JPH11260598A - Linear accelerator capable of adjusting beam phase - Google Patents
Linear accelerator capable of adjusting beam phaseInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＲＦガンで発生し
た電子ビームを効率よく加速するために加速管における
電子ビームパルスのタイミングを調整する直線型加速装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear accelerator for adjusting the timing of an electron beam pulse in an acceleration tube in order to efficiently accelerate an electron beam generated by an RF gun.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自由電子レーザ装置などに用いられる直
線型加速装置では、ＲＦガンで発生した電子ビームはパ
ルス化されており、そのパルス周期およびタイミングは
ＲＦガンに供給される高周波（ＲＦ）の周期と位相に依
存している。次段に控えた加速管を用いてパルス化され
た電子ビームを効率よく加速するには、加速管入口での
電子ビームパルスのタイミングを加速管におけるビーム
軸方向電場が最大となるタイミングに合わせる必要があ
る。加速管における電場は加速管に供給されるＲＦに依
存する。このため、前段にあるＲＦガンに印加するＲＦ
と後段にある加速器に印加するＲＦの位相を適当に調整
する必要があり、従来はパワーがより小さいＲＦガンの
方に供給するＲＦ導波管路中に可変移相器を介装して位
相を調整してきた。2. Description of the Related Art In a linear accelerator used in a free electron laser device or the like, an electron beam generated by an RF gun is pulsed, and the pulse cycle and timing of the high frequency (RF) supplied to the RF gun are changed. It depends on the period and phase. In order to efficiently accelerate the pulsed electron beam using the accelerator tube in the next stage, it is necessary to match the timing of the electron beam pulse at the entrance of the accelerator tube with the timing at which the beam axial electric field in the accelerator tube becomes maximum. There is. The electric field at the accelerator depends on the RF supplied to the accelerator. Therefore, the RF applied to the RF gun in the preceding stage
It is necessary to appropriately adjust the phase of the RF applied to the accelerator at the subsequent stage, and conventionally, the phase is adjusted by interposing a variable phase shifter in the RF waveguide for supplying the RF gun with lower power. Has been adjusted.
【０００３】図５はＲＦガンと加速管にクライストロン
からＲＦを供給する従来方式の例を示す構成図である。
クライストロンから加速管にＲＦを供給するＲＦ導波管
経路には、ＲＦのエネルギを測定するためのモニタ結合
器と加速管の方にＲＦを通過させる一方真空を遮断する
セラミック製のＲＦ窓が設けられている。また、クライ
ストロンからＲＦガンにＲＦを供給するＲＦ導波管経路
には、モニタ結合器とＲＦ窓の他に、可変移相器とサー
キュレータが設けられている。可変移相器は可変移相器
制御器によりＲＦの位相を−πから＋πまでシフトする
ことができる。サーキュレータはダミーロードと共働し
て空洞からの反射波を吸収し系を安定化する。FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional system for supplying RF from a klystron to an RF gun and an acceleration tube.
The RF waveguide path for supplying RF from the klystron to the accelerator tube is provided with a monitor coupler for measuring RF energy and a ceramic RF window for passing RF toward the accelerator tube while shutting off vacuum. Have been. The RF waveguide path for supplying RF from the klystron to the RF gun includes a variable phase shifter and a circulator in addition to the monitor coupler and the RF window. The variable phase shifter can shift the phase of RF from -π to + π by the variable phase shifter controller. The circulator cooperates with the dummy load to absorb the reflected wave from the cavity and stabilize the system.
【０００４】進行波管である加速管では反射が少ないた
めサーキュレータを使用する必要がないが、ＲＦガンで
は空洞からの反射波が無視できないのでサーキュレータ
を使用している。図５の直線型加速装置例では、ＲＦガ
ンに５ＭＷのＲＦが供給され、加速管に４０ＭＷのＲＦ
が供給されている。クライストロンから供給されたＲＦ
は、加速管に導く導波管とＲＦガンに導く導波管に分岐
され、ＲＦガン用導波管路中に設けられた可変移相器で
位相調整を受けて、ＲＦガンに供給される。A circulator does not need to be used for an acceleration tube which is a traveling wave tube because reflection is small, but a circulator is used for an RF gun since a reflected wave from a cavity cannot be ignored. In the example of the linear accelerator of FIG. 5, RF power of 5 MW is supplied to the RF gun, and RF power of 40 MW is supplied to the acceleration tube.
