施の形態15によれ
ば、1つの加速空胴に複数組の偏向磁石対を配置したの
で、加速粒子を高いエネルギーまで加速することができ
る。また、各々の加速段のエネルギー比が相対的に小さ
くなるので、粒子を効率よく加速することができる効果
が得られる。As described above, according to the fifteenth embodiment, since a plurality of deflection magnet pairs are arranged in one accelerating cavity, the accelerating particles can be accelerated to high energy. Further, since the energy ratio of each acceleration stage becomes relatively small, an effect that particles can be efficiently accelerated is obtained.
【0146】また、第二加速段の偏向磁石の磁場強度を
第一加速段のそれより大きくすることで、加速粒子軌道
の偏向半径の増大を抑えることができ、これにより、装
置を小型化することができる。さらに、加速位相のずれ
を抑えることができることから、効率的な加速を行うこ
とができる効果が得られる。Further, by increasing the magnetic field strength of the deflecting magnet of the second acceleration stage to that of the first acceleration stage, an increase in the deflection radius of the trajectory of the accelerating particle can be suppressed, thereby reducing the size of the apparatus. be able to. Further, since the shift of the acceleration phase can be suppressed, an effect that efficient acceleration can be performed is obtained.
【0147】さらに、偏向磁石の偏向角を変えて、各々
の加速器から加速粒子ビームを取り出すようにしたの
で、加速粒子ビームのエネルギーを迅速に切り換えるこ
とができる効果が得られる。Furthermore, since the acceleration particle beam is extracted from each accelerator by changing the deflection angle of the deflection magnet, the effect that the energy of the acceleration particle beam can be quickly switched is obtained.
【0148】なお、上記実施の形態15では四極磁石内
蔵円筒電極22と円筒電極20とを両方使用している
が、これに限定されるものではない。また、上記円筒電
極等を省略して加速電極2のみでも同様の効果が得られ
る。さらに、上記実施の形態1から実施の形態14まで
の多重通過型加速器や加速空胴は全て適用することがで
きる。In the fifteenth embodiment, both the quadrupole magnet built-in cylindrical electrode 22 and the cylindrical electrode 20 are used. However, the present invention is not limited to this. In addition, the same effect can be obtained by omitting the cylindrical electrode and the like and using only the acceleration electrode 2. Furthermore, all of the multi-pass type accelerators and accelerating cavities according to the first to fourteenth embodiments can be applied.
【0149】また、上記実施の形態15では、偏向磁石
対を2組用いた例を示したが、偏向磁石対の数はこれに
限らず、これが多いほど加速粒子を高いエネルギーにま
で加速することができる。In the fifteenth embodiment, an example is shown in which two pairs of deflection magnets are used. However, the number of pairs of deflection magnets is not limited to this, and the larger the number, the more accelerated particles can be accelerated to higher energy. Can be.
【0150】実施の形態16.上記実施の形態では本願
発明の多重通過型加速器や加速空胴について示したが、
この実施の形態16は上記実施の形態による多重通過型
加速器や加速空胴を用いた電子線・X線照射処理装置に
ついて説明する。Embodiment 16 FIG. In the above embodiment, the multi-pass accelerator and the accelerating cavity of the present invention have been described.
In the sixteenth embodiment, an electron beam / X-ray irradiation processing apparatus using a multi-pass accelerator or an acceleration cavity according to the above embodiment will be described.
【0151】図21はこの発明の実施の形態16による
電子線・X線照射処理装置を示す斜視図である。図にお
いて、30は加速空胴1a及び偏向磁石6を備えた本願
発明の多重通過型加速器、31は加速した電子ビームを
偏向するスキャン装置、32は真空チェンバー、33は
X線発生用のターゲット、34は被照射物、35はベル
トコンベアである。FIG. 21 is a perspective view showing an electron beam / X-ray irradiation apparatus according to Embodiment 16 of the present invention. In the drawing, reference numeral 30 denotes a multi-pass type accelerator according to the present invention having an acceleration cavity 1a and a deflection magnet 6, 31 a scanning device for deflecting an accelerated electron beam, 32 a vacuum chamber, 33 a target for X-ray generation, Numeral 34 denotes an irradiation object, and numeral 35 denotes a belt conveyor.
【0152】次に動作について説明する。被照射物34
は約1m×1m×1m程度の大きさのケースに入れら
れ、ベルトコンベア35によって流されてくる。この被
照射物34の入ったケースが上記電子線・X線照射処理
装置の前までくると目的に応じて電子線あるいはX線が
被照射物34に照射される。ここで、加速電子ビームを
被照射物34に照射する動作について具体的に説明す
る。多重通過型加速器30で加速された電子ビームは取
り出された当初は、被照射物34に比べて小さいため、
加速電子ビームを被照射物34の大きさに広げてやる必
要がある。このため、例えば交流励磁できる偏向磁石を
備えたスキャン装置31によって取り出した加速電子ビ
ームを上下に走査して、見かけのビーム径を広げてや
る。このビーム走査の繰り返し周波数は約100Hz程
度である。また、ベルトコンベア35の搬送速度を上記
加速電子ビームの走査速度に比べて十分に遅くしておく
ことにより、被照射物34の全体にわたって均一な照射
線量を与えることができる。照射線としては電子線を直
接当てる場合と、電子線によって変換されたX線を照射
する場合がある。この電子線からX線への変換は、重金
属で作成されたターゲット33に電子線を当てたときに
制動放射によってX線が発生する原理を用いる。Next, the operation will be described. Irradiated object 34
Is placed in a case having a size of about 1 mx 1 mx 1 m, and is fed by a belt conveyor 35. When the case in which the irradiation target 34 is located comes to the front of the electron beam / X-ray irradiation processing apparatus, the irradiation target 34 is irradiated with an electron beam or an X-ray according to the purpose. Here, the operation of irradiating the irradiation object 34 with the accelerated electron beam will be specifically described. Since the electron beam accelerated by the multi-pass accelerator 30 is initially smaller than the irradiation target 34,
It is necessary to spread the accelerated electron beam to the size of the irradiation object 34. For this reason, for example, the apparent electron beam diameter is enlarged by vertically scanning the extracted electron beam with a scanning device 31 having a deflection magnet capable of AC excitation. The repetition frequency of this beam scanning is about 100 Hz. Further, by making the conveying speed of the belt conveyor 35 sufficiently lower than the scanning speed of the accelerated electron beam, a uniform irradiation dose can be given to the entire irradiation object 34. The irradiation may be performed by directly applying an electron beam or by irradiating an X-ray converted by the electron beam. The conversion from electron beams to X-rays uses the principle that X-rays are generated by bremsstrahlung when an electron beam is applied to a target 33 made of heavy metal.
