本发明专利技术的目的在于获得一种能对大电流的粒子束进行加速的漂移管直线加速器。在使入射的粒子束通过沿圆柱形谐振腔（1）内的所述粒子束的射束前进方向（2）排列配置的圆柱状的多个漂移管电极（3,12,13）内部的同时，由在多个漂移管电极（3,12,13）之间产生的高频电场对粒子束进行加速的漂移管直线加速器中，在端部漂移管电极（13）的内部配置聚焦设备（14），该端部漂移管电极（13）是多个漂移管电极（3,12,13）中配置在离圆柱形谐振腔（1）的入射侧最近处的漂移管电极，该聚焦设备对粒子束进行聚焦，该聚焦设备配置为可与端部漂移管电极（13）独立地进行位置调整。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对真空圆柱形谐振腔提供高频功率、以由圆柱形谐振腔内的棒(杆状部)所支撑的电极(漂移管)彼此之间产生的电场对带电粒子进行加速的漂移管直线加速器。
技术介绍
漂移管直线加速器通过在圆柱形谐振腔内沿射束前进方向配置I对以上中空圆柱形状的漂移管电极来构成。对圆柱形谐振腔内提供高频功率，以漂移管电极之间产生的高频电场对带电粒子(例如，质子或碳离子等)沿射束前进方向进行加速。将漂移管电极的配置设计成当高频电场的朝向与射束前进方向相反时，带电粒子存在于漂移管电极之内。在圆柱形谐振腔内产生的电磁场模式有TM模式(在圆柱形谐振腔的长边方向产 生电场)和TE模式(在圆柱形谐振腔的长边方向产生磁场)这两种。使用TM模式的漂移管直线加速器有阿尔瓦雷茨(Alvarez)型漂移管直线加速器。在该阿尔瓦雷茨型漂移管直线加速器中，由于圆柱形谐振腔内的电磁场模式被直接用于在漂移管电极之间产生的加速电场或聚焦电场，因此，漂移管电极以从圆柱形谐振腔垂下的方式被杆状部支撑。另一方面，使用TE模式的漂移管直线加速器有IH (Interdigital-Η :交叉指一 H)型漂移管直线加速器等。在IH型漂移管直线加速器中，由于圆柱形谐振腔内的电磁场模式无法被直接用于加速电场或聚焦电场，因此支撑漂移管电极的杆状部在圆柱形谐振腔的上下(或左后)交叉配置，由感应电流在漂移管电极之间间接地产生加速电场或聚焦电场。若对这些谐振腔的内部引入规定频率的高频功率，则会引起谐振，在漂移管电极之间产生电场。由该在漂移管电极之间产生的电场使粒子每越过漂移管电极之间时不断被加速。粒子束是带电粒子的集合体，因此在粒子相互之间斥力会发生作用(这被成为空间电荷效应)。因此随着粒子束沿前进方向前进其在径向和前进方向都发生扩散，特别是由于径向的发散会与真空管的管壁碰撞造成粒子束的损失。因此，需要对径向射束发散进行抑制的射束径向聚焦设备。以往通过聚焦装备和漂移管电极一体化的聚焦设备内置型漂移管电极来对射束发散进行抑制(专利文献I)，但是近年来提出了 APF (Alternating-PhaseFocusing :交变相聚焦)法，通过将在漂移管电极之间产生的弯曲的电场分布和带电粒子通过漂移管电极之间的时刻相关联地进行设计来得到射束的聚焦力(专利文献2)。将APF法应用于IH型直线加速器的APF-1H型直线加速器由于无需使用聚焦设备内置型漂移管电极，因此价格便宜且结构简单，例如用于医疗装置等要求可靠的领域。使用碳离子等重粒子线(不含质子)的医疗用同步加速器设施中，在入射器的后级加速器利用APF-1H型直线加速器。在前级加速器对在离子源产生的碳离子进行预加速之后，以三个连续的四极磁铁进行聚焦以满足APF-1H型直线加速器的入射条件(接受条件)之后，将入射的400θμΑ (= ΙΟΟμΑ)四价碳射束加速到4Mev/u。与以往的使用聚焦设备内置型漂移管电极的漂移管直线加速器(阿尔瓦雷茨型直线加速器)相比，由该APF-1H型直线加速器实现了全长缩短为1/6左右的小型化(非专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开平11-32975号公报专利文献2 :日本专利特开2006-351233号公报非专利文献非专利文献1:Nuclear Instruments and Methods in Physics Research (物理学研究中的核仪器与方法)A572 (2007)，1007-1021
技术实现思路