Is supplied. RF supplied from klystron
Is branched into a waveguide leading to an acceleration tube and a waveguide leading to an RF gun, and is supplied to the RF gun after being subjected to phase adjustment by a variable phase shifter provided in the waveguide for the RF gun. .
【０００５】ＲＦガンで発生しバンチングおよび加速を
受けてパルス状になった電子ビームは、真空チャンバ内
を飛翔して加速管に入射する。加速管には供給されたＲ
Ｆにより同じ周波数を有する軸方向電場が進行波として
存在する。電子ビームのパルスタイミングを電場のピー
ク位置に合わせれば電子ビームの加速効率が最大となり
強い加速作用を受ける。このような設備ではＲＦ位相の
調整に高価な可変移相器が使用されるため、設備の建設
費用が増大する欠点があった。A pulsed electron beam generated by an RF gun and subjected to bunching and acceleration flies in a vacuum chamber and enters an acceleration tube. R supplied to the accelerator
Due to F, an axial electric field having the same frequency exists as a traveling wave. If the pulse timing of the electron beam is adjusted to the peak position of the electric field, the acceleration efficiency of the electron beam is maximized and a strong acceleration action is performed. In such equipment, since an expensive variable phase shifter is used for adjusting the RF phase, there is a disadvantage that the construction cost of the equipment increases.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、直線型加速装置のために、可変移
相器を用いないで加速管における電子ビームパルスタイ
ミングを調整する経済的な手段を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an economical method for adjusting the electron beam pulse timing in an accelerator tube without using a variable phase shifter for a linear accelerator. Is to provide a means.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の直線型加速装置は、ＲＦガンなど加速管に
入射する前の前段加速部と加速管の距離が変えられる距
離調整装置を備えており、距離調整装置により電子ビー
ムの走行距離を調整して加速管入口における電子ビーム
パルスのタイミングを加速管における電場の位相に合わ
せることにより加速管での加速効率を調整するようにし
たことを特徴とする。周波数２８５６ＭＨｚのＲＦを使
用する場合を考えると、１波長は１０５ｍｍ程度である
から、本発明における距離調整装置を用いて前段加速部
と加速管の距離を１０５ｍｍ変化させることができれば
加速管内の電場に対する電子ビームのパルス位置を全位
相に亘って調整できる。In order to solve the above-mentioned problems, a linear accelerator according to the present invention is provided with a distance adjusting device, such as an RF gun, capable of changing a distance between a pre-acceleration unit and an accelerator tube before entering the accelerator tube. The distance adjustment device adjusts the travel distance of the electron beam, and adjusts the timing of the electron beam pulse at the entrance of the accelerator tube to the phase of the electric field in the accelerator tube to adjust the acceleration efficiency in the accelerator tube. It is characterized by. Considering the case of using RF having a frequency of 2856 MHz, one wavelength is about 105 mm. Therefore, if the distance between the pre-acceleration unit and the accelerating tube can be changed by 105 mm using the distance adjusting device according to the present invention, the electric field in the accelerating tube is The pulse position of the electron beam can be adjusted over the entire phase.
【０００８】なお、前段加速部と加速管の間に真空ベロ
ーズを介装することにより、前段加速部と加速管の間の
ビーム走行距離を伸縮しても特別な改造をする必要が無
いので、加速管入口における電子ビームパルスのタイミ
ングを加速管の電場位相に容易に合わせることができ
る。なお、前段加速部と加速管のうち移動距離の大きい
ものと繋ぐ導波管にフレキシブル導波管を介装しておく
と、前段加速部あるいは加速管の位置が変わっても導波
管路が適当に曲がって対応し、特別の装置や工事を要し
ない。By interposing a vacuum bellows between the pre-acceleration section and the acceleration tube, there is no need for special modification even if the beam travel distance between the pre-acceleration section and the acceleration tube is expanded or contracted. The timing of the electron beam pulse at the accelerator tube entrance can be easily adjusted to the electric field phase of the accelerator tube. In addition, if a flexible waveguide is interposed in the waveguide that connects the pre-accelerator and the accelerating tube that has a large moving distance, the waveguide path will be maintained even if the position of the pre-accelerator or the accelerating tube changes. It bends appropriately and requires no special equipment or construction.