【0153】また、上記では取り出し電子ビームを走査
するのにスキャン装置31を用いたが、上記実施の形態
3に示した入射機器を用いて、この入射機器にてビーム
走査するようにしてもよい。Further, in the above description, the scanning device 31 is used to scan the extracted electron beam. However, the incident device described in the third embodiment may be used to perform beam scanning by this incident device. .
【0154】上記のようにして電子線やX線を照射する
ことによって、被照射物34の表面に付着した雑菌を殺
すことができる。この被照射物34としては、医用器具
・医用衣服であったり、ジャガイモや切り花などの生命
由来の物品がある。これらに照射する電子線やX線の照
射量は、多いほど上記殺菌・滅菌効果が大きく、且つ、
短時間で大量の処理を行うことができる。しかしなが
ら、ジャガイモや切り花などのような生命由来の物品
は、多量の照射線を当てると細胞が破壊され本来の性質
から変化してしまう可能性がある。このため照射量に上
限が設けられるが、それでも、上記殺菌・滅菌効果を奏
するには数十kW以上の大強度の電子線が要求される。
従って、使用する加速器としては加速粒子のビーム通過
効率が高いものが要求される。例えば、10%の加速粒
子ビームが加速中に失われたとすると、kWオーダーの
ビーム損失となる。この損失が加速電極2に加速粒子が
衝突することにより起こるとすると、加速粒子が加速電
極2の損失場所に集中して衝突するため、この衝突によ
り発生した熱で加速電極2が溶けてしまう危険性があ
る。また、加速途中での損失を見込んで、電子銃4から
余分に多くの電子ビームを取り出す必要があるため電子
銃4自体の寿命を短くしてしまうこともある。By irradiating an electron beam or an X-ray as described above, it is possible to kill germs attached to the surface of the irradiation object 34. Examples of the irradiation target 34 include medical instruments and medical clothing, and life-derived articles such as potatoes and cut flowers. The higher the dose of electron beam or X-ray irradiation, the greater the above-mentioned sterilization / sterilization effect, and
A large amount of processing can be performed in a short time. However, life-derived articles such as potatoes and cut flowers may be destroyed when exposed to a large amount of irradiation, and may change from their original properties. For this reason, an upper limit is set for the irradiation amount. However, an electron beam having a high intensity of several tens of kW or more is required to exhibit the above-described sterilization / sterilization effect.
Therefore, it is required that the accelerator used has a high beam passing efficiency of the accelerated particles. For example, if 10% of the accelerated particle beam is lost during acceleration, a beam loss on the order of kW results. If this loss is caused by the collision of the accelerating particles with the accelerating electrode 2, the accelerating particles are concentrated and collide with the loss location of the accelerating electrode 2, and the heat generated by the collision may melt the accelerating electrode 2. There is. In addition, since it is necessary to extract extra electron beams from the electron gun 4 in anticipation of loss during acceleration, the life of the electron gun 4 itself may be shortened.
【0155】これに対して、加速粒子のビーム通過効率
の良い上記実施の形態で示した本願発明による多重通過
型加速器や加速空胴を用いることにより上記課題は解決
され、非常に効果的な電子線あるいはX線の照射処理を
行うことができる。On the other hand, the above problem is solved by using the multi-pass type accelerator and the accelerating cavity according to the present invention shown in the above-mentioned embodiment having high beam passing efficiency of the accelerating particles, and a very effective electron A line or X-ray irradiation process can be performed.
【0156】なお、この実施の形態16における電子線
・X線照射処理装置には、上記実施の形態1から実施の
形態15に示した全ての多重通過型加速器及び加速空胴
を使用することができる。In the electron beam / X-ray irradiation apparatus according to the sixteenth embodiment, all the multi-pass accelerators and accelerating cavities shown in the first to fifteenth embodiments can be used. it can.
【0157】以上のように、この実施の形態16によれ
ば、電子線・X線照射処理装置が上記実施の形態による
多重通過型加速器や加速空胴を備えるので、その加速粒
子のビーム通過効率の良さから大強度の電子線あるいは
X線の照射を行っても加速電極2などが損壊する可能性
がなくなり安全性が向上した装置を提供することができ
る。また、電子銃4の短寿命化が抑えられ、消費する電
力も低減することができるので、コスト的にも有利であ
る。As described above, according to the sixteenth embodiment, since the electron beam / X-ray irradiation processing apparatus includes the multi-pass type accelerator and the accelerating cavity according to the above-described embodiment, the beam passing efficiency of the accelerated particles is improved. Due to the above advantages, there is no possibility that the accelerating electrode 2 and the like are damaged even when a high-intensity electron beam or X-ray is irradiated, so that an apparatus with improved safety can be provided. Further, the shortening of the life of the electron gun 4 is suppressed, and the power consumption can be reduced, which is advantageous in terms of cost.
【0158】[0158]
【発明の効果】以上のように、この発明の多重通過型加
速器によれば、共振器外殻とこの共振器外殻内に設けら
れた加速電極とからなる加速空胴と、各々の磁場強度が
異なる値に設定され、且つ、各々の磁場極性が等しく、
加速粒子軌道を歳差運動を伴った軌道とするように、加
速空胴の両側に対向して配置した偏向磁石対と、加速粒
子軌道の直線部の全てが通過して、該加速粒子軌道に沿
った加速粒子を加速する加速ギャップとを備えたので、
加速粒子が歳差運動軌道に沿って加速されることから加
速ギャップを通過する軌道を狭い範囲に集めることがで
き、加速空胴の長さを小さくすることができる。これに
より、加速器全体のサイズを小型化することができる効
果がある。また、加速空胴の電力損失が加速空胴の長さ
に比例するため、加速器を小型化することによって装置
を低コスト化できるだけでなく、その運転費用も低減す
ることができる効果がある。As described above, according to the multi-pass type accelerator of the present invention, the accelerating cavity including the resonator outer shell and the accelerating electrode provided in the resonator outer shell, and the respective magnetic field strengths Are set to different values, and the respective magnetic field polarities are equal,
A pair of deflecting magnets arranged opposite to both sides of the accelerating cavity and all the linear portions of the accelerating particle trajectory pass so that the accelerating particle trajectory is a trajectory accompanied by precession, and With an acceleration gap to accelerate the accelerating particles along
Since the accelerating particles are accelerated along the precession trajectory, the trajectory passing through the acceleration gap can be collected in a narrow range, and the length of the accelerating cavity can be reduced. Thereby, there is an effect that the size of the entire accelerator can be reduced. In addition, since the power loss of the accelerating cavity is proportional to the length of the accelerating cavity, the downsizing of the accelerator not only reduces the cost of the device but also reduces the operating cost.
【0159】さらに、偏向磁石が2台しかないので、装
置の低コスト化をすることができるとともに加速粒子ビ
ームの立ち上げ調整も容易にすることができるという効
果がある。Further, since there are only two deflecting magnets, there is an effect that the cost of the apparatus can be reduced and the start-up adjustment of the accelerated particle beam can be easily performed.