专利技术所要解决的问题粒子束是带电粒子的集合体，因此在粒子相互之间由于各个电荷斥力会发生作用。特别是对于带电离子是质子这样的重量轻的大电流粒子束，而且是低能量粒子的情况下，该空间电荷效应会使对于射束前进方向的径向的发散力变得相对较大，从而产生问题。特别是虽然实际上能以APF-1H型直线加速器将小电流(100 μ A)碳射束加速到4Mev/u，但是由于APF的聚焦力较小，无法将IOmA以上的大电流的质子加速到使用质子线的医疗用同步加速器设施用入射器所需的7MeV。例如，对质子束进行聚焦所需要的聚焦力是四价碳射束的3倍，而且电流量也从100 μ A上升到100倍以上的IOmA以上，也就是说与碳射束相比需要300倍以上的聚焦力，因此APF-1H型直线加速器无法适用于大电流质子加速。本专利技术为了解决上述的以往的加速器的问题而完成，目的在于提供一种能对大电流的粒子束进行加速的漂移管直线加速器。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的漂移管直线加速器使入射的粒子束通过沿圆柱形谐振腔内的所述粒子束的射束前进方向配置的圆柱状的多个漂移管电极内部的同时，由在多个漂移管电极之间产生的高频电场对粒子束进行加速，在端部漂移管电极的内部配置有聚焦设备，该端部漂移管电极是多个漂移管电极中配置在离圆柱形谐振腔的入射侧最近处的漂移管电极，该聚焦设备对粒子束进行聚焦，该聚焦设备配置为能与端部漂移管电极独立地进行位置调整。专利技术效果根据本专利技术，能提供一种能对大电流的粒子束进行加速的漂移管直线加速器。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式I的漂移管直线加速器的主要部分的概要剖视图。图2是示出本专利技术的实施方式I的漂移管直线加速器的漂移管电极的放大剖视图。图3是示出本专利技术的实施方式I的漂移管直线加速器的图1的A-A部分和B-B部分的截面的概要剖视图。图4是示出本专利技术的实施方式I的漂移管直线加速器的端部漂移管电极的一个例子的放大剖视图。图5是示出本专利技术的实施方式I的漂移管直线加速器的聚焦设备的壳体的一个例子的放大剖视图。图6是对漂移管直线加速器的入射粒子束的位置偏差的影响进行说明的曲线图。图7是对本专利技术的实施方式I的漂移管直线加速器的电场分布进行说明的曲线图。具体实施例方式实施方式I图1是示出本专利技术的实施方式I的漂移管直线加速器的主要部分的结构的剖视图。图1的漂移管直线加速器是APF-1H型直线加速器。在兼作为真空容器的圆柱形谐振腔I内沿射束前进方向2从入射侧开始第I个、第2个、……、第η个这样地配置多个漂移管电极3。此外，在漂移管电极中，第I漂移管电极标号为12，在入射侧与该第I漂移管电极12相邻的漂移管电极，也就是配置在离入射侧最近的漂移管电极被称为端部漂移管电极，标号为13。APF法适用于该漂移管直线加速器，因此特征在于漂移管电极3的间隔周期性地不均匀地扩大。在圆柱形谐振腔I内在圆柱形谐振腔的上下(或左右)设有一对脊部5。漂移管电极3由杆状部6支撑且配置在设置于圆柱形谐振腔I的脊部5上。此外，在图1中，省略示出圆柱形谐振器的出射侧的截面。图2是漂移管电极3的放大剖视图。为了在漂移管电极3之间产生高精度的加速电场分布和聚焦电场分布，杆状部6在射束前进方向需要±0. 2mm左右，在径向需要±0. 2_左右的对准位置调整。因此，在射束前进方向设有位置调整机构，在径向设有最终加工余量部。作为射束前进方向的位置调整机构，在杆状部6设有杆状部底座7，以杆状部底座螺孔8来进行调整的方法是便捷的。对于径向最终加工余量部，将上述杆状部底座7的底面部9 (与脊部5进行面接触的部分)，或者在漂移管电极3与杆状部6分离的情况下将漂移管电极3和杆状部6接合的部分10作为最终加工余量部来设置。图2是对杆状部底座7设有最终加工余量部的情况。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.12 JP 2010-1577381.一种漂移管直线加速器，使入射的粒子束通过沿圆柱形谐振腔内的所述粒子束的射束前进方向配置的圆柱状的多个漂移管电极内部的同时，由在所述多个漂移管电极之间产生的高频电场对粒子束进行加速，该漂移管直线加速器的特征在于，在端部漂移管电极的内部配置有聚焦设备的至少一部分，该端部漂移管电极是所述多个漂移管电极中配置在离所述圆柱形谐振腔的入射侧最近处的漂移管电极，该聚焦设备对所述粒子束进行聚焦，该聚焦设备配置为能与所述端部漂移管电极独立地进行位置调整。2.如权利要求1所述的漂移管直线加速器，其特征在于所述端部漂移管电极具有第I区域和第2区域，该第I区域位于所述粒子束的入射...
【专利技术属性】
技术研发人员：山本和男，田中博文，井上博光，川崎定博，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。