【０００９】さらに、本発明の第２の直線型加速装置
は、前段加速部に供給するＲＦの経路長と加速管に供給
するＲＦの経路長を相対的に変化させるＲＦ経路調整装
置を備えて、このＲＦ経路調整装置により前段加速部の
ＲＦ位相と加速管のＲＦ位相の差を調整し、加速管入口
における電子ビームパルスのタイミングを加速管の電場
の位相に合わせて加速管での加速効率を調整するように
したことを特徴とする。Further, the second linear accelerator of the present invention includes an RF path adjusting device for relatively changing the path length of the RF supplied to the pre-acceleration section and the path length of the RF supplied to the acceleration tube. The RF path adjustment device adjusts the difference between the RF phase of the pre-acceleration section and the RF phase of the accelerator tube, and adjusts the timing of the electron beam pulse at the entrance of the accelerator tube to the phase of the electric field of the accelerator tube to increase the acceleration efficiency of the accelerator tube. Is adjusted.
【００１０】本発明によれば、前段加速部のＲＦ位相と
加速管のＲＦ位相の差を経路長を変えて調整するので、
簡単な装置で容易に加速管での加速効率を最大化するこ
とができる。ＲＦ経路調整装置としてベローズ付き導波
管をＲＦ導波管路中に介装するようにしても良い。ベロ
ーズ付き導波管は比較的安価で簡単な操作により長さを
変えることができるので、経済的な直線型加速装置を構
成することができる。According to the present invention, the difference between the RF phase of the pre-accelerator and the RF phase of the accelerator tube is adjusted by changing the path length.
The acceleration efficiency in the acceleration tube can be easily maximized with a simple device. A waveguide with a bellows may be interposed in the RF waveguide as an RF path adjusting device. Since the length of the waveguide with a bellows can be changed by a relatively inexpensive and simple operation, an economical linear accelerator can be constructed.
【００１１】また、本発明の自由電子レーザ装置は、上
記いずれかの直線型加速装置を備えることを特徴とす
る。本発明によれば容易に電子ビーム位相調整ができる
低廉な自由電子レーザ装置を得ることができる。Further, a free electron laser device according to the present invention includes any one of the linear accelerators described above. According to the present invention, an inexpensive free electron laser device that can easily adjust the phase of an electron beam can be obtained.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の直
線型加速装置の１実施例を表すブロック図、図２は本発
明に用いるベローズ付き導波管の構造を示す断面図、図
３は本実施例の別の態様を示すブロック図、図４は本発
明の第２の実施例を表すブロック図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a linear accelerator according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of a waveguide with a bellows used in the present invention, and FIG. 3 shows another aspect of the present embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
【００１３】[0013]
【実施例１】本実施例の直線型加速装置は、自由電子レ
ーザ装置などに用いられる電子ビームを生成する装置
で、前段加速部たるＲＦガンと加速管を備える。ＲＦガ
ンでバンチ化し前段加速された電子ビームを発生して、
この電子ビームを加速管で相対論的速度まで効率よく加
速し挿入光源などに入射して利用する。ＲＦガンで発生
される電子ビームのパルス周期およびタイミングはＲＦ
ガンに供給される高周波（ＲＦ）の周期に依存し、加速
管における電場は加速管に供給されるＲＦに依存してい
る。電子ビームを加速管で効率よく加速するため、加速
管入口での電子ビームパルスのタイミングを電場が最大
となるタイミングに合わせる必要がある。[Embodiment 1] A linear accelerator according to this embodiment is an apparatus for generating an electron beam used for a free electron laser device or the like, and includes an RF gun as a pre-accelerator and an accelerating tube. Generates an electron beam bunched by the RF gun and accelerated in the pre-stage,
This electron beam is efficiently accelerated to a relativistic speed by an acceleration tube, and is incident on an insertion light source and used. The pulse period and timing of the electron beam generated by the RF gun are RF
Depending on the frequency of the radio frequency (RF) supplied to the gun, the electric field in the accelerator depends on the RF supplied to the accelerator. In order to efficiently accelerate the electron beam with the accelerator tube, it is necessary to match the timing of the electron beam pulse at the entrance of the accelerator tube with the timing at which the electric field becomes maximum.