【0160】さらに、歳差運動を伴う加速粒子軌道で狭
い長さ範囲に集められた加速粒子軌道が全て加速ギャッ
プを通過するので、従来と比較して多数の軌道を加速ギ
ャップに通過させることができ、従来と比較して効率よ
く粒子を加速することができる効果がある。Further, since all the accelerated particle orbits gathered in a narrow length range in the accelerated particle orbit accompanied by precession pass through the acceleration gap, a larger number of orbits can be passed through the acceleration gap as compared with the conventional case. Thus, there is an effect that particles can be accelerated more efficiently as compared with the related art.
【0161】この発明の多重通過型加速器によれば、共
振器外殻とこの共振器外殻内に設けられた加速電極とか
らなる加速空胴と、各々の磁場強度が異なる値に設定さ
れ、且つ、各々の磁場極性が等しく、加速粒子軌道を歳
差運動を伴った軌道とするように、上記加速空胴の両側
に対向して配置し、最初の偏向磁石対から取り出した加
速粒子が次位の偏向磁石対に入射するように設けた複数
個の偏向磁石対と、加速粒子軌道の直線部の全てが通過
して、該加速粒子軌道に沿った加速粒子を加速する加速
ギャップとを備えたので、上記の効果の他に、加速粒子
を高いエネルギーまで加速することができる。また、各
々の偏向磁石対を有する加速段において加速される粒子
のエネルギー比が相対的に小さくなるので、粒子を効率
よく加速することができる効果がある。According to the multi-pass accelerator of the present invention, the acceleration cavities including the resonator outer shell and the acceleration electrodes provided in the resonator outer shell are set to different values for the respective magnetic field strengths, In addition, the magnetic particles have the same magnetic field polarity, and are arranged opposite to each other on both sides of the accelerating cavity so that the accelerating particle trajectory is a trajectory with precession. A plurality of deflecting magnet pairs provided so as to be incident on the pair of deflecting magnets, and an acceleration gap through which all of the linear portions of the accelerating particle trajectory pass to accelerate the accelerating particles along the accelerating particle trajectory. Therefore, in addition to the above effects, the accelerating particles can be accelerated to high energy. Further, since the energy ratio of the particles accelerated in the acceleration stage having each of the deflection magnet pairs becomes relatively small, there is an effect that the particles can be efficiently accelerated.
【0162】この発明の多重通過型加速器によれば、共
振器外殻とこの共振器外殻内に設けられた加速電極とか
らなる加速空胴と、加速空胴に加速させる粒子を入射さ
せる入射機器と、入射粒子の軌道と偏向されて周回した
加速粒子軌道とが十分に分離するように、各々の磁場強
度が異なる値に設定され、且つ、各々の磁場極性が等し
く、加速粒子軌道を歳差運動を伴った軌道とするよう
に、加速空胴の両側に対向して配置した偏向磁石対と、
加速粒子軌道の直線部の全てが通過して、該加速粒子軌
道に沿った加速粒子を加速する加速ギャップとを備えた
ので、上記段落「0158」,「0159」,「016
0」の効果の他に、入射機器によって入射粒子を加速粒
子軌道にまで偏向させることで効率的な粒子の加速を行
うことができる効果がある。According to the multi-pass type accelerator of the present invention, the acceleration cavity including the resonator outer shell and the acceleration electrode provided in the resonator outer shell, and the incident light for causing particles to be accelerated to enter the acceleration cavity. The magnetic field strengths are set to different values and the magnetic field polarities are equal so that the orbit of the incident particle and the orbit of the deflected accelerated particle are sufficiently separated from each other. A pair of deflecting magnets arranged on both sides of the accelerating cavity so as to have a trajectory with differential motion;
Since the acceleration gap for accelerating the accelerating particles along the accelerating particle trajectory is provided by passing all the linear portions of the accelerating particle trajectory, the above paragraphs “0158”, “0159”, and “016” are provided.
In addition to the effect of "0", there is an effect that the incident device deflects the incident particle to an accelerated particle trajectory so that the particle can be efficiently accelerated.
【0163】この発明の多重通過型加速器によれば、共
振器外殻とこの共振器外殻内に設けられた加速電極とか
らなる加速空胴と、加速空胴に加速させる粒子を入射さ
せる入射機器と、入射粒子の軌道と偏向されて周回した
加速粒子軌道とが十分に分離するように、各々の磁場強
度が異なる値に設定され、且つ、各々の磁場極性が等し
く、加速粒子軌道を歳差運動を伴った軌道とするよう
に、上記加速空胴の両側に対向して配置し、最初の偏向
磁石対から取り出した加速粒子が次位の偏向磁石対に入
射するように設けた複数個の偏向磁石対と、加速粒子軌
道の直線部の全てが通過して、該加速粒子軌道に沿った
加速粒子を加速する加速ギャップとを備えたので、上記
段落「0161」の効果の他に入射機器によって入射粒
子を加速粒子軌道にまで偏向させることで効率的な粒子
の加速を行うことができる効果がある。According to the multi-pass accelerator of the present invention, the acceleration cavity including the resonator outer shell and the acceleration electrode provided in the resonator outer shell, and the incident light for causing particles to be accelerated to enter the acceleration cavity. The magnetic field strengths are set to different values and the magnetic field polarities are equal so that the orbit of the incident particle and the orbit of the deflected accelerated particle are sufficiently separated from each other. A plurality of trajectories arranged so as to be opposed to both sides of the accelerating cavity so as to have a trajectory accompanied by differential motion, and provided so that accelerated particles taken out from the first deflecting magnet pair enter the next deflecting magnet pair. And the acceleration gap through which all the linear portions of the accelerating particle trajectory pass to accelerate the accelerating particles along the accelerating particle trajectory. Instrument to move incident particle into accelerated particle trajectory In an effect that can perform acceleration efficient particles by deflecting.
【0164】この発明の多重通過型加速器によれば、入
射機器を加速空胴内に配置したので、加速空胴と偏向磁
石との間の空間を広くとることができ、偏向磁石対の対
向間隙の位置調整を広い範囲で行うことができることか
ら、加速位相のずれなどに対する調整範囲を広くとるこ
とができる効果がある。According to the multi-pass type accelerator of the present invention, the space between the accelerating cavity and the deflecting magnet can be widened because the incidence device is arranged in the accelerating cavity, and the opposing gap between the deflecting magnet pair is provided. Can be adjusted in a wide range, so that there is an effect that an adjustment range for a shift of the acceleration phase or the like can be widened.
