JP2000323299A - Electronic accelerating device - Google Patents
Electronic accelerating deviceInfo
- Publication number
- JP2000323299A JP2000323299A JP11135460A JP13546099A JP2000323299A JP 2000323299 A JP2000323299 A JP 2000323299A JP 11135460 A JP11135460 A JP 11135460A JP 13546099 A JP13546099 A JP 13546099A JP 2000323299 A JP2000323299 A JP 2000323299A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron
- electrons
- cavity
- klystron
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子加速装置に係
り、特に、高周波を利用した電子加速装置に関する。The present invention relates to an electron accelerator, and more particularly, to an electron accelerator using a high frequency.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電子加
速装置は、電子を電磁力で数十億電子ボルト（数Ｇe
Ｖ）程度の高いエネルギー状態に加速するための装置で
あり、本来的には原子核や素粒子の研究のために開発さ
れてきたものである。しかしながら、近年では、真空中
をほぼ光速で伝播する電子がその偏向磁場により軌道が
曲げられたときに、主にその軌道の接線方向に発生する
放射光（ＳＯＲ光）を利用することにより、電子加速装
置の適用範囲は、ＬＳＩ回路パターンの微細加工（リソ
グラフィ）や物性研究、電子滅菌、細菌等生命科学の広
範な分野にまで広がっている。2. Description of the Related Art Electron accelerators use an electromagnetic force to convert electrons into billions of electron volts (several Ges).
This is a device for accelerating to an energy state as high as V), and was originally developed for the study of atomic nuclei and elementary particles. However, in recent years, when electrons that propagate in a vacuum at almost the speed of light and whose trajectory is bent by the deflecting magnetic field, radiation (SOR light) generated mainly in the tangential direction of the trajectory is used to make the electron The application range of the accelerator has been extended to a wide range of fields of life science such as microfabrication (lithography) of LSI circuit patterns, physical property research, electronic sterilization, and bacteria.
【０００３】図１０により、第１のタイプの従来の高周
波を利用した電子加速装置を説明する。従来の電子加速
装置は、図１０に示すように、高周波発生部と電子加速
部が別々に構成されている。具体的に説明すると、従来
の電子加速装置２００は、高周波発生器２０１である真
空管であるクライストロン２０２、電子加速空洞２０
４、電子源２０６等を備えており、電子源２０６は、カ
ソード（固体又はプラズマ）から構成されている。高周
波発振器２０１においては、電子ビームがカソード２０
８からアノード２１０により引き出され、電磁石２１２
により収束磁場を発生させ電子ビームをターゲット２１
４に向けて数１０〜数１００ｋＶで伝播させる。このと
き、励起すべき高周波パワー２１６を発振器２１８で発
生させ，高周波パワー２１６を導波管（又は同軸ケーブ
ル）２２０により入力空洞２２２から数１００mW程度入
射する。この高周波パワー２１６は電子をバンチ（高周
波の特定位相に電子が集まるように変調すること）させ
電子ビームに貯えられる高周波パワーを増幅する。十分
バンチされた電子２２４が出力空洞２２６を通過すると
きに、バンチして電子ビームに貯えられた高周波エネル
ギー２２８が増幅された形で放出される。このようにし
て、クライストロン２０２において、高周波エネルギー
を発生させている。Referring to FIG. 10, a first type of conventional high-frequency electron accelerator using a high frequency will be described. In a conventional electron accelerator, as shown in FIG. 10, a high-frequency generator and an electron accelerator are separately configured. More specifically, the conventional electron accelerator 200 includes a klystron 202 which is a vacuum tube which is a high-frequency generator 201 and an electron acceleration cavity 20.
4. An electron source 206 is provided, and the electron source 206 is formed of a cathode (solid or plasma). In the high-frequency oscillator 201, the electron beam
8 is pulled out by the anode 210 and the electromagnet 212
To generate a convergent magnetic field and direct the electron beam to the target 21
It propagates at several tens to several hundreds kV toward 4. At this time, the high frequency power 216 to be excited is generated by the oscillator 218, and the high frequency power 216 is incident from the input cavity 222 by the waveguide (or the coaxial cable) 220 by about several hundred mW. The high-frequency power 216 causes the electrons to bunch (modulate the electrons so as to concentrate at a specific phase of the high-frequency) and amplifies the high-frequency power stored in the electron beam. As the well-bunched electrons 224 pass through the output cavity 226, the rf energy 228 bunched and stored in the electron beam is emitted in an amplified form. Thus, the klystron 202 generates high-frequency energy.
【０００４】また、反射波による高周波発生器２０１の
ダメージを避けるために、高周波用アイソレータ２３０
が設置されており、反射波がクライストロン２０２に戻
らないようになっている。取り出された高周波エネルギ
ー２２８は、導波管２３２を用いて電子加速空洞２０４
に導かれ入射される。電子源（カソード）２０６から電
源２３４による電場によって放出された電子ｅ- a は電
子加速空洞２０４を通過するときに、導入された高周波
エネルギーによる空洞内電場で加速され真空容器２３６
に沿って導かれる。また、高パワーの高周波を放出した
後の電子ビームは、直流加速エネルギー（カソード２０
８とアノード２１０間の加速電圧）を持ち、バンチされ
ていない状態でターゲット２１４に衝突し、ターゲット
２１４を加熱するエネルギーとして失われる。ターゲッ
ト２１４は、水などの冷却材２３８で冷却する必要があ
る。In order to avoid damage to the high frequency generator 201 due to reflected waves, a high frequency isolator 230 is used.
Is installed so that the reflected wave does not return to the klystron 202. The extracted high-frequency energy 228 is transmitted to the electron accelerating cavity 204 using the waveguide 232.
Is guided and incident. When the electron e - a emitted from the electron source (cathode) 206 by the electric field from the power source 234 passes through the electron accelerating cavity 204, the electron e - a is accelerated by the electric field in the cavity due to the introduced high-frequency energy, and the vacuum vessel 236.
Is guided along. Further, the electron beam after emitting the high-power high-frequency wave has DC acceleration energy (cathode 20).
8 and an acceleration voltage between the anode 210 and the target 214 in an unbunched state, and is lost as energy for heating the target 214. The target 214 needs to be cooled with a coolant 238 such as water.
【０００５】このような従来の電子加速装置は、以下の
ような問題がある。このように構成された高周波発生部
と電子加速部が別体である従来の電子加速装置において
は、高周波発生部の残留電子のエネルギーを熱エネルギ
ーとして捨て、別に加速用電子ビームを発生させている
ため効率が悪いという問題がある。また、電子発生用シ
ステム（電源、カソードなど）がクライストロン２０２
と加速用の２系統必要であるから装置としても高価で比
較的大きなシステムとなる。[0005] Such a conventional electron accelerator has the following problems. In the conventional electron accelerator in which the high-frequency generation unit and the electron acceleration unit configured as described above are separate bodies, the energy of the residual electrons in the high-frequency generation unit is discarded as heat energy, and another acceleration electron beam is generated. Therefore, there is a problem that efficiency is low. In addition, the electron generation system (power supply, cathode, etc.)
And two systems for acceleration are required, so that the system is expensive and relatively large.
【０００６】次に、図１１により別のタイプの従来の電
子加速装置を説明する。図１１は、この別のタイプの電
子加速装置を示す概略平面断面図である。この従来の電
子加速装置３００では、加速空洞３０２の電子入射部３
０４に設けられたカソード３０７に負の電圧を電源３０
８で印加することで、電子ｅ- を放出する。放出された
電子ｅ- は加速空洞３０２に導入され、導波管（又は同
軸ケーブル）３１０で導かれた高周波３１２による電場
で加速される。加速された電子ｅ- a は電磁石３１４で
発生された磁束ＢC により収束されてビーム搬送管３１
６内を搬送される。なお、電源３０８及び加速空洞３０
２を含む容器全体は、それぞれアース３２２されてい
る。しかし、高周波の位相と電子ｅ- の入射時間を制御
しないバンチャーがないコンパクトな電子加速装置で
は、加速空洞３０２に入射する電子ｅ- の時間と、その
時間における高周波３１２の位相によって電子ｅ- がカ
ソード３０６方向へ逆に加速されてカソード３０６に衝
突する電子ｅ- B が発生する。この逆行電子ｅ- B による
カソード３０６への衝突は真空度を悪くし、カソード３
０６の寿命も短くする。Next, FIG. 11 shows another type of conventional power supply.