【００１４】本実施例の直線型加速装置は、ＲＦガンな
ど前段加速部と加速管の距離を変えることにより電子ビ
ームの走行距離を調整して、電子ビームパルスタイミン
グを加速管の電場位相に合わせるようにしたものであ
る。図１は本実施例の直線型加速装置のＲＦガンと加速
管の部分を表すブロック図である。本実施例の直線型加
速装置では、ＲＦガン１と加速管２を繋ぎ電子ビームを
通す真空ダクトに真空ベローズ３が介装されている。図
外のクライストロンから供給されるＲＦは、２本の導波
管に分岐されそれぞれＲＦガン１と加速管２に導かれて
いる。In the linear accelerator of this embodiment, the traveling distance of the electron beam is adjusted by changing the distance between the pre-acceleration unit such as an RF gun and the accelerator tube, and the electron beam pulse timing is adjusted to the electric field phase of the accelerator tube. It is like that. FIG. 1 is a block diagram showing an RF gun and an accelerating tube of the linear accelerator according to the present embodiment. In the linear acceleration device of the present embodiment, a vacuum bellows 3 is interposed in a vacuum duct that connects the RF gun 1 and the acceleration tube 2 and passes an electron beam. RF supplied from a klystron (not shown) is branched into two waveguides and guided to an RF gun 1 and an acceleration tube 2, respectively.
【００１５】クライストロンからＲＦガン１にＲＦを供
給するＲＦ導波管経路には、ベローズ付き導波管４、モ
ニタ結合器５、ダミーロード６に繋がるサーキュレータ
７、およびセラミック製のＲＦ窓８が設けられている。
従来技術で使用されてきた可変移相器は組み込まれてい
ない。ベローズ付き導波管４は好ましくはベローズ３と
平行に設置されている。An RF waveguide path for supplying RF from the klystron to the RF gun 1 is provided with a waveguide 4 with a bellows, a monitor coupler 5, a circulator 7 connected to a dummy load 6, and a ceramic RF window 8. Have been.
The variable phase shifters used in the prior art are not incorporated. The waveguide 4 with bellows is preferably arranged parallel to the bellows 3.
【００１６】なお、図２に典型的なベローズ付き導波管
の構造を示した。ベローズ付き導波管は、図にあるよう
に、固定された導波管１１とこれに嵌合して摺動する導
波管１２の摺動部分を覆うベローズ１３を両導波管の外
壁に固着して摺動部分から真空が漏れるのを防ぐような
構造を有する。このベローズ付き導波管を用いることに
より、導波管路長を変えても導波管内の真空を保持し、
導波管内壁にＲＦを反射するような障害が生じないよう
にする。FIG. 2 shows a typical structure of a waveguide with a bellows. As shown in the drawing, the bellows-equipped waveguide has a bellows 13 covering the fixed waveguide 11 and a sliding portion of the waveguide 12 fitted and slidable on the outer wall of both waveguides. It has a structure that prevents the vacuum from leaking from the sliding part by being fixed. By using this waveguide with bellows, even if the waveguide path length is changed, the vacuum in the waveguide is maintained,
An obstacle such as reflection of RF does not occur on the inner wall of the waveguide.
【００１７】一方、クライストロンから加速管２にＲＦ
を供給するＲＦ導波管経路には、モニタ結合器９とＲＦ
窓１０が設けられている。本実施例の直線型加速装置
は、ＲＦガン１に５ＭＷのＲＦが供給され、加速管２に
４０ＭＷのＲＦが供給されている。On the other hand, the RF from the klystron is
The monitor coupler 9 and the RF
A window 10 is provided. In the linear accelerator of this embodiment, an RF gun 1 is supplied with 5 MW RF, and an acceleration tube 2 is supplied with 40 MW RF.