【0165】この発明の多重通過型加速器によれば、入
射機器が加速空胴に入射させる粒子に印加する電界又は
磁界を周期的に変化させることにより、加速空胴から取
り出す加速粒子のビームを走査するので、スキャン電磁
石の機能を入射機器が代替することから、スキャン電磁
石を不要とすることができる。これにより、装置コスト
を軽減することができる効果がある。According to the multi-pass accelerator of the present invention, the beam of the accelerating particles taken out of the accelerating cavity is scanned by periodically changing the electric or magnetic field applied to the particles to be incident on the accelerating cavity by the injector. Therefore, since the function of the scanning electromagnet is replaced by the incident device, the scanning electromagnet can be omitted. Thereby, there is an effect that the apparatus cost can be reduced.
【0166】この発明の多重通過型加速器によれば、最
初の偏向磁石対から次位の偏向磁石対にゆくにつれて磁
場強度が強くなるようにしたので、加速粒子軌道の偏向
半径の増大を抑えることができ、これにより、装置を小
型化することができる。さらに、加速位相のずれを抑え
ることができることから、効率的な加速を行うことがで
きる効果がある。According to the multi-pass accelerator of the present invention, the magnetic field intensity is increased from the first pair of deflecting magnets to the second pair of deflecting magnets. Accordingly, the size of the device can be reduced. Furthermore, since the shift of the acceleration phase can be suppressed, there is an effect that efficient acceleration can be performed.
【0167】この発明の加速空胴によれば、加速電極は
加速粒子が通過する通過孔を有し、この通過孔は、加速
粒子軌道の全てが入るように水平又は垂直方向に広くし
た長孔であるか、若しくは、少なくとも入射初期の加速
粒子が通過する部分を、加速粒子の通過領域よりも水平
又は垂直方向に十分に広くした長孔であるので、水平又
は垂直方向の電界成分による作用を無視することがで
き、水平又は垂直方向の加速粒子ビームの集束を容易に
することができる効果がある。また、加速ギャップを横
切る磁束によって加速粒子が偏向を受けても加速電極に
衝突することがなく、加速粒子のビーム通過効率を向上
させることができる効果がある。According to the accelerating cavity of the present invention, the accelerating electrode has a through hole through which the accelerating particles pass, and the through hole is a long hole which is widened in the horizontal or vertical direction so that all of the orbit of the accelerating particles can enter. Or, or at least a portion through which the accelerated particles in the initial stage of the incident pass is a long hole that is sufficiently wider in the horizontal or vertical direction than the passing region of the accelerated particles, so that the action by the horizontal or vertical electric field components is reduced. This has the effect of being negligible and facilitating the focusing of the accelerated particle beam in the horizontal or vertical direction. Further, even if the accelerating particles are deflected by the magnetic flux crossing the accelerating gap, they do not collide with the accelerating electrode, and the beam passing efficiency of the accelerating particles can be improved.
【0168】この発明の加速空胴によれば、対向する加
速電極の一方の通過孔を、他方の通過孔より水平又は垂
直方向に広くしたので、加速粒子にかかる電界による発
散力を小さくする効果がある。According to the accelerating cavity of the present invention, one passage hole of the opposing acceleration electrode is made wider in the horizontal or vertical direction than the other passage hole, so that the diverging force due to the electric field applied to the accelerating particles is reduced. There is.
【0169】この発明の加速空胴によれば、加速粒子が
入射する側の加速電極の通過孔よりその対面の加速電極
の通過孔を水平又は垂直方向に広くしたので、上記段落
「0168」の効果をより高めることができる。According to the acceleration cavity of the present invention, the passage hole of the acceleration electrode on the opposite side is made wider in the horizontal or vertical direction than the passage hole of the acceleration electrode on the side where the acceleration particles are incident. The effect can be further enhanced.
【0170】この発明の加速空胴によれば、共振器外殻
の横断面形状を四角形としたので、加速位相のずれなど
に対する調整範囲を広くするために偏向磁石と共振器外
殻との間の空間を広くしたい場合の設計が容易である。According to the accelerating cavity of the present invention, the cross section of the cavity of the resonator is rectangular, so that the range between the deflecting magnet and the cavity of the cavity is widened in order to widen the adjustment range for the acceleration phase shift. It is easy to design when you want to make the space of the space large.
【0171】この発明の多重通過型加速器によれば、請
求項8の加速空胴を備えたので、上記段落「0167」
と同様の効果を奏する加速空胴によって加速粒子の通過
効率の良い多重通過型加速器を提供することができる。According to the multi-pass accelerator of the present invention, since the acceleration cavity of claim 8 is provided, the above paragraph "0167"
By using an acceleration cavity having the same effect as described above, it is possible to provide a multi-pass accelerator having a high efficiency of passing accelerated particles.
【0172】この発明の多重通過型加速器によれば、請
求項9の加速空胴を備えたので、上記段落「0168」
と同様の効果を奏する加速空胴によって加速粒子の通過
効率の良い多重通過型加速器を提供することができる。According to the multi-pass accelerator of the present invention, since the acceleration cavity of claim 9 is provided, the above paragraph "0168"
By using an acceleration cavity having the same effect as described above, it is possible to provide a multi-pass accelerator having a high efficiency of passing accelerated particles.
【0173】この発明の多重通過型加速器によれば、請
求項10の加速空胴を備えたので、上記段落「016
9」と同様の効果を奏する加速空胴によって加速粒子の
通過効率の良い多重通過型加速器を提供することができ
る。According to the multi-pass accelerator of the present invention, since the acceleration cavity of claim 10 is provided, the aforementioned paragraph "016"
The multi-pass type accelerator having high efficiency of passing the accelerating particles can be provided by the accelerating cavity having the same effect as 9).
【0174】この発明の多重通過型加速器によれば、偏
向磁石が永久磁石よりなるので、電源が不要となり運転
コストを低減することができる効果がある。According to the multi-pass accelerator of the present invention, since the deflecting magnet is made of a permanent magnet, there is no need for a power source, and there is an effect that the operating cost can be reduced.
【0175】この発明の多重通過型加速器によれば、加
速粒子の入出口から内部方向にゆくにつれて磁場強度が
弱くなるように磁場勾配を偏向磁石に設けたので、加速
粒子ビームの集束力が得られ、粒子を効率よく加速する
ことができる効果がある。According to the multi-pass type accelerator of the present invention, since the magnetic field gradient is provided in the deflecting magnet so that the magnetic field strength becomes weaker as it goes inward from the entrance and exit of the accelerating particle, the focusing power of the accelerating particle beam can be obtained. This has the effect that particles can be accelerated efficiently.