The child accelerator will be described. FIG. 11 shows another type of power supply.
It is a schematic plan sectional view which shows a child accelerator. This conventional
In the electron accelerator 300, the electron injection portion 3 of the acceleration cavity 302
A negative voltage is applied to the cathode 307 provided in the power supply 30.
8, the electron e- Release. Released
Electronic e- Is introduced into the accelerating cavity 302, where the waveguide (or
Electric field by high frequency 312 led by (axial cable) 310
Accelerated by Accelerated electron e- a Is the electromagnet 314
Generated magnetic flux BC Converged by the beam transport tube 31
6 is conveyed. The power source 308 and the acceleration cavity 30
2 are grounded 322 respectively.
You. However, the high-frequency phase and the electron e- Control the incident time
With a compact electron accelerator with no buncher
Are the electrons e incident on the acceleration cavity 302- Time and its
Electron e by the phase of the high frequency 312 in time- Mosquito
It is accelerated in the opposite direction to the sword 306,
Electron e- B Occurs. This retrograde electron e- B by
The collision with the cathode 306 reduces the degree of vacuum, and the cathode 3
06 life is also shortened.
【０００７】そのため、従来の電子加速装置では、図１
１に示すように、逆行電子ｅ- B がカソード３０６に衝
突せず、加速空洞３０２の壁、又はアノード３１８など
に衝突するように、磁場ＢC を補助磁石３２０等で若干
曲げ（磁場ＢC′）で用いている。しかし、逆行電子ｅ-
B が加速空洞３０２の壁、又はアノード３１８などに衝
突することは避けられないため、長時間の使用では逆行
電子ｅ- B によるスパッターで加速空洞３０２が汚染さ
れること、また逆行電子ｅ- B を利用することができな
いため、この逆行電子ｅ- B を利用した高効率化ができ
ないという問題があった。Therefore, in the conventional electron accelerator, FIG.
As shown in 1, retrograde electron e - B does not collide with the cathode 306, the walls of the accelerating cavity 302, or the like so as to impinge on the anode 318, slightly bending the magnetic field B C auxiliary magnets 320 and the like (field B C '). However, retrograde electronic e -
B is the wall of the accelerating cavity 302, or to be impinging on such anode 318 inevitable, retrograde in long use electronic e - that accelerating cavity 302 by a sputtering by B is contaminated, also retrograde electrons e - B Therefore, there is a problem that the efficiency cannot be increased using the retrograde electron e - B .
【０００８】そこで、本発明は、従来の問題点を解決す
るためになされたものであり、高周波発生部（クライス
トロン）の残留電子の一部を加速電子として再利用する
ことができる電子加速装置を提供することを目的として
いる。また、本発明は、高周波発生部と電子加速部とを
一体にすることによりコンパクト化を図った電子加速装
置を提供することを目的としている。さらに、本発明
は、加速空洞への電子導入の際の磁場配位を工夫するこ
とにより、逆行電子の衝突を防止でき且つ逆行電子を利
用することが可能となった電子加速装置を提供すること
を目的としている。The present invention has been made in order to solve the conventional problems, and an electron accelerator capable of reusing a part of the residual electrons in a high frequency generator (klystron) as accelerating electrons. It is intended to provide. It is another object of the present invention to provide an electron accelerator that is compact by integrating a high-frequency generator and an electron accelerator. Further, the present invention provides an electron accelerator in which collision of retrograde electrons can be prevented and retrograde electrons can be used by devising a magnetic field configuration when introducing electrons into the acceleration cavity. It is an object.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明は、高周波を利用して電子を加速する
電子加速装置であって、クライストロンと、このクライ
ストロンの一端側に設けられた電子を供給する電子供給
源と、クライストロン内の入口空洞から上記電子に高周
波を入射する高周波発振手段と、クライストロンの他端
側と連通すると共にクライストロンと一体的に接続され
た加速空洞と、クライストロン内の他端側の出口空洞か
ら増幅された高周波を導波手段を介して上記加速空洞に
入射する高周波入射手段と、クライストロン内の他端側
に設けられ増幅された高周波を放出した電子の一部を回
収して残りの電子を加速空洞に導入するコレクタ手段
と、を有することを特徴としている。To achieve the above object, a first aspect of the present invention is an electron accelerator for accelerating electrons by using a high frequency, comprising a klystron and one end of the klystron. An electron supply source that supplies the electrons, a high-frequency oscillation unit that injects high-frequency waves into the electrons from an entrance cavity in the klystron, an acceleration cavity that communicates with the other end of the klystron and is integrally connected to the klystron, High-frequency incidence means for injecting the amplified high frequency wave from the exit cavity at the other end side in the klystron into the acceleration cavity via the waveguide means, and the electron emitting the amplified high frequency wave provided at the other end side in the klystron. And a collector for collecting a part and introducing the remaining electrons into the acceleration cavity.
【００１０】第１の発明の電子加速装置は、更に、クラ
イストロンと加速空洞の接続部に設けられた第２の入口
空洞と、この第２の入口空洞に上記高周波発生手段から
高周波の一部を入射する第２の高周波入射手段と、を有
することが好ましい。The electron accelerator according to the first aspect of the present invention further includes a second entrance cavity provided at a connection between the klystron and the acceleration cavity, and a part of a high frequency from the high frequency generating means is supplied to the second entrance cavity. And a second high frequency incidence means for entering.
【００１１】第２の発明は電子加速装置は、高周波を利
用して電子を加速する電子加速装置であって、電子を供
給する電子供給源と、高周波を入射して電子を加速させ
る加速空洞と、電子供給源の周りに配置され、磁力線に
沿って電子がその一端側から加速空洞内に導かれるよう
な磁場を発生する磁場発生手段と、加速空洞の他端側と
連通するように設けられ加速された電子ビームを搬送す
る第１の電子ビーム搬送手段と、加速空洞の一端側と連
通するように設けられ磁場の影響を受けない逆行電子を
搬送する第２の電子ビーム搬送手段と、を有することを
特徴としている。According to a second aspect of the present invention, there is provided an electron accelerator for accelerating electrons by using a high frequency, comprising: an electron supply source for supplying electrons; and an accelerating cavity for accelerating the electrons by applying a high frequency. Magnetic field generating means arranged around the electron supply source to generate a magnetic field such that electrons are guided from one end thereof into the accelerating cavity along lines of magnetic force, and provided so as to communicate with the other end of the accelerating cavity. A first electron beam transporting means for transporting the accelerated electron beam, and a second electron beam transporting means provided to communicate with one end of the acceleration cavity and transporting retrograde electrons unaffected by a magnetic field. It is characterized by having.
【００１２】第２の発明の電子加速装置は、更に、加速
空洞の他端側に配置された第２の電子供給源と、この第
２の電子供給源の周りに配置され、磁力線に沿って電子
がその他端側から加速空洞内に導かれるような磁場を発
生する第２の磁場発生手段と、を有し、これにより、高
周波の全位相にわたって電子源及び第２の電子源からの
電子を電子ビーム搬送手段及び第２の電子ビーム搬送手
段に向って加速するようにすることが好ましい。第２の
発明の電子加速装置は、更に、電子供給源を磁場シール
ドする磁場シールド手段を有することが好ましい。The electron accelerator according to a second aspect of the present invention further includes a second electron supply source disposed on the other end side of the acceleration cavity, and a second electron supply source disposed around the second electron supply source along the line of magnetic force. Second magnetic field generating means for generating a magnetic field such that electrons are guided into the accelerating cavity from the other end side, whereby electrons from the electron source and the second electron source are distributed over the entire high-frequency phase. It is preferable to accelerate toward the electron beam transport means and the second electron beam transport means. It is preferable that the electron accelerator of the second invention further includes a magnetic field shield unit that shields the electron supply source with a magnetic field.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。先ず、図１により、本発明の第
１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態
を示す電子加速装置の概略縦断面図である。図１に示す
ように、電子加速装置１は、高周波発生部２と加速空洞
部４とを備え、これらの高周波発生部２と加速空洞部４
とが一体的に設けられている。また、加速空洞部４に
は、ビーム搬送管６が接続されている。これらの高周波
発生部２、加速空洞部４、及び、ビーム搬送管６は、真
空ポンプ（図示せず）で真空状態に保たれている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an electron accelerator according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the electron accelerator 1 includes a high-frequency generator 2 and an acceleration cavity 4, and the high-frequency generator 2 and the acceleration cavity 4
Are provided integrally. Further, a beam transport pipe 6 is connected to the acceleration cavity 4. The high-frequency generator 2, the accelerating cavity 4, and the beam transport tube 6 are maintained in a vacuum state by a vacuum pump (not shown).