【００１８】クライストロンから供給されるＲＦはモニ
タ結合器５を通るときに、搬送エネルギーを正確に分割
してモニターに取り出されＲＦのエネルギーや位相が測
定される。ＲＦはその後ＲＦ窓８を通ってＲＦガン１に
供給される。ＲＦガン１の加速空洞から反射してくるＲ
Ｆはサーキュレータ７で遮断される。ＲＦガン１で発生
する電子ビームは、バンチャーでパルス状になり加速空
洞で加速されて、真空チャンバ内を飛翔して加速管２に
入射する。加速管２にはＲＦガン１に供給されると同じ
周波数を有するＲＦにより電子ビームのパルスと同じ周
波数を有する軸方向電場が形成されている。When the RF supplied from the klystron passes through the monitor coupler 5, the carrier energy is accurately divided and taken out to the monitor to measure the RF energy and phase. RF is then supplied to RF gun 1 through RF window 8. R reflected from the acceleration cavity of RF gun 1
F is cut off by the circulator 7. The electron beam generated by the RF gun 1 is pulsed by the buncher, accelerated by the acceleration cavity, flies in the vacuum chamber, and enters the acceleration tube 2. An axial electric field having the same frequency as the pulse of the electron beam is formed in the accelerator tube 2 by RF having the same frequency as that supplied to the RF gun 1.
【００１９】加速管２に到達した電子ビームパルスの位
相はＲＦガン１と加速管２の間の距離に依存して変化す
る。加速管２入口における電子ビームのパルスタイミン
グが加速管２における電場のピーク位置に合っていない
場合には、真空ベローズ３の長さを調整することにより
加速管２入口におけるパルスタイミングをずらす位相調
整をすることができる。加速管２入口における電子ビー
ムのパルスタイミングを加速管２内の電場位相と合わせ
ると、電子ビームに強い加速作用を与えて相対論的速度
を持つようにすることができる。The phase of the electron beam pulse reaching the acceleration tube 2 changes depending on the distance between the RF gun 1 and the acceleration tube 2. If the pulse timing of the electron beam at the entrance of the acceleration tube 2 does not match the peak position of the electric field at the acceleration tube 2, the phase adjustment to shift the pulse timing at the entrance of the acceleration tube 2 by adjusting the length of the vacuum bellows 3 is performed. can do. When the pulse timing of the electron beam at the entrance of the accelerating tube 2 is matched with the phase of the electric field in the accelerating tube 2, the electron beam can be given a strong accelerating action to have a relativistic velocity.
【００２０】また、真空ベローズ３の伸縮によりＲＦガ
ン１と加速管２の距離を変えれば、少なくともＲＦガン
と加速管のいずれかの位置が変化するため、これに付随
した各種装置も共に動かさなくてはならない。なお、負
荷が小さく扱いやすいＲＦガン１の方を動かすようにす
ることが好ましい。装置の位置変化に伴って、ＲＦ導波
管経路中の固定部分と移動部分の間に挿入したベローズ
付き導波管４を伸縮することにより、導波管経路にスト
レスがかからないようにする。If the distance between the RF gun 1 and the accelerating tube 2 is changed by the expansion and contraction of the vacuum bellows 3, at least one of the positions of the RF gun and the accelerating tube changes. must not. In addition, it is preferable to move the RF gun 1 which has a small load and is easy to handle. As the position of the apparatus changes, the bellows-equipped waveguide 4 inserted between the fixed part and the moving part in the RF waveguide path expands and contracts, so that stress is not applied to the waveguide path.
【００２１】図３は、真空ベローズ３の伸縮に伴う装置
の位置変化に対応する別の方法を説明するブロック図で
ある。この使用態様では、ＲＦ導波管中に真空ベローズ
を挿入する代わりにフレキシブル導波管を介装する。フ
レキシブル導波管は、導波管内壁表面を滑らかに保った
まま曲折させることができる導波管である。FIG. 3 is a block diagram for explaining another method for coping with a change in the position of the apparatus accompanying expansion and contraction of the vacuum bellows 3. In this use, a flexible waveguide is interposed instead of inserting a vacuum bellows into the RF waveguide. A flexible waveguide is a waveguide that can be bent while keeping the inner wall surface of the waveguide smooth.