【0176】この発明の多重通過型加速器によれば、加
速粒子の入射位置から偏向磁石の長手方向へゆくにつれ
て磁場強度が強くなるように磁場勾配を偏向磁石に設け
たので、加速粒子のエネルギー増加に伴う加速粒子軌道
の偏向半径の増大を抑えることができ、さらに、加速粒
子ビームの集束力を得ることができる。これにより、偏
向半径が増大することによる装置の大型化や加速位相の
ずれによる加速効率の低下を防ぐことができるので、装
置を小型化でき加速効率を上げることができる効果があ
る。According to the multi-pass type accelerator of the present invention, the magnetic field gradient is provided in the deflecting magnet so that the magnetic field strength becomes stronger as it goes from the incident position of the accelerating particles to the longitudinal direction of the deflecting magnet. Accordingly, it is possible to suppress an increase in the deflection radius of the accelerated particle trajectory, and to obtain a focusing force of the accelerated particle beam. As a result, it is possible to prevent an increase in the size of the apparatus due to an increase in the deflection radius and a decrease in the acceleration efficiency due to a shift in the acceleration phase, so that the apparatus can be downsized and the acceleration efficiency can be increased.
【0177】この発明の多重通過型加速器によれば、直
線部の加速粒子軌道が通過するように各加速粒子軌道に
対応して設けた複数個の円筒電極を備えたので、加速粒
子軌道が通過する領域にのみ強い加速電界を発生させる
ことができ、加速粒子軌道が通過しない領域において発
生した電界による壁電流の加速空胴への流出を防ぐこと
ができる。これにより、装置全体の電力損失を低減する
ことができる効果がある。According to the multi-pass accelerator of the present invention, since the plurality of cylindrical electrodes provided corresponding to the respective accelerating particle orbits are provided so that the accelerating particle orbits of the linear portion pass therethrough, the accelerating particle orbit can pass. A strong accelerating electric field can be generated only in the region where the acceleration particle trajectory does not pass, and it is possible to prevent the wall current from flowing into the accelerating cavity by the electric field generated in the region where the accelerating particle orbit does not pass. Thereby, there is an effect that the power loss of the entire apparatus can be reduced.
【0178】この発明の多重通過型加速器によれば、円
筒電極内に集束機器を配置したので、円筒電極によって
加速粒子軌道が通過する領域にのみ加速電界が強くかか
り、さらに、集束機器によって加速粒子ビームに強い集
束力が与えられるので、加速粒子を効率よく加速するこ
とができる効果がある。According to the multi-pass accelerator of the present invention, since the focusing device is disposed in the cylindrical electrode, the accelerating electric field is applied only to the region where the accelerating particle orbit passes by the cylindrical electrode. Since a strong focusing force is given to the beam, there is an effect that the accelerating particles can be efficiently accelerated.
【0179】この発明の多重通過型加速器によれば、対
向する円筒電極内にそれぞれ極性の異なる集束機器を配
置したので、隣り合う加速粒子軌道の位置が非常に近い
2つの加速粒子軌道が集束機器内を通過した場合でも、
対向した集束機器によってビームを集束させることがで
きる効果がある。According to the multi-pass type accelerator of the present invention, since the focusing devices having different polarities are arranged in the opposed cylindrical electrodes, the two accelerating particle orbits whose adjacent orbits of the accelerating particle orbits are very close are the focusing device. Even if you pass inside,
There is an effect that the beam can be focused by the facing focusing device.
【0180】この発明の多重通過型加速器によれば、請
求項1、請求項3、請求項5及び請求項12から請求項
21のいずれか1項に記載された多重通過型加速器を複
数個連結し、最初の多重通過型加速器から取り出した加
速粒子を、以降の多重通過型加速器にそれぞれ入射して
逐次加速していくように構成したので、加速粒子を高い
エネルギーまで加速することができる。また、各々の加
速器のエネルギー比が相対的に小さくなるので、効率よ
く加速することができる効果が得られる。According to the multi-pass accelerator of the present invention, a plurality of multi-pass accelerators according to any one of the first, third, fifth and twelfth to twenty-first aspects are connected. Since the accelerated particles taken out from the first multi-pass accelerator are incident on the subsequent multi-pass accelerators and are sequentially accelerated, the accelerated particles can be accelerated to high energy. Further, since the energy ratio of each accelerator becomes relatively small, an effect that acceleration can be performed efficiently can be obtained.
【0181】この発明の多重通過型加速器によれば、最
初の多重通過型加速器から次位の多重通過型加速器にゆ
くにつれて偏向磁石対の磁場強度が強くなるようにした
ので、加速粒子軌道の偏向半径の増大を抑えることがで
き、これにより、装置を小型化することができる。さら
に、加速位相のずれを抑えることができることから、効
率的な加速を行うことができる効果がある。According to the multi-pass accelerator of the present invention, the magnetic field strength of the pair of deflecting magnets is made to increase as going from the first multi-pass accelerator to the next multi-pass accelerator. An increase in the radius can be suppressed, and thus the device can be downsized. Furthermore, since the shift of the acceleration phase can be suppressed, there is an effect that efficient acceleration can be performed.
【0182】この発明の多重通過型加速器によれば、共
振器外殻の横断面形状を四角形としたので、上記と同様
な効果を得ることができるとともに、加速位相のずれな
どに対する調整範囲を広くするために偏向磁石と共振器
外殻との間の空間を広くしたい場合の設計が容易であ
る。According to the multi-pass accelerator of the present invention, the cross section of the outer shell of the resonator is rectangular, so that the same effect as described above can be obtained and the adjustment range for the acceleration phase shift and the like can be widened. Therefore, it is easy to design when the space between the deflecting magnet and the resonator shell needs to be widened.
【0183】この発明の多重通過型加速器によれば、偏
向磁石は電磁石よりなり、該偏向磁石の偏向角を変えて
加速粒子を取り出すように構成したので、任意の偏向磁
石から加速粒子ビームを取り出すことができるため特別
なビーム取り出し機構を設ける必要がなく、装置全体を
小型化することができる。また、加速粒子のエネルギー
の切換を迅速に行うことができる効果がある。According to the multi-pass accelerator of the present invention, the deflecting magnet is constituted by an electromagnet, and the deflection angle of the deflecting magnet is changed to take out the accelerating particles. Therefore, the accelerating particle beam is taken out from any deflecting magnet. Therefore, there is no need to provide a special beam extraction mechanism, and the entire apparatus can be downsized. Further, there is an effect that the energy of the accelerating particles can be quickly switched.
【0184】この発明の電子線・X線照射処理装置によ
れば、請求項8記載の加速空胴を備えるので、加速粒子
ビームの通過効率が高い電子線・X線照射処理装置を提
供することができる。According to the electron beam / X-ray irradiation processing apparatus of the present invention, the electron beam / X-ray irradiation processing apparatus having a high efficiency of passing an accelerated particle beam is provided since the acceleration cavity according to claim 8 is provided. Can be.
【0185】この発明の電子線・X線照射処理装置によ
れば、請求項1記載の多重通過型加速器を備えるので、
上記段落「0183」と同様な効果を奏すると共に、大
強度の電子線あるいはX線の照射を行っても加速電極な
どが損壊する可能性がなくなり安全性が向上した電子線
・X線照射処理装置を提供することができる効果があ
る。According to the electron beam / X-ray irradiation processing apparatus of the present invention, since the multi-pass accelerator according to claim 1 is provided,
An electron beam / X-ray irradiating apparatus which has the same effects as in the above paragraph "0183" and has improved safety by eliminating the possibility of damaging the accelerating electrode and the like even when irradiating with a high-intensity electron beam or X-ray. There is an effect that can be provided.