【００１４】高周波発生部２は、以下のように構成され
ている。クライストロン８内の下方には、電子を引き出
すためのカソード１０及びアノード１２が設けられ、さ
らに、これらのカソード１０とアノード１０の位置に相
当する位置のクライストロン８の外側には、収束磁場を
発生させるための電磁石１４が設けられている。クライ
ストロン８内のアノード１２のすぐ上方には、入力空洞
１６が設けられ、この入力空洞１６には、導波管(又は
同軸ケーブル)１８を介して高周波パワー２０を発生さ
せるための発振器２２が連通して設けられている。クラ
イストロン８内の上方には、出力空洞２４が設けられ、
この出力空洞２４には、導波管２６の一端が連通して設
けられている。この導波管２６には、反射波をクライス
トロン８に戻らないようにするための高周波用アイソレ
ータ２８が設けられている。クライストロン８内の最上
部には、高周波エネルギー３０を放出した電子の一部を
回収するためのコレクター３２が設けられている。クラ
イストロン８と加速空洞３４との間には、接続管３６と
プリバンチャー３８が設けられている。さらに、接続管
３６の外側には、ビームを再収束させるための再収束電
磁石４０が設けられている。プリバンチャー３８は、分
岐導波管４２及びサーキュレータ４４を介して導波管２
６と接続されている。The high-frequency generator 2 is configured as follows. A cathode 10 and an anode 12 for extracting electrons are provided below the klystron 8, and a focused magnetic field is generated outside the klystron 8 at a position corresponding to the positions of the cathode 10 and the anode 10. Electromagnet 14 is provided. Immediately above the anode 12 in the klystron 8 is provided an input cavity 16 to which an oscillator 22 for generating high frequency power 20 communicates via a waveguide (or coaxial cable) 18. It is provided. An output cavity 24 is provided above the klystron 8.
One end of a waveguide 26 is provided in communication with the output cavity 24. The waveguide 26 is provided with a high frequency isolator 28 for preventing the reflected wave from returning to the klystron 8. At the top of the klystron 8, a collector 32 for recovering a part of the electrons that emitted the high-frequency energy 30 is provided. A connection pipe 36 and a pre-buncher 38 are provided between the klystron 8 and the acceleration cavity 34. Further, a refocusing electromagnet 40 for refocusing the beam is provided outside the connection pipe 36. The pre-buncher 38 is connected to the waveguide 2 via the branch waveguide 42 and the circulator 44.
6 is connected.
【００１５】次に上述した第１実施形態の動作を説明す
る。カソード１０からでた電子ｅ-はアノード１２で引
き出され、電磁石１４により発生した収束磁場中を数１
０〜数１００kVで伝播する。このとき、励起すべき高周
波パワー２０を発振器２２で発生させ導波管１８により
入力空洞１６から数１００ｍＷ程度入射する。このパワ
ーは電子ｅ- をバンチ（高周波の特定位相に電子が集ま
るように変調すること）させ電子ビームに貯えられる高
周波パワーを増幅する。十分バンチされた電子４６が出
力空洞２４を通過するときに、バンチにより電子ビーム
に貯えられた高周波エネルギー３０が増幅された形で放
出される。反射波による高周波発生部２のダメージを避
けるために高周波用アイソレータ２８が設置され反射波
がクライストロン８に戻らないようにしている。高周波
エネルギーを放出した電子は一部がコレクター３２で回
収され、必要な電流を担う電子ｅ- a が再収束電磁石４
０による磁場で収束されて、プリバンチャー３８に入射
する。プリバンチャー３８へは出力された高周波エネル
ギー３０の一部がサーキュレータ４４により分配され電
子の再バンチを行う。プリバンチャー３８に必要なパワ
ーは電流量とバンチの程度から決める。ほとんどの高周
波エネルギー３０は加速空洞１０に導入され、プリバン
チャー３８を通過した電子を加速する。電子の加速空洞
通過時間と、高周波のプリバンチャー３８、加速空洞１
０への到達時間のタイミング調整は、導波管２６の長さ
で予め調整しておく。尚、コレクター３２で絞られる電
子ｅ- aは電場レンズを用いて収束させてもよく、収束磁
場も多重極磁場レンズでもよい。Next, the operation of the first embodiment will be described. Electrons out of the cathode 10 e - is drawn by the anode 12, the number of in convergence magnetic field generated by the electromagnet 14 1
It propagates at 0 to several hundred kV. At this time, a high-frequency power 20 to be excited is generated by the oscillator 22 and is incident on the input cavity 16 from the input cavity 16 by several hundred mW by the waveguide 18. This power causes the electrons e - to bunch (modulate so that the electrons gather at a specific phase of the high frequency) and amplify the high frequency power stored in the electron beam. As the well-bunched electrons 46 pass through the output cavity 24, the bunch releases amplified RF energy 30 stored in the electron beam. A high frequency isolator 28 is provided to prevent the reflected wave from returning to the klystron 8 in order to avoid damage to the high frequency generator 2 due to the reflected wave. A part of the electrons that have emitted the high-frequency energy are collected by the collector 32, and the electrons e - a that carry the necessary current are refocused by the refocusing electromagnet 4.
The light is converged by a magnetic field of 0 and enters the pre-buncher 38. A part of the output high-frequency energy 30 is distributed to the pre-buncher 38 by the circulator 44 and re-bunches the electrons. The power required for the pre-buncher 38 is determined based on the amount of current and the degree of bunch. Most of the high-frequency energy 30 is introduced into the acceleration cavity 10 to accelerate electrons that have passed through the pre-buncher 38. Electron transit time through the accelerating cavity, high frequency pre-buncher 38, accelerating cavity 1
The timing of the arrival time to zero is adjusted in advance by the length of the waveguide 26. The electron e - a converged by the collector 32 may be converged using an electric field lens, and the converging magnetic field may be a multipole magnetic lens.
【００１６】次に、図２により、本発明の第２実施形態
を説明する。図２は、本発明の第２実施形態を示す電子
加速装置の概略縦断面図である。この第２実施形態にお
いて、第１実施形態と同一部分には同一符号を付しそれ
らの説明は省略する。図２に示すように、この第２実施
形態では、第１実施形態のプリバンチャ−３８を設けな
いタイプのものであり、その分、エネルギー分解能が数
％程度劣るが、装置全体がより簡易な構造となる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of an electron accelerator according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 2, in the second embodiment, the pre-buncher 38 of the first embodiment is not provided, and the energy resolution is inferior by about several percent. Becomes
【００１７】この第２実施形態では、加速空洞３４に入
射される電子はバンチしていないため、電子ｅ- a が加
速空洞３４に入射する時間の高周波の位相によっては、
電子は逆に加速され逆行電子ｅ- B が発生し、図１の装
置ではクライストロン８を破壊する危険がある。そこ
で、第２実施形態では、コレクター３２で絞られた電子
ｅ- a を磁場又は電場で収束させた後偏向磁石５０で角
度θだけ曲げるようにしている。加速されてエネルギー
の大きな逆行電子ｅ- B は、偏向磁場で大きく曲げられ
ることがないため、ポート５２から取り出すことができ
る。順方向に加速される電子ｅ- F はそのまま利用する
ことができる。角度θは入射電子のエネルギー、加速さ
れる電子のエネルギー、及び、利用するシステムの配置
などから決めることができる。尚、この第２実施形態で
も、電子の加速空洞通過時間と、加速空洞３４への到達
時間のタイミング調整は、導波管２６の長さで予め調整
しておく。また、図１及び図２で示した第１及び第２の
いずれの実施形態でも、必要な電流をコレクター３２に
より調整ができ、加速用電子発生装置及びそれに使用す
る電源を必要としない。[0017] In this second embodiment, since the electrons are incident to the acceleration cavity 34 is not bunch, electron e - by a is time to enter the accelerating cavities 34 high-frequency phase,
Electrons are accelerated in opposite retrograde electron e - B is generated, there is a risk of destroying the klystron 8 in the apparatus of FIG. Therefore, in the second embodiment, the electron e − a constricted by the collector 32 is converged by a magnetic field or an electric field, and then bent by the angle θ by the deflecting magnet 50. The retrograde electron e - B, which is accelerated and has a large energy, can be taken out from the port 52 because it is not greatly bent by the deflection magnetic field. The electrons e - F accelerated in the forward direction can be used as they are. The angle θ can be determined based on the energy of the incident electrons, the energy of the electrons to be accelerated, the arrangement of the system to be used, and the like. In the second embodiment as well, the timing adjustment of the time for the electrons to pass through the acceleration cavity and the time for the electrons to reach the acceleration cavity 34 is adjusted in advance by the length of the waveguide 26. Also, in each of the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the required current can be adjusted by the collector 32, and the accelerating electron generator and the power supply used therefor are not required.