【００２２】図に見るように、固定した加速管２との間
に設けた真空ベローズ３の伸縮に伴いＲＦガン１が移動
する。ＲＦガン１にＲＦを供給する導波管路中にフレキ
シブル導波管１４を付けた導波管１５が挿入されてい
る。本使用態様では、電子ビームのパルス位相調整をす
るためＲＦガン１の位置を変更しても、フレキシブル導
波管１４が屈曲するので導波管１５は導波管路の導波性
能を維持したままＲＦガン１の動きに追従することがで
きる。ＲＦガン１の移動量はせいぜい１００ｍｍ程度で
あるので、フレキシブル導波管１４は僅かに屈曲すれば
よい。As shown in the figure, the RF gun 1 moves with the expansion and contraction of the vacuum bellows 3 provided between the accelerating tube 2 and the fixed acceleration tube 2. A waveguide 15 having a flexible waveguide 14 is inserted into a waveguide for supplying RF to the RF gun 1. In this usage mode, even if the position of the RF gun 1 is changed to adjust the pulse phase of the electron beam, the flexible waveguide 14 is bent, so that the waveguide 15 maintains the waveguide performance of the waveguide. The movement of the RF gun 1 can be followed as it is. Since the moving amount of the RF gun 1 is at most about 100 mm, the flexible waveguide 14 may be slightly bent.
【００２３】ＲＦガン１に付随して動く部分があるとき
は、クライストロンと繋がっていて床に固設された部分
１６とＲＦガン１に付随する部分との間にフレキシブル
導波管１４と導波管１５を接続してもよい。なお、加速
管２の方が移動するように構成したときには、フレキシ
ブル導波管を加速管にＲＦを供給する導波管路中に挿入
すればよい。When there is a moving part accompanying the RF gun 1, the flexible waveguide 14 and the waveguide 14 are connected between the part 16 connected to the klystron and fixed on the floor and the part accompanying the RF gun 1. A tube 15 may be connected. When the acceleration tube 2 is configured to move, the flexible waveguide may be inserted into a waveguide for supplying RF to the acceleration tube.
【００２４】[0024]
【実施例２】本実施例の直線型加速装置は、前段加速部
にＲＦを供給するＲＦ導波管路と加速管にＲＦを供給す
るＲＦ導波管路の距離差を変えることにより前段加速部
と加速管のＲＦ位相差を調整して、電子ビームパルスタ
イミングを加速管の電場位相に合わせるようにしたもの
である。図４は本実施例の直線型加速装置のＲＦガンと
加速管の部分を表すブロック図である。[Embodiment 2] The linear acceleration device of this embodiment changes the distance difference between the RF waveguide for supplying RF to the pre-acceleration unit and the RF waveguide for supplying RF to the acceleration tube by changing the pre-acceleration. By adjusting the RF phase difference between the part and the accelerator tube, the electron beam pulse timing is adjusted to the electric field phase of the accelerator tube. FIG. 4 is a block diagram showing the RF gun and the accelerating tube of the linear accelerator of this embodiment.
【００２５】本実施例の直線型加速装置では、ＲＦガン
１と加速管２を真空ダクトで繋ぎ電子ビームを通す。本
実施例は第１実施例で用いた真空ベローズを用いない。
クライストロン１７から供給されるＲＦは、２本の導波
管に分岐されそれぞれＲＦガン１と加速管２に導かれて
いる。クライストロン１７からＲＦガン１にＲＦを供給
するＲＦ導波管経路には、ベローズ付き導波管１８、モ
ニタ結合器５、ダミーロード６に繋がるサーキュレータ
７、およびＲＦ窓８が設けられている。ベローズ付き導
波管１８を平行して１対設けるのは、導波管路長を調整
するときに導波管に余分な応力を与えないようにするた
めである。一方、クライストロンから加速管２にＲＦを
供給するＲＦ導波管経路には、モニタ結合器９とＲＦ窓
１０が設けられている。各要素の機能作用は第１の実施
例におけると同じであるので、ここでは説明を省略す
る。In the linear accelerator according to the present embodiment, the RF gun 1 and the acceleration tube 2 are connected by a vacuum duct, and an electron beam passes therethrough. This embodiment does not use the vacuum bellows used in the first embodiment.