【0186】また、電子銃の短寿命化が抑えられ、消費
する電力も低減することができるので、コスト的にも有
利となる効果がある。In addition, the life of the electron gun can be suppressed from being shortened, and the power consumption can be reduced, which is advantageous in terms of cost.
【図1】 この発明の実施の形態1による多重通過型加
速器を示す図であり、(a)は縦断面図、(b)は
(a)のA−A線に沿った断面図である。FIG. 1 is a view showing a multi-pass accelerator according to Embodiment 1 of the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view, and (b) is a sectional view taken along line AA of (a).
【図2】 この発明の実施の形態1による多重通過型加
速器における電子ビームの入射機器の一例を示す構成図
である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of an electron beam incident device in the multi-pass accelerator according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 入射粒子が加速を受ける場合と受けない場合
の加速ギャップ通過後における軌道の違いを示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a difference between orbits after passing through an acceleration gap when an incident particle receives acceleration and when it does not receive acceleration.
【図4】 この発明の実施の形態2による多重通過型加
速器の入射機器周辺部の構成を示す部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a configuration around an injection device of a multi-pass accelerator according to Embodiment 2 of the present invention.
【図5】 この発明の実施の形態4による多重通過型加
速器の180度偏向磁石を示す横断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a 180-degree deflecting magnet of a multi-pass accelerator according to Embodiment 4 of the present invention.
【図6】 この発明の実施の形態5による多重通過型加
速器の共振器外殻を示す横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a resonator shell of a multi-pass accelerator according to Embodiment 5 of the present invention.
【図7】 この発明の実施の形態6による多重通過型加
速器の加速空胴を示す縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an acceleration cavity of a multi-pass accelerator according to Embodiment 6 of the present invention.
【図8】 この発明の実施の形態7による多重通過型加
速器の構成を示す縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to a seventh embodiment of the present invention.
【図9】 この発明の実施の形態8による多重通過型加
速器の構成を示す縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to an eighth embodiment of the present invention.
【図10】 この実施の形態8における偏向磁石の一例
を示す図であり、(a)は図8のx軸方向からみた平面
図であり、(b)は(a)のB−B線に沿った断面図で
ある。10A and 10B are diagrams illustrating an example of a deflection magnet according to the eighth embodiment, where FIG. 10A is a plan view as viewed from the x-axis direction in FIG. 8, and FIG. 10B is a view taken along line BB in FIG. It is sectional drawing along.
【図11】 この発明の実施の形態9による多重通過型
加速器の構成を示す縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to Embodiment 9 of the present invention.
【図12】 この発明の実施の形態10による多重通過
型加速器の構成を示す縦断面図である。FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to Embodiment 10 of the present invention.
【図13】 この発明の実施の形態11による多重通過
型加速器を示す縦断面図である。FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a multi-pass accelerator according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図14】 この実施の形態11における集束機器を内
蔵した円筒電極の一例を示す図であり、(a)は集束機
器内蔵円筒電極の横断面図、(b)は(a)のC−C線
に沿った断面図である。FIGS. 14A and 14B are diagrams showing an example of a cylindrical electrode incorporating a focusing device according to the eleventh embodiment, wherein FIG. 14A is a cross-sectional view of the focusing device-equipped cylindrical electrode, and FIG. It is sectional drawing along the line.
【図15】 加速ギャップの一般的な電界分布を示す説
明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a general electric field distribution in an acceleration gap.
【図16】 この発明の実施の形態12による加速空胴
の加速電極を示す図である。FIG. 16 shows an acceleration electrode of an acceleration cavity according to Embodiment 12 of the present invention.
【図17】 この発明の実施の形態13による多重通過
型加速器を示す縦断面図である。FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a multi-pass accelerator according to a thirteenth embodiment of the present invention.
【図18】 この発明の実施の形態14による多重通過
型加速器の構成を示す縦断面図である。FIG. 18 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to Embodiment 14 of the present invention.
【図19】 この発明の実施の形態14による多重通過
型加速器の他の構成を示す縦断面図である。FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing another configuration of the multi-pass accelerator according to Embodiment 14 of the present invention.
【図20】 この発明の実施の形態15による多重通過
型加速器の構成を示す縦断面図である。FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a multi-pass accelerator according to Embodiment 15 of the present invention.
【図21】 この発明の実施の形態16による電子線・
X線照射処理装置を示す斜視図である。FIG. 21 shows an electron beam according to a sixteenth embodiment of the present invention.
It is a perspective view which shows an X-ray irradiation processing apparatus.
【図22】 従来の多重通過型加速器を示す図であり、
(a)は側面断面図、(b)は(a)のX−X線に沿っ
た断面図、(c)は(b)のY−Y線に沿った断面図で
ある。FIG. 22 is a view showing a conventional multi-pass accelerator;
(A) is a side sectional view, (b) is a sectional view taken along line XX of (a), and (c) is a sectional view taken along line YY of (b).
1,1A 共振器外殻、1a,1A 加速空胴、2,2
A 加速電極、2B,2C 通過孔、3 加速ギャッ
プ、5 電子の入射軌道(入射粒子の軌道)、8入射機
器、17 電子ビームの周回軌道(加速粒子軌道)、2
0 円筒電極、21 電極ベース(加速電極)、22
四極磁石内蔵円筒電極(円筒電極)、23 四極磁石
(集束機器)。1,1A resonator shell, 1a, 1A acceleration cavity, 2,2
A Accelerating electrode, 2B, 2C passing hole, 3 accelerating gap, 5 electron orbit (orbit of incident particle), 8 injection device, 17 orbit of electron beam (acceleration particle orbit), 2
0 cylindrical electrode, 21 electrode base (acceleration electrode), 22
Cylindrical electrode with built-in quadrupole magnet (cylindrical electrode), 23 quadrupole magnet (focusing equipment).
Claims (27)
れた加速電極とからなる加速空胴と、 各々の磁場強度が異なる値に設定され、且つ、各々の磁
場極性が等しく、加速粒子軌道を歳差運動を伴った軌道
とするように、上記加速空胴の両側に対向して配置した
偏向磁石対と、 上記加速粒子軌道の直線部の全てが通過して、該加速粒
子軌道に沿った加速粒子を加速する加速ギャップとを備
えたことを特徴とする多重通過型加速器。An accelerating cavity comprising a resonator outer shell and an accelerating electrode provided in the resonator outer shell, each magnetic field intensity being set to a different value, and each magnetic field polarity being equal; A pair of deflecting magnets arranged opposite to both sides of the accelerating cavity so that the accelerating particle orbit is a trajectory accompanied with precession, and all of the linear portions of the accelerating particle orbit pass through the accelerating particle orbit. A multi-pass accelerator comprising an acceleration gap for accelerating accelerating particles along an orbit.