【００１８】上述した第１及び第２実施形態では、高周
波発生部であるクライストロン８のカソード１０で発生
させる電子ｅ- を高周波パワー２０で増幅した後、コレ
クター３２で回収しない一部の電子ｅ- a を再度再収束
用電磁石１２などのレンズで収束させて加速空洞３４に
導入する。同時にクライストロン８で増幅した高周波エ
ネルギー３０により加速空洞３４に入射した電子ｅ- a
を加速するものである。そのため、従来の電子加速装置
に比べ高周波と電子の供給を１つのクライストロンで同
時に行うことが可能となり、図１０に示す加速用電子源
２０６及び電子源用電源２３４が不要となる。また、必
要な電子量は、一般的にクライストロン電流（電子）４
６の１／１０以下であるためのコレクター３２で必要電
子を十分調整して取り出すことが可能である。In the first and second embodiments described above, after the electrons e − generated at the cathode 10 of the klystron 8, which is a high frequency generator, are amplified by the high frequency power 20, some electrons e − not collected by the collector 32. a is again converged by a lens such as the refocusing electromagnet 12 and introduced into the acceleration cavity 34. At the same time, electrons e - a incident on the acceleration cavity 34 by the high-frequency energy 30 amplified by the klystron 8
Is to accelerate. Therefore, compared to the conventional electron accelerator, high-frequency and electron supply can be performed simultaneously by one klystron, and the electron source for acceleration 206 and the power source for electron source 234 shown in FIG. 10 become unnecessary. In addition, the required electron quantity is generally klystron current (electrons) 4
The required electrons can be sufficiently adjusted and taken out by the collector 32 which is 1/10 or less of 6.
【００１９】以上説明したように、第１及び第２の実施
形態によれば、クライストロン８で高周波エネルギーを
取り出した後の電子をコレクター３２で減少させること
により、その一部を加速用電子として利用することがで
きる。また、クライストロン８の電子を利用すること
で、加速用電子源（図１０の電子源２０６）及び電子源
用電源（図１０の電源２３４）が不要となり、その分、
低価格となる。さらに、電子発生部と電子加速部を一体
としたため、装置全体をコンパクトにすることができ、
Ｘ線シールドを含めた全システムを搬送可能で且つ低価
格とすることができる。As described above, according to the first and second embodiments, the electrons after the high-frequency energy is extracted by the klystron 8 are reduced by the collector 32, and a part of the electrons is used as acceleration electrons. can do. In addition, by using the electrons of the klystron 8, the electron source for acceleration (the electron source 206 in FIG. 10) and the power source for the electron source (the power source 234 in FIG. 10) are not required.
It becomes low price. Furthermore, since the electron generation unit and the electron acceleration unit are integrated, the entire device can be made compact,
The entire system including the X-ray shield can be transported and the cost can be reduced.
【００２０】次に、図３により、本発明の第３実施形態
を説明する。図３は本発明の第３実施形態を示す概略縦
断面図である。なお、図１に示す第１実施形態と同一部
分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。図３
に示すように、この第３実施形態も、高周波発生部２
（クライストロン８）と加速空洞部４とが一体となって
いる。この第３実施形態は、低パワー高周波入力による
電子バンチを２回行うようにした電子加速装置である。
以下具体的に説明する。この実施形態では、励起すべき
高周波パワー２０を発振器２２で発生させ、導波管１８
を分岐させ、分岐導波管５４を設けている。クライスト
ロン８と加速空洞３４とは、接続管５６により接続さ
れ、接続管５６の内部には、第２の入力空洞５８及び電
子ビームを収束させるための電磁石６０が設けられてい
る。分岐導波管５４には、位相シフター６２が設けられ
ている。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a third embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG.
As shown in FIG.
(Klystron 8) and the acceleration cavity 4 are integrated. The third embodiment is an electron accelerator in which electron bunch is performed twice by low-power high-frequency input.
This will be specifically described below. In this embodiment, the high frequency power 20 to be excited is generated by the oscillator 22 and the waveguide 18
And a branch waveguide 54 is provided. The klystron 8 and the acceleration cavity 34 are connected by a connection tube 56, and a second input cavity 58 and an electromagnet 60 for converging an electron beam are provided inside the connection tube 56. The branch waveguide 54 is provided with a phase shifter 62.
【００２１】第３実施形態の動作を説明する。導波管１
８及び分岐導波管５４から高周波パワー２０及び６４を
入力空洞１６及び５８に数１００ｍＷ程度入射する。入
力空洞１６から導入した高周波パワー２０は電子ｅ- を
バンチさせ電子ビームに貯えられる高周波パワーを増幅
する。十分バンチされた電子４６が出力空洞２４を通過
するときに、バンチとして電子ビームに貯えられた高周
波エネルギー３０が増幅された形で放出される。必要な
電流を担う電子ｅ- a が再収束電磁石４０による磁場で
収束されて、再度第２の入力空洞５８を通過し、高周波
パワー６４を吸収する。入力空洞５８へは、出力された
高周波エネルギー３０と電子バンチの位相があうように
位相シフター６２で位相を調整した高周波を入射する。
再バンチに必要なパワーは電流量、バンチの程度から決
める。再バンチされた電子６６は電磁石６０で収束させ
られ、加速空洞３４に入射される。導波管２６で加速空
洞３４に入射された高周波エネルギー３０は、加速空洞
３４を通過する再バンチされた電子６６を加速する。電
子の加速空洞通過時間と加速空洞３４への到達時間のタ
イミング調整は、導波管２６の長さで予め調整してお
く。尚、コレクター３２で絞られる電子ｅ- a 及び再バ
ンチされた電子６６は電場レンズを用いて収束させても
よく、収束磁場も多重極磁場レンズでもよい。The operation of the third embodiment will be described. Waveguide 1
The high-frequency powers 20 and 64 are incident on the input cavities 16 and 58 from the 8 and branch waveguides 54 to several hundred mW. The high frequency power 20 introduced from the input cavity 16 bunches the electron e − and amplifies the high frequency power stored in the electron beam. As the well-bunched electrons 46 pass through the output cavity 24, the RF energy 30 stored in the electron beam as a bunch is emitted in an amplified form. Electrons e - a carrying a necessary current are converged by the magnetic field of the refocusing electromagnet 40, pass through the second input cavity 58 again, and absorb the high frequency power 64. A high-frequency wave whose phase is adjusted by the phase shifter 62 so that the phase of the output high-frequency energy 30 matches the phase of the electron bunch is incident on the input cavity 58.
The power required for rebunch is determined by the amount of current and the degree of bunch. The rebunched electrons 66 are converged by the electromagnet 60 and are incident on the acceleration cavity 34. The high frequency energy 30 incident on the accelerating cavity 34 in the waveguide 26 accelerates the rebunched electrons 66 passing through the accelerating cavity 34. The timing adjustment of the time for the electrons to pass through the acceleration cavity and the time for the electrons to reach the acceleration cavity 34 is adjusted in advance by the length of the waveguide 26. The electron e - a confined by the collector 32 and the rebunched electron 66 may be converged using an electric field lens, and the convergent magnetic field may be a multipole magnetic lens.