The RF supplied from the klystron 17 is branched into two waveguides and guided to the RF gun 1 and the acceleration tube 2 respectively. An RF waveguide path for supplying RF from the klystron 17 to the RF gun 1 is provided with a waveguide 18 with a bellows, a monitor coupler 5, a circulator 7 connected to the dummy load 6, and an RF window 8. The reason why the pair of bellows-equipped waveguides 18 is provided is to avoid applying extra stress to the waveguides when adjusting the waveguide length. On the other hand, a monitor coupler 9 and an RF window 10 are provided in an RF waveguide path for supplying RF from the klystron to the acceleration tube 2. The function and operation of each element are the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【００２６】ＲＦガン１で発生するパルス状の電子ビー
ムは真空チャンバ内を飛翔して加速管２に入射する。加
速管２には電子ビームのパルスと同じ周波数を有する軸
方向電場が形成されている。電子ビームパルスの位相は
ＲＦガン１に供給されるＲＦの位相に依存して変化する
ので、加速管２入口における電子ビームのパルスタイミ
ングが加速管２における電場のピーク位置に合っていな
い場合には、ＲＦガン１に供給するＲＦの位相を調整す
ることにより加速管２入口におけるパルスタイミングを
調整することができる。The pulsed electron beam generated by the RF gun 1 flies through the vacuum chamber and enters the acceleration tube 2. An axial electric field having the same frequency as the pulse of the electron beam is formed in the accelerator tube 2. Since the phase of the electron beam pulse changes depending on the phase of the RF supplied to the RF gun 1, if the pulse timing of the electron beam at the entrance of the acceleration tube 2 does not match the peak position of the electric field in the acceleration tube 2, By adjusting the phase of RF supplied to the RF gun 1, the pulse timing at the entrance of the acceleration tube 2 can be adjusted.
【００２７】クライストロン１７からＲＦガン１に供給
されるＲＦは、ＲＦガン１に到達するまでの距離に従っ
て位相が変化する。導波管路中に介装されたベローズ付
き導波管１８を伸縮することにより、ＲＦガン１におけ
るＲＦの位相が変わり電子ビームパルスの位相が変化す
るので、加速管２の入口におけるパルスタイミングを調
整することができる。The phase of the RF supplied from the klystron 17 to the RF gun 1 changes according to the distance to the RF gun 1. By expanding and contracting the bellows-equipped waveguide 18 interposed in the waveguide, the RF phase in the RF gun 1 changes and the phase of the electron beam pulse changes. Can be adjusted.
【００２８】周波数２８５６ＭＨｚのＲＦを使用する場
合には、１対のベローズ付き導波管１８を約５０ｍｍ変
化させることにより電子ビームのパルス位置を全位相に
亘って調整できる。なお、ベローズ付き導波管は導波管
路中任意の位置に設置することができるので、設備上あ
るいは運転上都合の良い場所を選択すればよい。本実施
例では、ＲＦ供給系のベローズ付き導波管１８を伸縮す
るだけで加速装置中の電子ビーム輸送系を動かさないの
で、調整機構が簡易になる上、パルスタイミングの調整
がより容易になる利点がある。When using an RF having a frequency of 2856 MHz, the pulse position of the electron beam can be adjusted over the entire phase by changing the pair of bellows waveguides 18 by about 50 mm. Since the waveguide with the bellows can be installed at an arbitrary position in the waveguide, a location convenient for equipment or operation may be selected. In this embodiment, since the electron beam transport system in the accelerator is not moved merely by expanding and contracting the bellows waveguide 18 of the RF supply system, the adjustment mechanism is simplified and the adjustment of the pulse timing becomes easier. There are advantages.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の電子ビーム
位相調整方法を用いれば、高価な可変移相器を用いるこ
となく、加速管における電子ビームパルスタイミングを
調整することができるようになるので、経済的な直線型
加速装置を得ることができ、さらには経済的に自由電子
レーザ装置を構成することができる。As described above, by using the electron beam phase adjusting method of the present invention, it becomes possible to adjust the electron beam pulse timing in the accelerator tube without using an expensive variable phase shifter. Thus, an economical linear accelerator can be obtained, and a free electron laser device can be economically constructed.
【図１】本発明の直線型加速装置の１実施例を表すブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a linear accelerator according to the present invention.
【図２】本発明に用いるベローズ付き導波管の構造を示
す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a waveguide with a bellows used in the present invention.
【図３】本発明の別の態様を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
【図４】本発明の直線型加速装置の第２の実施例を表す
ブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the linear accelerator according to the present invention.
【図５】従来の直線型加速装置を表すブロック図であ
る。FIG. 5 is a block diagram showing a conventional linear accelerator.
１ ＲＦガン ２ 加速管 ３ 真空ベローズ ４ ベローズ付き導波管 ５、９ モニタ結合器 ６ ダミーロード ７ サーキュレータ ８、１０ ＲＦ窓 １１、１２ 導波管 １３ ベローズ １４ フレキシブル導波管 １５ 導波管 １６ 固設部分 １７ クライストロン １８ ベローズ付き導波管 Reference Signs List 1 RF gun 2 Accelerator tube 3 Vacuum bellows 4 Waveguide with bellows 5, 9 Monitor coupler 6 Dummy load 7 Circulator 8, 10 RF window 11, 12 Waveguide 13 Bellows 14 Flexible waveguide 15 Waveguide 16 Solid Installation part 17 Klystron 18 Waveguide with bellows
Claims (6)
距離調整装置を備え、該距離調整装置により電子ビーム
の走行距離を調整して加速管入口における電子ビームパ
ルスのタイミングを加速管に供給するＲＦの位相に合わ
せることにより加速管での加速効率を調整することがで
きる直線型加速装置。1. A distance adjusting device for changing a distance between a pre-stage acceleration unit and an acceleration tube, wherein the distance adjusting device adjusts a traveling distance of an electron beam to supply a timing of an electron beam pulse at an entrance of the acceleration tube to the acceleration tube. A linear accelerator that can adjust the acceleration efficiency of the accelerator tube by adjusting to the phase of the RF signal.
ベローズを介装して、前段加速部と加速管の間のビーム
走行距離を伸縮できるようにしたことを特徴とする請求
項１記載の直線型加速装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein a vacuum bellows is interposed between said pre-acceleration unit and said acceleration tube so that a beam traveling distance between said pre-acceleration unit and said acceleration tube can be expanded and contracted. The linear accelerator as described.
距離の大きいものとこれにＲＦを供給するＲＦ供給源と
の間にフレキシブル導波管を介装して、より容易に前段
加速部と加速管の距離を変えられるようにしたことを特
徴とする請求項１または２記載の直線型加速装置。3. A pre-acceleration section more easily by interposing a flexible waveguide between the pre-acceleration section and one of the acceleration tubes having a large moving distance and an RF supply source for supplying RF power thereto. 3. The linear accelerator according to claim 1, wherein the distance between the accelerator and the acceleration tube can be changed.
速管に供給するＲＦの経路長を相対的に変化させるＲＦ
経路調整装置を備え、該ＲＦ経路調整装置により前記前
段加速部と前記加速管に供給するＲＦの位相差を調整し
て加速管入口における電子ビームパルスのタイミングを
加速管のＲＦ位相に合わせることにより加速管での加速
効率を調整することができる直線型加速装置。4. An RF for relatively changing the path length of the RF supplied to the pre-stage acceleration unit and the path length of the RF supplied to the acceleration tube.
By providing a path adjusting device, the RF path adjusting device adjusts a phase difference between the RF supplied to the pre-acceleration unit and the RF supplied to the accelerating tube so that the timing of the electron beam pulse at the entrance of the accelerating tube is adjusted to the RF phase of the accelerating tube. A linear accelerator that can adjust the acceleration efficiency of the accelerator tube.
に介装したベローズ付き導波管であることを特徴とする
請求項４記載の直線型加速装置。5. The linear accelerator according to claim 4, wherein said RF path adjusting device is a waveguide with a bellows interposed in an RF waveguide.
型加速装置を備える自由電子レーザ装置。6. A free electron laser device comprising the linear accelerator according to claim 1.
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| JP2009187705A (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | High energy electron beam generating device and x-ray device |
| JP2009238464A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Ihi Corp | Pre-bunching mechanism for electron beam irradiation device |
| JP2017103247A (en) * | 2017-03-06 | 2017-06-08 | 株式会社東芝 | Laser ion source, ion accelerator, and heavy particle beam medical treatment device |
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1998
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