れた加速電極とからなる加速空胴と、 各々の磁場強度が異なる値に設定され、且つ、各々の磁
場極性が等しく、加速粒子軌道を歳差運動を伴った軌道
とするように、上記加速空胴の両側に対向して配置し、
最初の偏向磁石対からの加速粒子が次位の偏向磁石対に
入射するように設けた複数個の偏向磁石対と、 上記加速粒子軌道の直線部の全てが通過して、該加速粒
子軌道に沿った加速粒子を加速する加速ギャップとを備
えることを特徴とする多重通過型加速器。2. An accelerating cavity comprising a resonator outer shell and an accelerating electrode provided in the resonator outer shell, each magnetic field strength being set to a different value, and each magnetic field polarity being equal, In order to make the accelerating particle trajectory a trajectory with precession, it is arranged opposite to both sides of the accelerating cavity,
A plurality of deflection magnet pairs provided so that accelerating particles from the first deflection magnet pair are incident on the next deflection magnet pair, and all of the linear portions of the accelerating particle trajectory pass, and And an acceleration gap for accelerating the accelerating particles along the multi-pass accelerator.
れた加速電極とからなる加速空胴と、 上記加速空胴に加速させる粒子を入射する入射機器と、 入射粒子の軌道と偏向されて周回した加速粒子軌道とが
十分に分離するように、各々の磁場強度が異なる値に設
定され、且つ、各々の磁場極性が等しく、加速粒子軌道
を歳差運動を伴った軌道とするように、上記加速空胴の
両側に対向して配置した偏向磁石対と、 上記加速粒子軌道の直線部の全てが通過して、該加速粒
子軌道に沿った加速粒子を加速する加速ギャップとを備
えたことを特徴とする請求項1記載の多重通過型加速
器。3. An accelerating cavity comprising a resonator outer shell and an accelerating electrode provided in the resonator outer shell; an injection device for inputting particles to be accelerated into the accelerating cavity; Each magnetic field strength is set to a different value so that the orbit of the deflected and accelerated particle is sufficiently separated, and each magnetic field polarity is equal, and the orbit of the accelerated particle is a trajectory with precession. As described above, a pair of deflection magnets disposed opposite to both sides of the accelerating cavity, and an accelerating gap through which all of the linear portions of the accelerating particle orbit pass to accelerate accelerating particles along the accelerating particle orbit. The multi-pass accelerator according to claim 1, wherein the accelerator is provided.
れた加速電極とからなる加速空胴と、 上記加速空胴に加速させる粒子を入射する入射機器と、 入射粒子の軌道と偏向されて周回した加速粒子軌道とが
十分に分離するように、各々の磁場強度が異なる値に設
定され、且つ、各々の磁場極性が等しく、加速粒子軌道
を歳差運動を伴った軌道とするように、上記加速空胴の
両側に対向して配置し、最初の偏向磁石対からの加速粒
子が次位の偏向磁石対に入射するように設けた複数個の
偏向磁石対と、 上記加速粒子軌道の直線部の全てが通過して、該加速粒
子軌道に沿った加速粒子を加速する加速ギャップとを備
えることを特徴とする請求項2記載の多重通過型加速
器。4. An accelerating cavity comprising a resonator outer shell and an accelerating electrode provided in the resonator outer shell; an incident device for impinging particles to be accelerated on the accelerating cavity; Each magnetic field strength is set to a different value so that the orbit of the deflected and accelerated particle is sufficiently separated, and each magnetic field polarity is equal, and the orbit of the accelerated particle is a trajectory with precession. A plurality of pairs of deflecting magnets disposed so as to face each other on both sides of the accelerating cavity and provided so that accelerating particles from the first deflecting magnet pair are incident on the next deflecting magnet pair; 3. The multi-pass accelerator according to claim 2, further comprising an acceleration gap through which all of the linear portions of the orbit pass and accelerate the accelerating particles along the accelerating particle orbit.
速空胴内に配置したことを特徴とする請求項3または請
求項4記載の多重通過型加速器。5. The multi-pass accelerator according to claim 3, wherein an injection device for inputting particles to be accelerated is disposed in the acceleration cavity.
に印加する電界又は磁界を周期的に変化させることによ
り、上記加速空胴から取り出す加速粒子のビームを走査
することを特徴とする請求項3から請求項5のうちのい
ずれか1項記載の多重通過型加速器。6. The incident device scans a beam of accelerated particles taken out from the acceleration cavity by periodically changing an electric field or a magnetic field applied to particles to be incident on the acceleration cavity. The multi-pass accelerator according to any one of items 3 to 5.
にゆくにつれて磁場強度が強くなることを特徴とする請
求項2または請求項4記載の多重通過型加速器。7. The multi-pass accelerator according to claim 2, wherein the magnetic field intensity increases as going from the first pair of deflection magnets to the second pair of deflection magnets.
れた加速電極とからなる加速空胴において、 加速電極は、加速粒子が通過する通過孔を有し、 この通過孔は、加速粒子軌道の全てが入るように水平又
は垂直方向に広くした長孔であるか、若しくは、少なく
とも入射初期の加速粒子が通過する部分を、上記加速粒
子の通過領域よりも水平又は垂直方向に十分に広くした
長孔であることを特徴とする加速空胴。8. An accelerating cavity comprising a resonator outer shell and an accelerating electrode provided in the resonator outer shell, wherein the accelerating electrode has a through hole through which the accelerating particles pass. It is an elongated hole that is widened in the horizontal or vertical direction so that all of the trajectories of the accelerating particles enter, or at least a portion where the accelerating particles at the initial stage of the incident pass is more horizontal or vertical than the passing region of the accelerating particles. An accelerating cavity characterized by an elongated hole.
方の通過孔より水平又は垂直方向に広くしたことを特徴
とする請求項8記載の加速空胴。9. The accelerating cavity according to claim 8, wherein one of the passage holes of the opposing acceleration electrode is made wider in the horizontal or vertical direction than the other passage hole.
過孔よりその対面の加速電極の通過孔を水平又は垂直方
向に広くしたことを特徴とする請求項9記載の加速空
胴。10. The accelerating cavity according to claim 9, wherein the through hole of the accelerating electrode on the opposite side is made wider in the horizontal or vertical direction than the through hole of the accelerating electrode on the side where the accelerating particles are incident.
たことを特徴とする請求項8から請求項10のうちいず
れか1項記載の加速空胴。11. The accelerating cavity according to claim 8, wherein the cross section of the outer shell of the resonator is rectangular.
胴内を多重通過させる多重通過型加速器において、 請求項8記載の加速空胴を備えたことを特徴とする多重
通過型加速器。12. A multi-pass accelerator for deflecting an accelerating particle trajectory a plurality of times to make multiple passes through an acceleration cavity, comprising the acceleration cavity according to claim 8.
