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公開番号2024068995
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-21
出願番号2022179727
出願日2022-11-09
発明の名称加速器システム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H05H 9/00 20060101AFI20240514BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】ビーム通路の大口径化と消費電力の低減が可能な加速器システムを提供することである。
【解決手段】実施形態の加速器システムは、真空状態に保持されると共に、荷電粒子ビームが通過するビーム通路および前記ビーム通路を臨む位置に加速ギャップを有する真空容器と、前記真空容器内に設置されて高周波エネルギーを前記真空容器内に導き、前記加速ギャップに加速電場を形成して前記荷電粒子ビームを加速させるアンテナと、前記真空容器外に配置されて、前記ビーム通路内を流れる前記荷電粒子ビームを収束させる収束磁石と、を備える加速空洞が前記荷電粒子ビームの軸方向に複数接続された加速器システムであって、前記加速空洞のうち、前記軸方向の上流側に位置する第一加速空洞のビーム通路の平均口径は、前記第一加速空洞よりも前記軸方向の下流側に位置する第二加速空洞のビーム通路の平均口径よりも大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
真空状態に保持されると共に、荷電粒子ビームが通過するビーム通路および前記ビーム通路を臨む位置に加速ギャップを有する真空容器と、
前記真空容器内に設置されて高周波エネルギーを前記真空容器内に導き、前記加速ギャップに加速電場を形成して前記荷電粒子ビームを加速させるアンテナと、
前記真空容器外に配置されて、前記ビーム通路内を流れる前記荷電粒子ビームを収束させる収束磁石と、
を備える加速空洞が前記荷電粒子ビームの軸方向に複数接続された加速器システムであって、
前記加速空洞のうち、前記軸方向の上流側に位置する第一加速空洞のビーム通路の平均口径は、前記第一加速空洞よりも前記軸方向の下流側に位置する第二加速空洞のビーム通路の平均口径よりも大きいことを特徴とする加速器システム。
続きを表示(約 470 文字)【請求項2】
前記加速空洞は、前記真空容器の前記ビーム通路に、位置を調整することで前記ビーム通路の口径を変化させる可動式内壁を備えることを特徴とする請求項1に記載の加速器システム。
【請求項3】
前記ビーム通路のうち前記軸方向の上流側端部の口径は下流側端部の口径よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の加速器システム。
【請求項4】
前記ビーム通路の口径は、前記上流側端部から前記下流側端部に向かって連続的に小さくなることを特徴とする請求項3に記載の加速器システム。
【請求項5】
前記第一加速空洞と前記第二加速空洞との間に真空状態に保持されたダクトをさらに備えることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の加速器システム。
【請求項6】
前記第一加速空洞が備える第一アンテナに接続される第一高周波電源と、
前記第二加速空洞が備える第二アンテナに接続される第二高周波電源と
をさらに備えることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の加速器システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、加速器システムに関する。
続きを表示(約 1,500 文字)【背景技術】
【0002】
初段加速器として広く用いられている高周波四重極線形加速器(RFQ)では1A以上の大電流イオンビームの加速は困難である。RFQでは電極ボア径がmmオーダーで小さく、ビームの空間電荷効果による発散のためにビームを収束して輸送できないためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
国際公開第2019/142389号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、ビーム通路の大口径化によって内部を通過するビームサイズを拡大し、空間電荷効果を抑制することで加速可能なビーム電流値を増大させることができる。一方で、ビーム通路を大口径化すると、ビームを加速するための消費電力が増大するため、ビーム通路の大口径化とビームの加速には制約が生じる。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、ビーム通路の大口径化と消費電力の低減が可能な加速器システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、実施形態の加速器システムは、真空状態に保持されると共に、荷電粒子ビームが通過するビーム通路および前記ビーム通路を臨む位置に加速ギャップを有する真空容器と、前記真空容器内に設置されて高周波エネルギーを前記真空容器内に導き、前記加速ギャップに加速電場を形成して前記荷電粒子ビームを加速させるアンテナと、前記真空容器外に配置されて、前記ビーム通路内を流れる前記荷電粒子ビームを収束させる収束磁石と、を備える加速空洞が前記荷電粒子ビームの軸方向に複数接続された加速器システムであって、前記加速空洞のうち、前記軸方向の上流側に位置する第一加速空洞のビーム通路の平均口径は、前記第一加速空洞よりも前記軸方向の下流側に位置する第二加速空洞のビーム通路の平均口径よりも大きいことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0007】
第1実施形態に係る加速器システムの構成例を示す断面図。
第1実施形態の変形例に係る加速器システムの構成例を示す断面図。
第1実施形態の変形例に係る加速器システムの構成例を示す断面図。
第1実施形態の変形例に係る加速器システムの構成例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【0009】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る加速器システム1の構成例を示す断面図である。加速器システム1は、第一加速空洞10Aと第二加速空洞10Bとを備える。以下の説明では、第一加速空洞10Aおよび第二加速空洞10Bを区別する必要がない場合に単に加速空洞10と説明する。加速空洞10は、真空容器12と、アンテナ18と、収束磁石24とを備える。なお、ここでは加速器システム1が二台の加速空洞10を備える例を説明するが、三台以上の加速空洞10を備えていても良い。
【0010】
真空容器12は、容器本体14と導電性の一対のギャップ形成板16とが接合して構成され、内部が真空状態に保持される。真空容器12の内部には、容器本体14およびギャップ形成板16を貫通して荷電粒子ビームが通過するビーム通路40が設けられる。ビーム通路40を臨む位置には、一対のギャップ形成板16の間に、加速電場を形成するための空間である加速ギャップ42が設けられる。
(【0011】以降は省略されています)

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