【００２２】上述した第３実施形態では、高周波発生部
２であるクライストロン８のカソード１０で発生させる
電子ｅ- を高周波パワー２０で増幅した後、コレクター
３２で回収しない一部の電子ｅ- a を再度電磁石４０な
どのレンズで収束させて、位相シフター６２で位相調整
された低パワー高周波６４で再バンチさせた後、加速空
洞３４に導入する。同時にクライストロン８で増幅した
高周波エネルギー３０を加速空洞３４に入射して再バン
チした電子６６を加速する。そのため、第１及び第２の
実施形態の作用効果に比べて、さらに、第１実施形態
（図１参照）におけるプリバンチャー３８、高周波エネ
ルギー３０の分岐用サーキュレーター４４が不要とな
る。また、電子の再バンチも低パワー６４で行うため、
高周波パワーの分岐、及び位相調整などが容易である。
そのため、バンチャーがなくてもエネルギー分解能が高
い。また、必要な電子量は一般的にクライストロン電流
４６の１／１０以下であるためコレクター３２で必要電
子を十分調整して取り出すことが可能である。[0022] In the third embodiment described above, an electron is generated at the cathode 10 of the klystron 8 is a high-frequency generator 2 e - After the amplified high-frequency power 20, the part which is not collected in the collector 32 electrons e - to a After being converged again by a lens such as the electromagnet 40 and re-bunched by the low-power high-frequency wave 64 whose phase has been adjusted by the phase shifter 62, it is introduced into the acceleration cavity 34. At the same time, the high frequency energy 30 amplified by the klystron 8 is incident on the acceleration cavity 34 to accelerate the re-bunched electrons 66. Therefore, as compared with the operation and effect of the first and second embodiments, the pre-buncher 38 and the circulator 44 for branching the high-frequency energy 30 in the first embodiment (see FIG. 1) are further unnecessary. Also, re-bunch of electrons is performed with low power 64,
Branching of the high frequency power and phase adjustment are easy.
Therefore, energy resolution is high even without a buncher. In addition, since the required amount of electrons is generally 1/10 or less of the klystron current 46, the required electrons can be sufficiently adjusted and taken out by the collector 32.
【００２３】次に、図４により、本発明の第４実施形態
を説明する。図４は、本発明の第４実施形態の電子加速
装置の概略平面断面図である。図４に示すように、本実
施形態による電子加速装置７０は、カスプ型磁場を利用
して加速空洞へ電子導入するようにしている。即ち、電
子加速装置７０は、電子を供給する電子源７２、この電
子源７２の周りに配置されカスプ型磁場（ＢC）を発生
させるための電磁石（又は永久磁石）７４、電子発生用
の電源７６、加速空洞７８、加速空洞７８からの加速さ
れたビームを収束させるためのビーム収束用電磁石８
０、ビームを搬送するためのビーム搬送管８２，８４、
及び、高周波搬送部８６等から構成されている。電子源
７２は、カソード８８とアノード９０から構成され、電
子源７２は、単一でも複数でもよい。また、電源７６、
アノード９０及び加速空洞を含む容器全体は、アース９
２に接続されている。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic plan sectional view of an electron accelerator according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the electron accelerator 70 according to the present embodiment uses a cusp type magnetic field to introduce electrons into the acceleration cavity. That is, the electron accelerator 70 includes an electron source 72 for supplying electrons, an electromagnet (or permanent magnet) 74 disposed around the electron source 72 for generating a cusp-type magnetic field (B C ), and a power supply for generating electrons. 76, an acceleration cavity 78, a beam converging electromagnet 8 for converging an accelerated beam from the acceleration cavity 78
0, beam transport pipes 82 and 84 for transporting the beam,
And a high-frequency transport section 86 and the like. The electron source 72 includes a cathode 88 and an anode 90, and the number of the electron sources 72 may be single or plural. Also, a power supply 76,
The entire vessel including the anode 90 and the accelerating cavity is
2 are connected.
【００２４】次に第４実施形態の動作を説明する。本実
施形態による電子加速装置７０では、カソード８８から
放出された電子ｅ-が、カスプ磁場ＢC の加速空洞７８
に向かう磁力線に沿って加速空洞７８内に導かれる。さ
らに、加速空洞７８内に高周波９４により発生した電場
Ｅで電子は加速され、その後、高エネルギー電子ｅ- aと
してビーム搬送管８４に放出され、収束磁場ＢC ′で収
束されながら搬送される。一方、エネルギーの高い逆行
電子ｅ- B は磁場ＢC による影響をほとんど受けないた
め、ほぼ直進して逆方向に設置されたビーム搬送管８２
に搬送され、電子ビームとして利用することができる。Next, the operation of the fourth embodiment will be described. In the electron accelerator 70 according to the present embodiment, the electrons e − emitted from the cathode 88 are converted into the acceleration cavities 78 of the cusp magnetic field B C.
Are guided into the acceleration cavity 78 along the magnetic field lines heading toward. Further, the electrons are accelerated by the electric field E generated by the high frequency wave 94 into the acceleration cavity 78, and thereafter are emitted as high-energy electrons e - a to the beam transport tube 84, and are transported while being converged by the converging magnetic field Bc '. On the other hand, since the high-energy retrograde electron e - B is hardly affected by the magnetic field B C , it travels substantially straight and the beam transport tube 82 installed in the reverse direction is used.
And can be used as an electron beam.
【００２５】この第４実施形態によれば、電磁石７４に
よるカスプ型磁場ＢC を利用することで、電子源７２か
らの電子ｅ-を加速空洞７８に導入し、かつ加速電場Ｅ
によるエネルギーの高い逆行電子ｅ- B がカソード８８
に戻って衝突することがないためカソード８８からのア
ウトガスをなくすことができ、かつカソード８８の寿命
を延ばすことができる。一方、加速されたエネルギーの
高い逆行電子ｅ- B は、カスプ型磁場ＢC の影響をほと
んど受けず、真空中を直進するため、ビーム搬送管８２
で搬送して高エネルギー電子ビームとして利用すること
ができる。可能である。According to the fourth embodiment, by utilizing the cusp type magnetic field B C generated by the electromagnet 74, the electron e − from the electron source 72 is introduced into the acceleration cavity 78 and the acceleration electric field E
High energy retrograde electron e - B is produced by cathode 88
Therefore, outgas from the cathode 88 can be eliminated and the life of the cathode 88 can be extended. On the other hand, the accelerated retrograde electron e - B having a high energy is hardly affected by the cusp type magnetic field B C and travels straight in a vacuum.
And can be used as a high energy electron beam. It is possible.
【００２６】次に、図５により、本発明の第５実施形態
を説明する。図５は、本発明の第５実施形態を示す電子
加速装置の概略平面断面図である。この第５実施形態に
おいて、第４実施形態と同一部分には同一符号を付しそ
れらの説明は省略する。図５に示すように、第５実施形
態の電子加速装置１００は、ビーム搬送管８２の部分
に、加速空洞７８と同様な構造を持つ加速空洞１０２及
びビーム収束用電磁石１０４を設置したものであり、２
個の加速空洞７８，１０２を備えている。この電子加速
装置１００においては、カスプ型磁場の中心Ｃに対して
対称にカソード８８を設置することにより、カソード８
８から放出された電子ｅ-が、カスプ型磁場ＢC の加速
空洞７８，１０２の両方に向かう磁力線に沿って両加速
空洞７８，１０２内に導かれ、カソードの簡単な設定
で、効率よく電子ｅ-を利用することができる。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic plan sectional view of an electron accelerator according to a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the same parts as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 5, an electron accelerator 100 according to the fifth embodiment has an acceleration cavity 102 and a beam converging electromagnet 104 having the same structure as the acceleration cavity 78 installed in the beam transport tube 82. , 2
The acceleration cavities 78 and 102 are provided. In the electron accelerator 100, the cathode 88 is provided symmetrically with respect to the center C of the cusp-type magnetic field, so that the cathode 8
The electron e − emitted from the electron cavity 8 is guided into the acceleration cavities 78 and 102 along the lines of magnetic force of the cusp type magnetic field B C toward both the acceleration cavities 78 and 102, and the electrons are efficiently set with a simple setting of the cathode. e - it can be utilized.
【００２７】この実施形態によれば、第４実施形態と同
様な作用効果を奏することが出来ると共に、電子源７２
と２個の加速空洞７８，１０２を組み合わせることによ
り、電子ｅ-を効率良く利用することが出来る。次に、
図６及び図７により、本発明の第６実施形態を説明す
る。図６は、本発明の第６実施形態を示す電子加速装置
の概略平面断面図であり、図７は、高周波により発生し
た電場による電子の加速を説明するための電場と位相の
関係を示し線図である。この第６実施形態において、第
４実施形態と同一部分には同一符号を付しそれらの説明
は省略する。According to this embodiment, the same operation and effect as those of the fourth embodiment can be obtained, and the electron source 72 can be obtained.