を特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1
項記載の多重通過型加速器。13. The acceleration cavity according to claim 8, wherein the acceleration cavity is provided.
2. The multi-pass accelerator according to item 1.
を特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1
項記載の多重通過型加速器。14. The apparatus according to claim 1, further comprising an acceleration cavity according to claim 9.
2. The multi-pass accelerator according to item 1.
とを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか
1項記載の多重通過型加速器。15. A multi-pass accelerator according to any one of claims 1 to 7, comprising the acceleration cavity according to claim 10.
特徴とする請求項1から請求項7及び請求項12から請
求項15のうちいずれか1項記載の多重通過型加速器。16. The multi-pass accelerator according to claim 1, wherein the deflecting magnet is made of a permanent magnet.
部方向にゆくにつれて磁場強度が弱くなるように磁場勾
配を設けたことを特徴とする請求項1から請求項7及び
請求項12から請求項16のうちいずれか1項記載の多
重通過型加速器。17. The deflecting magnet is provided with a magnetic field gradient such that the magnetic field strength becomes weaker as it goes inward from the entrance and exit of the accelerating particles. Item 17. A multi-pass accelerator according to any one of Items 16.
につれて磁場強度が強くなるように磁場勾配を設けたこ
とを特徴とする請求項1から請求項7及び請求項12か
ら請求項17のうちいずれか1項記載の多重通過型加速
器。18. The deflecting magnet according to claim 1, wherein a magnetic field gradient is provided so that a magnetic field intensity becomes stronger as it goes from the incident position of the accelerating particles to the longitudinal direction of the deflecting magnet. 18. The multi-pass accelerator according to claim 12, wherein:
に各加速粒子軌道に対応して設けた複数個の円筒電極を
備えたことを特徴とする請求項1から請求項7及び請求
項12から請求項18のうちいずれか1項記載の多重通
過型加速器。19. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of cylindrical electrodes provided corresponding to each of the accelerating particle orbits so that the accelerating particle orbits of the linear portion pass therethrough. The multi-pass accelerator according to any one of claims 1 to 18.
を特徴とする請求項19記載の多重通過型加速器。20. The multi-pass accelerator according to claim 19, wherein a focusing device is disposed inside the cylindrical electrode.
異なる集束機器を配置したことを特徴とする請求項20
記載の多重通過型加速器。21. A focusing device having different polarities respectively disposed in opposed cylindrical electrodes.
The multi-pass accelerator described.
求項12から請求項21のいずれか1項に記載された多
重通過型加速器を、最初の多重通過型加速器から取り出
した加速粒子を、次位の多重通過型加速器に入射して逐
次加速するように複数個連結構成したことを特徴とする
多重通過型加速器。22. Accelerated particles obtained by taking out the multi-pass accelerator according to any one of claims 1, 3, 5, and 12 to 21 from the first multi-pass accelerator. Are connected so as to be incident on the next-order multi-pass accelerator and accelerated sequentially.
重通過型加速器にゆくにつれて偏向磁石対の磁場強度が
強くなることを特徴とする請求項22記載の多重通過型
加速器。23. The multi-pass accelerator according to claim 22, wherein the magnetic field strength of the pair of deflecting magnets increases as going from the first multi-pass accelerator to the next multi-pass accelerator.
たことを特徴とする請求項1から請求項7及び請求項1
2から請求項23のうちいずれか1項記載の多重通過型
加速器。24. The resonator shell according to claim 1, wherein the cross section of the outer shell is square.
The multi-pass accelerator according to any one of claims 2 to 23.
石の偏向角を変えて加速粒子を取り出すことを特徴とす
る請求項1から請求項7及び請求項12から請求項24
のうちいずれか1項記載の多重通過型加速器。25. The deflecting magnet comprises an electromagnet, and takes out accelerated particles by changing the deflecting angle of the deflecting magnet.
The multi-pass accelerator according to any one of the above.
胴内を多重通過させる多重通過型加速器と、加速粒子ビ
ームの照射野を拡大する照射野拡大手段とを備えた電子
線・X線照射処理装置において、 請求項8記載の加速空胴を備えたことを特徴とする電子
線・X線照射処理装置。26. An electron beam / X-ray comprising: a multi-pass accelerator for deflecting the accelerating particle orbit multiple times and passing the accelerating particle beam through the accelerating cavity multiple times; and an irradiation field expanding means for expanding the irradiation field of the accelerating particle beam. An electron beam / X-ray irradiation apparatus, comprising: the acceleration cavity according to claim 8.
胴内を多重通過させる多重通過型加速器と、加速粒子ビ
ームの照射野を拡大する照射野拡大手段とを備えた電子
線・X線照射処理装置において、 請求項1記載の多重通過型加速器を備えたことを特徴と
する電子線・X線照射処理装置。27. An electron beam / X-ray comprising a multi-pass accelerator for deflecting an accelerating particle trajectory a plurality of times and passing through an accelerating cavity multiple times, and an irradiation field expanding means for expanding an irradiation field of the accelerating particle beam. An electron beam / X-ray irradiation apparatus, comprising the multi-pass accelerator according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11280214A JP2001015299A (en) | 1999-04-26 | 1999-09-30 | Multiple passing type accelerator, accelerating cavity, and electron beam.x-ray irradiation treating device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11859599 | 1999-04-26 | ||
JP11-118595 | 1999-04-26 | ||
JP11280214A JP2001015299A (en) | 1999-04-26 | 1999-09-30 | Multiple passing type accelerator, accelerating cavity, and electron beam.x-ray irradiation treating device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001015299A true JP2001015299A (en) | 2001-01-19 |
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ID=26456506
Family Applications (1)
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JP11280214A Pending JP2001015299A (en) | 1999-04-26 | 1999-09-30 | Multiple passing type accelerator, accelerating cavity, and electron beam.x-ray irradiation treating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001015299A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108566721A (en) * | 2018-06-29 | 2018-09-21 | 惠州离子科学研究中心 | Linear accelerator and synchrotron |
CN109618484A (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-12 | 中国原子能科学研究院 | A box resonator |
CN109661096A (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-19 | 中国原子能科学研究院 | A kind of reentry type centre particle booster |
-
1999
- 1999-09-30 JP JP11280214A patent/JP2001015299A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108566721A (en) * | 2018-06-29 | 2018-09-21 | 惠州离子科学研究中心 | Linear accelerator and synchrotron |
CN108566721B (en) * | 2018-06-29 | 2024-01-05 | 惠州离子科学研究中心 | Linear accelerator and synchrotron |
CN109618484A (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-12 | 中国原子能科学研究院 | A box resonator |
CN109661096A (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-19 | 中国原子能科学研究院 | A kind of reentry type centre particle booster |
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