If by combining two accelerating cavities 78,102, electrons e - efficiently it can be utilized. next,
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic plan sectional view of an electron accelerator according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an electric field and a phase for explaining acceleration of electrons by an electric field generated by a high frequency. FIG. In the sixth embodiment, the same parts as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００２８】図６に示すように、第６実施形態の電子加
速装置１１０は、加速空洞７８方向に向かう磁場ＢC に
沿って電子ｅ-が加速空洞７８に導入されるよう設置さ
れたカソード８８を持つ電子源７２と同様な構造の電子
源１１２を加速空洞７８の他方にも配置したものであ
り、加速空洞７８の両側に電子源７２，１１２を備えて
いる。As shown in FIG. 6, the electron accelerator 110 of the sixth embodiment has a cathode 88 provided so that electrons e − are introduced into the acceleration cavity 78 along a magnetic field B C directed toward the acceleration cavity 78. An electron source 112 having the same structure as that of the electron source 72 having the above structure is also arranged on the other side of the acceleration cavity 78, and the electron sources 72 and 112 are provided on both sides of the acceleration cavity 78.
【００２９】この実施形態の電子加速装置１０では、高
周波９４の全位相にわたって電子源７２，１１２からの
電子ｅ-をビーム搬送管８２，８４に向かって加速する
ことができる。そのため、高周波電力を効率よく使用す
ることが可能となる。この理由を図７により説明する。
先ず、上述した第４実施形態及び第５実施形態における
装置では、加速電場Ｅの位相Ｒ１領域の電子のみ加速空
洞に入射できるため、Ｒ２の領域の電場Ｅは加速に寄与
しない。図中、（＋）はビーム搬送管８４方向への加
速、（−）はビーム搬送管８２方向への逆加速を示す。
第６実施形態では、電子源１１２からの電子はＲ１の領
域で加速され、電子源７２からの電子はＲ２の領域で加
速される。すなわち、Ｒ１、Ｒ２を含めた加速電場全位
相での電子加速と、その電子の利用を可能となる。この
実施形態によれば、第４実施形態と同様な作用効果を奏
することが出来ると共に、２個の電子源７２，１１２と
加速空洞７８の組み合わせにより加速電場Ｅの全位相Ｒ
１、Ｒ２で加速が可能となる。In the electron accelerator 10 of this embodiment, the electrons e − from the electron sources 72 and 112 can be accelerated toward the beam transport tubes 82 and 84 over the entire phase of the high frequency wave 94. Therefore, high-frequency power can be used efficiently. The reason will be described with reference to FIG.
First, in the devices according to the above-described fourth and fifth embodiments, only electrons in the phase R1 region of the acceleration electric field E can enter the acceleration cavity, so that the electric field E in the region R2 does not contribute to acceleration. In the figure, (+) indicates acceleration in the direction of the beam transport tube 84, and (-) indicates reverse acceleration in the direction of the beam transport tube 82.
In the sixth embodiment, the electrons from the electron source 112 are accelerated in the region R1, and the electrons from the electron source 72 are accelerated in the region R2. That is, it becomes possible to accelerate the electron in all phases of the accelerating electric field including R1 and R2, and to use the electron. According to this embodiment, the same operation and effects as those of the fourth embodiment can be obtained, and the entire phase R of the accelerating electric field E can be obtained by the combination of the two electron sources 72 and 112 and the accelerating cavity 78.
1. Acceleration becomes possible with R2.
【００３０】次に、図８により、本発明の第７実施形態
を説明する。図８は本発明の第７実施形態の電子加速装
置を示す概略平面断面図である。図８に示すように、本
実施形態による電子加速装置１２０は、電子を供給する
電子源１２２、この電子源１２２の周りに配置されカス
プ型磁場であるビーム収束磁場ＢCを発生させるための
電磁石（又は永久磁石）（図示せず）、電子発生用の電
源１２６、加速空洞１２８、加速空洞１２８からの加速
されたビームを収束させるためのビーム収束用電磁石１
３０、逆行電子のためのビーム収束用補助電磁石１３
１、ビームを搬送するためのビーム搬送管１３２，１３
４、及び、高周波搬送部１３６等から構成されている。
電子源１２２は、カソード１３８、アノード１４０及び
電子源１２２を覆うように配置された磁場シールド（軟
鉄、フェライトなど）１４２から構成されている。ま
た、電源１２６、アノード１４０及び加速空洞を含む容
器全体は、アース１４４に接続されている。さらに、ビ
ーム搬送管１３２には補助電極１４６が設けられてい
る。Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic plan sectional view showing an electron accelerator according to a seventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, an electronic accelerator 120 according to this embodiment, the electron source 122 supplies electrons, electromagnets for being arranged around the electron source 122 generates a beam focusing magnetic B C a cusp-shaped magnetic field (Or a permanent magnet) (not shown), a power supply 126 for generating electrons, an accelerating cavity 128, and a beam converging electromagnet 1 for converging an accelerated beam from the accelerating cavity 128.
30, auxiliary electromagnet 13 for beam convergence for retrograde electrons
1. Beam transport tubes 132 and 13 for transporting beams
4 and a high-frequency carrier 136 and the like.
The electron source 122 is composed of a magnetic field shield (soft iron, ferrite, etc.) 142 arranged to cover the cathode 138, the anode 140 and the electron source 122. In addition, the entire container including the power source 126, the anode 140, and the acceleration cavity is connected to the ground 144. Further, the beam transport tube 132 is provided with an auxiliary electrode 146.
【００３１】次に第７実施形態の動作を説明する。本実
施形態による電子加速装置１２０では、カソード１３８
から放出された電子ｅ-は、磁場シールド１４２により
磁場の影響をほとんど受ける事なく磁場ＢC （図示せ
ず）の存在する領域に導かれ、加速空洞１２８付近の磁
場ＢC にトラップされる。電子ｅ-は磁場ＢC に沿って
一部は加速空洞１２８内に導かれる。加速空洞１２８内
に高周波１４８により発生した電場Ｅで電子ｅ-は加速
された後、高エネルギー電子ｅ- a としてビーム搬送管
１３４に放出されて収束磁場ＢC’で収束されながら搬
送される。エネルギーの高い逆行電子ｅ- B はほぼ直進
して逆方向に設置されたビーム搬送管１３２に搬送さ
れ、カソード１３８に衝突することなく電子ビームとし
て利用することができる。カソード１３８から収束磁場
ＢCに引き出された電子ｅ-が、十分加速空洞１２８に導
かれない場合は、補助電極１４６に電源１２６でバイア
ス電圧をかけることで、電子ｅ-を加速空洞１２８に導
くようにしている。なお、図８に示すものでは、電子が
加速方向に垂直に入射されるが、カソードと電子の加速
方向とが交わる角度は、垂直に限らず、本実施形態の効
果を失わない範囲であればよい。また、本実施形態にお
いても、第６実施形態のように、磁場シールド１４２を
備えた電子源１２２を加速空洞１２８の両端に設置して
高周波の全位相を有効に利用するようにしてもよい。Next, the operation of the seventh embodiment will be described. In the electron accelerator 120 according to the present embodiment, the cathode 138
The electrons e − emitted from the magnetic field shield 142 are guided by the magnetic field shield 142 to a region where a magnetic field B C (not shown) exists with almost no influence of the magnetic field, and are trapped by the magnetic field B C near the acceleration cavity 128. The electron e − is guided partially into the acceleration cavity 128 along the magnetic field B C. After the electron e - is accelerated by the electric field E generated by the high frequency wave 148 in the acceleration cavity 128, the electron e - is emitted to the beam carrier 134 as high-energy electrons e - a and is carried while being converged by the converging magnetic field B C ′. The high-energy retrograde electron e - B travels substantially straight and is transported to the beam transport tube 132 installed in the opposite direction, and can be used as an electron beam without colliding with the cathode 138. Electrons from the cathode 138 is led out to the focusing magnetic B C e - is, if not guided sufficiently accelerating cavity 128, the auxiliary electrode 146 by applying a bias voltage power supply 126, an electronic e - leads to an acceleration cavity 128 Like that. In FIG. 8, electrons are incident perpendicularly to the acceleration direction. However, the angle at which the cathode and the acceleration direction of the electrons intersect is not limited to the perpendicular, and is within a range that does not lose the effect of the present embodiment. Good. Also in the present embodiment, as in the sixth embodiment, the electron source 122 having the magnetic field shield 142 may be provided at both ends of the acceleration cavity 128 so as to effectively use the entire high-frequency phase.
【００３２】この第７実施形態によれば、磁場ＢC を遮
蔽するシールド１４２を利用する電子源１２２及び必要
により補助電極１４６を用いることで、電子源１２６か
らの電子ｅ-を加速空洞１２８に有効に導入し、かつ加
速電場Ｅによるエネルギーの高い逆行電子ｅ- B がカソ
ード１３８にもどらないようになっている。そのため、
カソード１３８からのアウトガスをなくすことができ、
かつカソード１３８の寿命を延ばすことができる。加速
されたエネルギーの高い逆行電子ｅ- B はカスプ型磁場
ＢC の影響をほとんど受けず、真空中を直進するためビ
ームとして利用することが可能である。また、２個の電
子源１２２と加速空洞１２８の組み合わせにより加速電
場Ｅの全位相Ｒ１、Ｒ２で電子の加速が可能となる。According to the seventh embodiment, by using the electron source 122 using the shield 142 for shielding the magnetic field B C and the auxiliary electrode 146 if necessary, the electron e − from the electron source 126 is transferred to the acceleration cavity 128. effectively introduced, and high energy by accelerating electric field E retrograde electrons e - B is prevented return to the cathode 138. for that reason,
Outgas from the cathode 138 can be eliminated,
In addition, the life of the cathode 138 can be extended. The accelerated retrograde electron e - B having a high energy is hardly affected by the cusp type magnetic field B C and can be used as a beam because it travels straight in a vacuum. In addition, the combination of the two electron sources 122 and the accelerating cavity 128 makes it possible to accelerate the electrons in all phases R1 and R2 of the accelerating electric field E.
【００３３】次に、図９により、本発明の第８実施形態
を説明する。図９は、本発明の第８実施形態の電子加速
装置を示す概略平面断面図である。なお、第８実施形態
においては、第７実施形態と同一部分には同一符号を付
しこれらの説明は省略する。図９に示すように、この実
施形態の電子加速装置１５０は、磁場シールド１４２を
設置した第７実施形態（図８参照）と同様な構造の電子
源１２２を加速空洞１２８の中央に設置したものであ
る。電子源１２２は加速空洞１２８と同じ材質の金属板
１５２で囲まれており、金属板１５２が加速空洞１２８
を２個の空洞１２８ａ，１２８ｂに分けている。高周波
１４８はそれぞれの加速空洞１２８ａ，１２８ｂに導入
され、電子ｅ-を加速する。それぞれの加速空洞１２８
ａ，１２８ｂに入射する高周波１４８の位相は位相シフ
ター１５４で調整することも可能である。この実施形態
では、磁場ＢC で左右いずれかの加速空洞１２８ａ，１
２８ｂに電子ｅ-は導かれるため、第７実施形態（図８
参照）のように補助電極１４８、電源１２６を使用する
ことなく、カソード１３８から取り出した電子ｅ-を有
効に加速することが可能である。また、第７実施形態と
同様に、加速されたエネルギーの高い逆行電子ｅ- B が
カソード１３８に衝突することがなく、電子ビームとし
て利用することが可能である。Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic plan sectional view showing an electron accelerator according to an eighth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment, the same portions as those in the seventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 9, the electron accelerator 150 of this embodiment is such that an electron source 122 having the same structure as that of the seventh embodiment (see FIG. 8) in which a magnetic field shield 142 is installed is installed at the center of an acceleration cavity 128. It is. The electron source 122 is surrounded by a metal plate 152 of the same material as that of the acceleration cavity 128.
Is divided into two cavities 128a and 128b. The high frequency 148 is introduced into the respective accelerating cavities 128a, 128b to accelerate the electrons e − . Each acceleration cavity 128
The phase of the high frequency wave 148 incident on a and 128b can be adjusted by the phase shifter 154. In this embodiment, either left or right field B C accelerating cavity 128a, 1
Since the electron e - is guided to the terminal 28b, the seventh embodiment (FIG. 8)
(See FIG. 2), the electron e − extracted from the cathode 138 can be effectively accelerated without using the auxiliary electrode 148 and the power supply 126. Also, as in the seventh embodiment, high acceleration energy retrograde electrons e - B is without colliding with the cathode 138, can be used as an electronic beam.
【００３４】この第８実施形態は第７実施形態と同様な
作用効果を奏することができるが、更に、磁場シールド
１４２を設けた電子源１２２を２個の加速空洞１２８
ａ，１２８ｂで挟むことにより、磁場ＢC で左右いずれ
かの加速空洞１２８に電子ｅ-が導かれるため、補助電
極と電源を使用することなくカソード１３８から取り出
した電子ｅ-を有効に加速することが可能である。The eighth embodiment can provide the same function and effect as the seventh embodiment, but further includes an electron source 122 provided with a magnetic field shield 142 and two acceleration cavities 128.
a, by interposing at 128b, to the left or right of the accelerating cavity 128 in a magnetic field B C electrons e - since the guided electrons e extracted from without cathode 138 by using an auxiliary electrode and a power source - effectively accelerate It is possible.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高周波発生部（クライストロン）の残留電子の一部を加
速電子として再利用することができ、また、高周波発生
部と電子加速部とを一体にすることによりコンパクト化
を図ることが出来る。さらに、本発明によれば、加速空
洞への電子導入の際の磁場配位を工夫することにより、
逆行電子の衝突を防止でき且つ逆行電子を利用すること
が可能となる。As described above, according to the present invention,
Part of the residual electrons in the high frequency generator (klystron) can be reused as accelerating electrons, and compactness can be achieved by integrating the high frequency generator and the electron accelerator. Furthermore, according to the present invention, by devising the magnetic field configuration when introducing electrons into the accelerating cavity,
The collision of the retrograde electrons can be prevented, and the retrograde electrons can be used.
【図１】本発明の第１実施形態の電子加速装置を示す概
略縦断面図FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an electron accelerator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施形態の電子加速装置を示す概
略縦断面図FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing an electron accelerator according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施形態の電子加速装置を示す概
略縦断面図FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing an electron accelerator according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４実施形態の電子加速装置を示す概
略平面断面図FIG. 4 is a schematic plan sectional view showing an electron accelerator according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第５実施形態の電子加速装置を示す概
略平面断面図FIG. 5 is a schematic plan sectional view showing an electron accelerator according to a fifth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第６実施形態の電子加速装置を示す概
略平面断面図FIG. 6 is a schematic plan sectional view showing an electron accelerator according to a sixth embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第６実施形態において、高周波により
発生した電場による電子の加速を説明するための電場と
位相の関係を示す線図FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an electric field and a phase for explaining acceleration of electrons by an electric field generated by a high frequency in the sixth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第７実施形態の電子加速装置を示す概
略平面断面図FIG. 8 is a schematic plan sectional view showing an electron accelerator according to a seventh embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第８実施形態の電子加速装置を示す概
略平面断面図FIG. 9 is a schematic plan sectional view showing an electron accelerator according to an eighth embodiment of the present invention.
【図１０】第１のタイプの従来の電子加速装置を示す概
略縦断面図FIG. 10 is a schematic longitudinal sectional view showing a first type of conventional electron accelerator.
【図１１】第２のタイプの従来の電子加速装置を示す概
略縦断面図FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view showing a second type of conventional electron accelerator.
１，７０，１００，１１０，１２０，１５０ 電子加速
装置 ２ 高周波発生部 ４ 加速空洞部 ６ ビーム搬送管 ８ クライストロン １０，８８，１３８ カソード １２，９０，１４０ アノード １４，４０，６０，７４，８０，１０４，１３０，１３
１ 電磁石 １６，５８ 入力空洞 １８，２６ 導波管 ２２ 発振器 ２４ 出力空洞 ２８ アイソレータ ３２ コレクター ３４，７８，１０２，１２８ 加速空洞 ３６ 接続管 ３８ プリバンチャー ４２ 分岐導波管 ４４ サーキュレータ ５０ 偏向磁石 ５２ ポート ５４ 分岐導波管 ５６ 接続管 ６２，１５４ 位相シフター ７２，１１２，１２２ 電子源 ７６，１２６ 電源 ８２，８４，１３２，１３４ ビーム搬送管 ８６，１３６ 高周波搬送部 ９２，１４４ アース １４２ 磁場シールド １４６ 補助電極1, 70, 100, 110, 120, 150 Electron accelerator 2 High frequency generator 4 Acceleration cavity 6 Beam transport tube 8 Klystron 10, 88, 138 Cathode 12, 90, 140 Anode 14, 40, 60, 74, 80, 104, 130, 13
1 Electromagnet 16,58 Input cavity 18,26 Waveguide 22 Oscillator 24 Output cavity 28 Isolator 32 Collector 34,78,102,128 Acceleration cavity 36 Connection tube 38 Prebuncher 42 Branch waveguide 44 Circulator 50 Deflection magnet 52 Port 54 Branch waveguide 56 Connection tube 62,154 Phase shifter 72,112,122 Electron source 76,126 Power supply 82,84,132,134 Beam carrier tube 86,136 High frequency carrier 92,144 Ground 142 Magnetic field shield 146 Auxiliary electrode
フロントページの続き (72)発明者 大屋 正志 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 若元 郁夫 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 桂 敏明 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Ｆターム(参考） 2G085 AA03 BA04 BE07 DA08 Continued on the front page (72) Inventor Masashi Oya 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Inside the Hiroshima Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Ikuo Wakamoto 4-6-Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture 22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Laboratory (72) Inventor Toshiaki Katsura 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Laboratory F-term (reference) 2G085 AA03 BA04 BE07 DA08
Claims (5)
装置であって、 クライストロンと、 このクライストロンの一端側に設けられた電子を供給す
る電子供給源と、 上記クライストロン内の入口空洞から上記電子に高周波
を入射する高周波発振手段と、 上記クライストロンの他端側と連通すると共にクライス
トロンと一体的に接続された加速空洞と、 上記クライストロン内の他端側の出口空洞から増幅され
た高周波を導波手段を介して上記加速空洞に入射する高
周波入射手段と、 上記クライストロン内の他端側に設けられ上記増幅され
た高周波を放出した電子の一部を回収して残りの電子を
上記加速空洞に導入するコレクタ手段と、 を有することを特徴とする電子加速装置。1. An electron accelerator for accelerating electrons using high frequency, comprising: a klystron; an electron supply source provided at one end of the klystron for supplying electrons; A high-frequency oscillating means for injecting high-frequency waves into the electrons, an accelerating cavity communicating with the other end of the klystron and integrally connected to the klystron, and a high-frequency amplified from the outlet cavity at the other end in the klystron. High-frequency incidence means for entering the acceleration cavity via a wave means, and a part of the electrons that emit the amplified high-frequency waves provided at the other end of the klystron and collect the remaining electrons in the acceleration cavity. An electron accelerator, comprising: collector means for introducing.
続部に設けられた第２の入口空洞と、この第２の入口空
洞に上記高周波発生手段から高周波の一部を入射する第
２の高周波入射手段と、を有する請求項１記載の電子加
速装置。2. A second inlet cavity provided at a connection portion between the klystron and the acceleration cavity, and a second high-frequency incidence for injecting a part of high-frequency waves from the high-frequency generator into the second inlet cavity. 2. The electron accelerator according to claim 1, comprising: means.
装置であって、 電子を供給する電子供給源と、 高周波を入射して電子を加速させる加速空洞と、 上記電子供給源の周りに配置され、磁力線に沿って上記
電子がその一端側から上記加速空洞内に導かれるような
磁場を発生する磁場発生手段と、 上記加速空洞の他端側と連通するように設けられ加速さ
れた電子ビームを搬送する第１の電子ビーム搬送手段
と、 上記加速空洞の一端側と連通するように設けられ上記磁
場の影響を受けない逆行電子を搬送する第２の電子ビー
ム搬送手段と、 を有することを特徴とする電子加速装置。3. An electron accelerator for accelerating electrons by using a high frequency, comprising: an electron supply source for supplying electrons; an acceleration cavity for injecting a high frequency to accelerate electrons; Magnetic field generating means arranged to generate a magnetic field such that the electrons are guided from one end thereof into the acceleration cavity along the lines of magnetic force; and the accelerated electrons are provided so as to communicate with the other end of the acceleration cavity. First electron beam transport means for transporting a beam, and second electron beam transport means provided to communicate with one end of the acceleration cavity and transporting retrograde electrons unaffected by the magnetic field. An electron accelerator characterized by the above-mentioned.
第２の電子供給源と、この第２の電子供給源の周りに配
置され、磁力線に沿って上記電子がその他端側から上記
加速空洞内に導かれるような磁場を発生する第２の磁場
発生手段と、を有し、これにより、上記高周波の全位相
にわたって上記電子源及び第２の電子源からの電子を上
記電子ビーム搬送手段及び第２の電子ビーム搬送手段に
向って加速するようにした請求項３記載の電子加速装
置。4. A second electron source disposed at the other end of the accelerating cavity, and a second electron source disposed around the second electron source, wherein the electrons are arranged along the line of magnetic force from the other end. Second magnetic field generating means for generating a magnetic field to be guided into the accelerating cavity, whereby electrons from the electron source and the second electron source are converted into the electron beam over the entire high-frequency phase. 4. The electron acceleration device according to claim 3, wherein the acceleration is performed toward the transport unit and the second electron beam transport unit.
磁場シールド手段を有する請求項３記載の電子加速装
置。5. The electron accelerator according to claim 3, further comprising magnetic field shielding means for shielding said electron source from a magnetic field.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135460A JP2000323299A (en) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Electronic accelerating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135460A JP2000323299A (en) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Electronic accelerating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323299A true JP2000323299A (en) | 2000-11-24 |
Family
ID=15152241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11135460A Withdrawn JP2000323299A (en) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Electronic accelerating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323299A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008243375A (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Ihi Corp | Charged particle beam deceleration device and method, and x-ray generator using the device |
| JP2009187705A (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | High energy electron beam generating device and x-ray device |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP11135460A patent/JP2000323299A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008243375A (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Ihi Corp | Charged particle beam deceleration device and method, and x-ray generator using the device |
| JP4590653B2 (en) * | 2007-03-23 | 2010-12-01 | 株式会社Ｉｈｉ | Charged particle beam decelerating apparatus and method and X-ray generator using the same |
| US8138678B2 (en) | 2007-03-23 | 2012-03-20 | Ihi Corporation | Charged particle beam decelerating device and method, and X-ray generating apparatus using the same |
| JP2009187705A (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | High energy electron beam generating device and x-ray device |
| JP4756283B2 (en) * | 2008-02-04 | 2011-08-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Electron beam generation apparatus, X-ray generation apparatus, and X-ray utilization apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4578901B2 (en) | Extreme ultraviolet light source device | |
| US20080258653A1 (en) | Cyclotron having permanent magnets | |
| US10212796B2 (en) | X-ray pulse source and method for generating X-ray pulses | |
| US6327339B1 (en) | Industrial x-ray/electron beam source using an electron accelerator | |
| JPS63218200A (en) | Superconductive sor generation device | |
| Read et al. | Design of a gridded gun and PPM-focusing structure for a high-power sheet electron beam | |
| US6744225B2 (en) | Ion accelerator | |
| US3450931A (en) | Cyclotron motion linear accelerator | |
| JP2000323299A (en) | Electronic accelerating device | |
| Friedman et al. | Electron accelerators driven by modulated intense relativistic electron beams | |
| JP4756283B2 (en) | Electron beam generation apparatus, X-ray generation apparatus, and X-ray utilization apparatus | |
| US20020060521A1 (en) | Apparatus for bunching relativistic electrons | |
| TW201632033A (en) | Improved beam pipe | |
| US3249792A (en) | Traveling wave tube with fast wave interaction means | |
| JPH1064699A (en) | Circular accelerator | |
| RU2278439C1 (en) | Klystron | |
| JPH11176595A (en) | Electron accelerating device | |
| JP2938166B2 (en) | Neutral particle injector | |
| Yonezawa et al. | Development of a 100-MW S band pulse klystron | |
| Valentini et al. | Low-loss electron beam transport in a high-power, electrostatic free-electron maser | |
| JP2011165544A (en) | Electron accelerator, and x-ray generating apparatus having the same | |
| Aghamir et al. | Saturnus: the UCLA high-gain infrared FEL project | |
| Godlove et al. | High-power free-electron lasers driven by RF linear accelerators | |
| JP2000315600A (en) | Electron beam incident device | |
| JP2001052896A (en) | Particle accelerating and accumulating device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |