JPH11288800A - Accelerating tube - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the convergence of a negative ion beam and the change of the converged state even by a change of acceleration voltage by adding two electrodes on the upstream side of a ground electrode, arranging the-first electrode adjacent to the existing ground electrode, applying a positive voltage thereto, and setting the-second electrode to a ground potential. SOLUTION: A voltage Va is applied to the-first electrode La on the upstream side (-z direction) of the 0-th electrode L0 of a ground potential. This voltage suppresses the protruding of electric field from the 0-th electrode L0 . The distance between the electrodes L0 and La and the suppressing voltage Va are properly determined so that the equipotential surface in the opening part of L0 is flat. Another grounded electrode La is provided on the-second side. This prevents the -z directional enlargement of La electrolysis to lay the inlet part in a ground potential. Since no convergence and divergence of beam is present in a beam transport system, the beam loss can be minimized. A beam intensity about 2 times can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、タンデム型加速器
などの加速管の電極の構造の改良に関する。加速管とい
うのは、真空中において、イオンや電子等の荷電粒子
を、電界によって加速する装置である。交互に設けられ
る平板円環状電極とリング状絶縁物とよりなり真空装置
によって真空に引かれた容器である。複数の電極には分
圧した電圧が印加されている。電極穴の中心の空間には
軸方向に向かう電気力線が生ずるようになっている。リ
ング状の絶縁物は、隣接する電極を絶縁するためにと真
空を維持するために必要である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in an electrode structure of an acceleration tube such as a tandem accelerator. An acceleration tube is a device that accelerates charged particles such as ions and electrons in a vacuum by an electric field. This is a container made of alternately provided flat annular electrodes and ring-shaped insulators and evacuated by a vacuum device. A divided voltage is applied to the plurality of electrodes. In the space at the center of the electrode hole, lines of electric force directed in the axial direction are generated. The ring-shaped insulator is necessary to insulate adjacent electrodes and to maintain a vacuum.

【０００２】正イオンを加速するためには、入口側（イ
オン源側）が正の高電圧に、出口側が接地電位（大地電
位）になるように電源が接続される。負イオンを加速す
る場合は、入口側（イオン源側）が接地電位に、出口側
が正の高電圧になるように電源が接続される。或いは、
入口側が負の高電圧に出口側が接地電位になる。最終的
に試料などに打ち込む場合、試料は接地電位であるか
ら、最終段の出口電極では大地電位にする。In order to accelerate positive ions, a power source is connected so that the inlet side (ion source side) is at a positive high voltage and the outlet side is at ground potential (ground potential). When accelerating negative ions, a power supply is connected so that the inlet side (ion source side) is at ground potential and the outlet side is at positive high voltage. Or,
The inlet side has a negative high voltage and the outlet side has a ground potential. When the sample is finally driven into the sample or the like, the sample is at the ground potential, and therefore, is set to the ground potential at the exit electrode at the final stage.

【０００３】中間の電極は正の高電圧を電極の数で等配
分した電圧が印加されるがこれは抵抗によって電圧を分
割してそれぞれの電極に与えるようにすれば良い。電極
は有孔平板状の金属板であるが、電圧が等分配されるの
で、長手方向にほぼ一様な電界を生ずることができる。[0003] A voltage obtained by equally dividing a high positive voltage by the number of electrodes is applied to the middle electrode. This may be achieved by dividing the voltage by a resistor and applying it to each electrode. Although the electrode is a perforated flat plate-shaped metal plate, since a voltage is equally distributed, a substantially uniform electric field can be generated in the longitudinal direction.

【０００４】[0004]

【従来の技術】図１は従来例にかかる加速管の断面図で
ある。これはタンデム型加速器の前段の部分の加速管で
ある。タンデム型というのは、原子、分子を負イオンの
状態にして加速し電荷変換して正イオンにしてからもう
一度加速するものである。負イオン加速は接地電位−正
高電圧間で行い、正イオン加速は正高電圧−接地電位間
で行う。２回加速するのでより高エネルギーの荷電粒子
を得ることができる。２度加速するのでタンデム型と呼
ぶのである。2. Description of the Related Art FIG. 1 is a sectional view of a conventional acceleration tube. This is the accelerator tube at the front stage of the tandem accelerator. In the tandem type, atoms and molecules are accelerated by converting them into negative ions, converted into positive ions, and then accelerated again. Negative ion acceleration is performed between the ground potential and the positive high voltage, and positive ion acceleration is performed between the positive high voltage and the ground potential. Since acceleration is performed twice, charged particles with higher energy can be obtained. It is called a tandem type because it accelerates twice.

【０００５】直線状の経路に沿って負イオンビームが加
速される場合のものを描いている。経路の方向をｚ軸と
する。ｚ軸に沿って、有孔平板の電極Ｌ_０、Ｌ_１、
Ｌ_２、…、Ｌ_ｎが並んでいる。電極板の内径Ｄ_１、外径
Ｄ_２は一様である。電極間にはリング状の絶縁物Ｓ_１、
Ｓ_２、Ｓ_３、…、Ｓ_ｎが並んでいる。つまり、Ｌ_０、Ｓ
_１、Ｌ_１、Ｓ_２、…、Ｌ_ｎ−１、Ｓ_ｎ、Ｌ_ｎのように電
極と絶縁体が交互に並んでいる。絶縁体と電極によって
内部の空間は外部と遮断されている。加速管の内部は真
空である。[0005] A case where a negative ion beam is accelerated along a linear path is illustrated. Let the direction of the path be the z-axis. Along the z-axis, perforated flat plate electrodes L ₀ , L ₁ ,
L _2, ..., it is lined up _{L n.} The inner diameter D ₁ and the outer diameter D ₂ of the electrode plate are uniform. A ring-shaped insulator S ₁ is provided between the electrodes.
S ₂ , S ₃ ,..., _Sn are arranged. That is, L ₀ , S
_{1, L 1, S 2,} ..., electrode and insulator are arranged alternately as _{L n-1, S n,} L n. The inner space is isolated from the outside by the insulator and the electrode. The inside of the acceleration tube is a vacuum.

【０００６】電極の両端は加速電源Ｖ_ａｃｃにつながっ
ている。第１枚目の電極Ｌ_０は接地電位に保たれる。第
ｎ枚目の電極Ｌ_ｎは正電圧Ｖ_ａｃｃが掛かっている。中
間の電極は、抵抗Ｒ_１、Ｒ_２…などによって分圧されて
いる。[0006] Both ends of the electrode are connected to an accelerating power supply _Vacc . The first sheet of electrode L ₀ is kept at ground potential. The positive voltage _Vacc is applied to the _n-th electrode _Ln . The intermediate electrode is divided by resistors R ₁ , R _2, etc.

【０００７】電極Ｌ_ｊ（ｊ＝０，…，ｎ）のｚ軸方向の
位置を簡単にｚ＝Ｌ_ｊなどで表記する。中間の位置では
（Ｌ_１≦ｚ≦Ｌ_ｎ）ｚ＝Ｌ_ｊの空間電位は対応する電極
Ｌ_ｊの電位にほぼ等しい。等電位面は電極を含む平面に
なる。電極は例えばＴｉなどで作ることができる。絶縁
物はアルミナのようなセラミックや、パイレックスガラ
スで作製する事ができる。例えば電極板の内径Ｄ_１は５
０ｍｍΦである。絶縁物の内径は、電極の内径Ｄ_１より
大きい。絶縁物の軸方向の長さは例えば２５ｍｍであ
る。The position of the electrode L _j (j = 0,..., N) in the z-axis direction is simply represented by z = L _j or the like. At an intermediate position, the spatial potential of (L ₁ ≦ z ≦ L _n ) z = L _j is substantially equal to the potential of the corresponding electrode L _j . The equipotential surface is a plane including the electrodes. The electrodes can be made of, for example, Ti. The insulator can be made of ceramic such as alumina or Pyrex glass. For example the inside diameter _{D 1} of the electrode plate 5
0 mmΦ. The inner diameter of the insulator is larger than the inner diameter D ₁ of the electrode. The axial length of the insulator is, for example, 25 mm.

【０００８】このようなｘｙ方向にある広がりをもった
負イオンビームが入ってくる。負イオンビームは電極間
の電界によってｚ方向に加速される。そのエネルギーは
ｑＶ _ａｃｃである。この加速管の最終段Ｌ_ｎは正の高電
圧にある。このあと電荷を正に変えて再び加速する。[0008] With such a spread in the xy directions
A negative ion beam comes in. Negative ion beam between electrodes
Is accelerated in the z direction. The energy is
qV _accIt is. Last stage L of this accelerating tube_nIs a positive high voltage
In pressure. Thereafter, the charge is changed to a positive value, and acceleration is performed again.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】負イオンビームはｘｙ
方向にある程度の広がりＤ_ｉを持っている。例えばＤ_ｉ
＝１５ｍｍ程度のことがある。中心軸線（ｚ軸）を進行
する荷電粒子は直進する。電界が正確に軸と平行だから
である。しかしｚ軸から離れると電界は厳密にｚ軸に平
行でないようになる。ビームはある程度の広がりを持
ち、全部が全部ｚ軸に沿うわけではない。ｚ軸から離れ
たビームはｘｙ方向の力を受ける。どう受けるのか？ビ
ームが収束する方向の力を受けるのである。そのために
ｚ軸上のある点Ｑで収束してしまう。収束すると今度は
同じ角度で発散し始める。発散すると、初め１５ｍｍの
ビームであっても、もっと直径の大きいビームになり正
イオンに変換して加速するとき加速管の壁面などにあた
って消滅する。つまり損失が大きい。The negative ion beam is xy.
I have a certain degree of spread D _i in direction. For example, _Di
= 15 mm in some cases. Charged particles traveling on the central axis (z axis) travel straight. This is because the electric field is exactly parallel to the axis. However, away from the z-axis, the electric field will not be strictly parallel to the z-axis. The beam has some spread and not all is along the z-axis. The beam away from the z-axis receives a force in the xy directions. How do you get it? The beam receives a force in the direction in which it converges. Therefore, convergence occurs at a certain point Q on the z-axis. Once converged, they begin to diverge at the same angle. When diverging, even if the beam is initially 15 mm, it becomes a beam with a larger diameter, and when converted into positive ions and accelerated, it disappears on the wall of the accelerating tube. That is, the loss is large.

【００１０】どうしてビームが一旦収束するか？という
とつぎのような理由である。中間部では電極間の電圧が
互いに等分配されて電界も一様で等電位面がｚ軸に平行
に（ｘｙ面に平行に）生成される。しかし最初の電極Ｌ
_０はこれより外側に他の電極を持たない。ために等電位
面が外側に膨らむようになる。等電位面が外側によると
その分電界が減りマックスウエル応力が減少するからで
ある。[0010] Why does the beam converge once? This is for the following reason. In the intermediate portion, the voltages between the electrodes are equally distributed, the electric field is uniform, and an equipotential surface is generated parallel to the z-axis (parallel to the xy plane). But the first electrode L
₀ has no other electrodes outside this. This causes the equipotential surface to bulge outward. This is because, when the equipotential surface is on the outer side, the electric field is reduced correspondingly, and the Maxwell stress is reduced.

【００１１】等電位面が外側へ張り出すとこれが凸レン
ズのような作用をする。電界は等電位面に直角に生成さ
れるので、電界Ｅが外周方向を向く。負イオンビームは
ｑＥの力を受けるが、ｑは負であるので、中心に向かう
力を受ける。これによって負イオンビ−ムは収束するの
である。収束すると次は発散するのでこれが望ましくな
い。ビーム径は変動せず半径が同一であるのが望まし
い。発散するとビーム損失が増えるからである。電極の
外側に膨れる等電位面によってできるレンズが問題であ
る。このような欠点を克服し、負イオンビームが収束し
ないような構造の加速管を提供することが本発明の第１
の目的である。When the equipotential surface projects outward, it acts like a convex lens. Since the electric field is generated at right angles to the equipotential surface, the electric field E is directed toward the outer periphery. The negative ion beam receives a force of qE, but receives a force toward the center since q is negative. As a result, the negative ion beam converges. This converges and then diverges, which is undesirable. It is desirable that the beam diameter does not change and the radius is the same. The divergence increases the beam loss. The problem is the lens formed by the equipotential surface swelling outside the electrode. It is a first object of the present invention to overcome such a disadvantage and to provide an accelerator tube having a structure in which a negative ion beam does not converge.
Is the purpose.

【００１２】さらに収束点Ｑは加速電圧Ｖ_ａｃｃによっ
て変動する。収束の状態も変化する。加速電圧は制御パ
ラメータであるからこれを自由に変えられるということ
は重要である。しかしこれを変えると収束状態、収束点
Ｑが変化するようでは、うかつに加速電圧を変更できな
い。電圧を変えても収束状態に変化が起こらないような
加速管を提供することが本発明の第２の目的である。Further, the convergence point Q varies with the acceleration voltage _Vacc . The state of convergence also changes. Since the acceleration voltage is a control parameter, it is important that it can be changed freely. However, if the convergence state and the convergence point Q are changed when this is changed, the acceleration voltage cannot be changed unintentionally. It is a second object of the present invention to provide an acceleration tube in which the convergence state does not change even when the voltage is changed.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の加速管は、接地
電位である電極Ｌ_０とこれに続き絶縁物Ｓ_１、Ｓ_２、
…、Ｓ_ｎと交互に設けられる中間電極Ｌ_１、Ｌ_２、…、
Ｌ_ｎ−１と正の高電圧が印加されるｎ枚目の電極Ｌ_ｎよ
りなる加速管電極の上流側に、さらに２枚の電極Ｌ_ａ、
Ｌ_ｂを追加し、−１枚目のＬ_ａ電極はもともと存在する
接地電極Ｌ_０に接近しており正電圧Ｖ_ａが印加され、−
２枚目にあたるＬ_ｂ電極は接地電位とする。Accelerating tube of the present invention, in order to solve the problems] continues insulator S ₁ to the electrode L ₀ is the ground _potential, S _2,
..., intermediate electrodes _{L 1, L} 2 provided alternately with _{S n,} ...,
L _n-1 and on the upstream side of the positive acceleration tube electrode to which a high voltage is formed of electrode L _n of the n th applied, further the two electrodes L _a,
Add the L _b, -1 sheet of L _a electrode is a positive voltage V _a are close is applied to the ground electrode L ₀ originally present, -
The second _Lb electrode is set to the ground potential.

【００１４】つまり０枚目の接地電極Ｌ_０より外側に、
これに接近して正電圧Ｖ_ａの電極Ｌ _ａと、さらに接地電
極Ｌ_ｂを設けている。絶縁物の寸法が決まっている場合
はＬ _ａ電極は屈曲させて中間部だけをＬ_０に近接させて
も良い。That is, the zeroth ground electrode L₀More outside,
Close to this, the positive voltage V_aElectrode L _aAnd further grounding
Pole L_bIs provided. When the dimensions of the insulator are fixed
Is L _aThe electrode is bent and only the middle part is L₀Close to
Is also good.

【００１５】正電位Ｖ_ａによって、接地電極Ｌ_０の前面
へ（上流側：外側：−Ｚ方向）の等電位面の膨らみを押
さえることができる。つまり接地電極Ｌ_０でＶ＝０の等
電位面は電極Ｌ_０に平行なほぼ平坦な面になる。電界は
ｚ軸に平行になる。電位の染みだしを押さえるために−
１枚目のＬ_ａ電極を設けている。[0015] by a positive potential _{V a,} the front surface of the ground electrode _{L 0} bulging of an equipotential surface of the (upstream:: outer -Z direction) can be suppressed. That equipotential surfaces of V = 0 by the ground electrode L ₀ is made substantially flat surface parallel to the electrode L _0. The electric field becomes parallel to the z-axis. To suppress potential seepage-
A first _La electrode is provided.

【００１６】−２枚目の電極Ｌ_ｂは接地するがこれは正
電極Ｌ_ａによって新たに生成されるｚ＜Ｌ_ａの部分の電
界を押さえるために必要である。もしも−１枚目の電極
Ｌ_ａがＬ_ｂに近いと、Ｌ_０の電界染みだしを押さえる能
力がなくなるし、−２枚目の接地電極からの電界の染み
だしという新たな困難を引き起こす。だから、−１枚目
の電極Ｌ_ａは、２枚の接地電極Ｌ_ｂ、Ｌ_０のうち、Ｌ_０
に近づける必要がある。[0016] electrodes L _b -2 th Although ground which is necessary in order to suppress the electric field in the z <L _a portion of the newly generated by the positive electrode L _a. When If -1-th electrodes L _a is close to L _b, to the ability to suppress the electric field oozing of L ₀ is eliminated, causing a new difficulties oozes field of -2 th ground electrode. So, the electrodes _{L a} -1 th is two ground electrodes _L b, of _{L 0, L 0}
Must be approached.

【００１７】電界抑制用電圧Ｖ_ａは正電圧であるが、こ
れは加速電圧Ｖ_ａｃｃや、電極段数ｎによって適当に決
める。隣接電極間の電位はＶ_ａｃｃ／ｎであるが、Ｖ_ａ
はその程度であって良い。例えば、加速電圧Ｖ_ａｃｃが
１ＭＶ〜５ＭＶであるとすると、電極段数ｎは３０段〜
１５０段とすることができる。その場合、１段の電極間
電圧は約３０ｋＶである。電界抑制電圧Ｖ_ａはその場合
約３０ｋＶ〜４０ｋＶとすれば良い。[0017] Voltage _{V a} for field suppression is a positive voltage, which is suitably determined by the acceleration voltage _{V acc} and the electrode number n. The potential between adjacent electrodes is V _acc / n, but V _a
May be that much. For example, the acceleration voltage _{V acc} is assumed to be 1MV～5MV, electrode number n is 30 steps -
There can be 150 stages. In that case, the voltage between the electrodes in one stage is about 30 kV. Field suppression voltage _{V a} may be set to the case about 30KV～40kV.

【００１８】[0018]

【発明の実施の形態】図２は本発明の構成例を示す。長
手方向（ｚ方向）に平板有孔金属電極Ｌ_０、Ｌ_１、
Ｌ_２、…、Ｌ_ｎが並んでいる。それらの間には絶縁リン
グＳ_１、Ｓ_２、Ｓ _３、…、Ｓ_ｎが設けられる。電極と絶
縁体は交互に設けられており電極間を絶縁体によって絶
縁する。ｎ枚の電極には、等分配された電圧がそれぞれ
印加される。これは負イオンの加速管であるから、Ｌ_ｎ
にＶ_ａｃｃの正の高電圧が掛かっている。Ｌ_０は接地さ
れている。隣接する電極間には抵抗Ｒ_１，Ｒ_２，…，Ｒ
_ｎが接続されている。これは分圧抵抗である。これによ
って１、２、…、ｎ−１の電極にもほぼ等分配された電
圧が印加される。もしもこれらが同じ値であれば、ｊ番
目の電極には、ｊＶ_ａｃｃ／ｎの電圧が掛かることにな
る。これらの電極は有孔平板状であって、内径Ｄ_１、外
径Ｄ_２は共通である。FIG. 2 shows a configuration example of the present invention. Long
Metal electrode L with flat plate in hand direction (z direction)₀, L₁,
L₂, ..., L_nAre lined up. Insulated phosphorus between them
S₁, S₂, S ₃, ..., S_nIs provided. Electrodes
The edges are provided alternately, and the insulation between the electrodes is separated by an insulator.
Be related. The equally distributed voltages are applied to the n electrodes, respectively.
Applied. Since this is a negative ion accelerator, L_n
To V_accA positive high voltage is applied. L₀Is grounded
Have been. Resistance R between adjacent electrodes₁, R₂, ..., R
_nIs connected. This is a voltage dividing resistor. This
,,..., N-1
Pressure is applied. If these are the same value, j
JV on the eye electrode_acc/ N voltage is applied.
You. These electrodes are perforated flat plates and have an inner diameter D₁Outside
Diameter D₂Are common.

【００１９】０番目の電極は接地電極である。そのさら
に上流側（−Ｚ方向）に−１番目の電極Ｌ_ａを新たに設
ける。これは実質的に、Ｌ_０に近接するように設置しな
ければならない。−１番目の電極Ｌ_ａにはＶ_ａの電圧を
印加する。この電圧が、０番面の電極Ｌ_０からの電界の
はみ出しを抑える。であるからＬ_０の開口部での等電位
面は破線で示すようにほぼ平面になっている。等電位面
が平坦になるように、電極Ｌ_０Ｌ_ａ間の距離と、抑制電
圧Ｖ_ａを適当に決定する。The 0th electrode is a ground electrode. To provide a new -1st electrodes _{L a} on the further upstream side (-Z direction). This is essentially shall be installed so as to be close to L _0. The -1st electrodes _{L a} a voltage of _{V a.} This voltage is suppressed protrusion of the electric field from the electrodes L ₀ of the 0th surface. Equipotential surface at the opening of since it is L ₀ is are substantially flat as indicated by a broken line. As equipotential surface is flat, the distance between the electrodes L ₀ L _a, suitably determining the suppression voltage V _a.

【００２０】−２番目にもう一つの接地電極Ｌ_ｂを設け
る。これがＬ_ａの電界の−ｚ方向への肥大を防ぐ。また
入口部分を大地電位にするためにこれは必要である。Secondly, another ground electrode _Lb is provided. This prevents enlargement of the -z direction of the electric field of the L _a. This is also necessary to bring the entrance to ground potential.

【００２１】Ｌ_０にもはやレンズ効果がないので、入口
から負イオンビ−ムが入ると、収束しないでビーム径を
ほぼそのまま維持して出口まで進行する。その間に加速
される。そのあとビームの荷電変換（ストリッパ）部
で、電子が奪われて正イオンに変わる。正イオンになる
と、別異の加速管によって再び加速される。この加速管
はよくあるもので、入口側が正の高電圧、出口側が接地
電圧となっている。負イオンとしてＶ_ａｃｃの加速を
し、正イオンとして同じＶ_ａｃｃの加速をするので、２
Ｖ_ａｃｃ分の加速エネルギーを得ることになる。ビーム
輸送系においてビームの収束がないので、当然発散もな
い。ビーム損失は小さくなる。たとえば従来のものの約
２倍程度のビーム強度を得ることもできる。[0021] Since there is no longer a lens effect in L _0, the negative from the inlet ion beam - the beam enters, progresses to an outlet almost intact to maintain the beam diameter without converging. During that time it is accelerated. Then, in the charge conversion (stripper) part of the beam, electrons are deprived and turned into positive ions. When it becomes a positive ion, it is accelerated again by another acceleration tube. This accelerating tube is common and has a positive high voltage on the inlet side and a ground voltage on the outlet side. _Vacc is accelerated as a negative ion and the same _Vacc is accelerated as a positive ion.
Acceleration energy for V _acc is obtained. Since there is no beam convergence in the beam transport system, there is naturally no divergence. Beam loss is reduced. For example, it is possible to obtain about twice the beam intensity of the conventional one.

【００２２】ビームの種類が変更されたり加速電圧Ｖ
_ａｃｃが変化したりすると、０番目の接地電極のレンズ
効果を打ち消すために必要な抑制電圧Ｖ_ａも変わってく
る。それは抑制電源Ｖ_ａを調整することによって制御で
きる。つねに収束発散のないような条件を与えることが
できる。つまりパラメータが一つ増えて制御性が良くな
るのである。When the beam type is changed or the acceleration voltage V
If _acc is or changed, 0 th suppression voltage V _a also varies needed to counteract the lens effect of the ground electrode. It can be controlled by adjusting the suppression power V _a. It is possible to provide a condition that does not always cause convergence and divergence. That is, the parameter is increased by one, and the controllability is improved.

【００２３】[0023]

【発明の効果】負イオンを加速するための加速管におい
て、上流側の接地電極Ｌ_０のさらに上流側に、正電位Ｖ
_ａを印加する電極Ｌ_ａと、接地電極Ｌ_ｂを設けるので、
入口の接地電極Ｌ_０のレンズ効果を抑制できる。凸レン
ズの作用が消失するのでビームは収束しなくなる。直径
がほぼ一定な平行ビームになるから収束発散がなくな
る。発散しないので、電荷交換時の損失、電荷交換以後
正イオンビ−ムになってからの加速管での損失も減少す
る。In the acceleration tube for accelerating the negative ions, according to the present invention, further upstream side of the ground electrode L ₀ on the upstream side, a positive potential V
_Since an electrode La for applying _a and a ground electrode _Lb are provided,
The lens effect of the entrance of the ground electrode L ₀ can be suppressed. Since the function of the convex lens disappears, the beam does not converge. Since the beam becomes a parallel beam having a substantially constant diameter, there is no convergent divergence. Since there is no divergence, the loss at the time of charge exchange and the loss at the accelerator tube after the charge exchange becomes a positive ion beam are also reduced.

【００２４】先程の例において、電極内径が５０ｍｍ
Φ、加速電圧１ＭＶ、段数ｎが３０段、電極間間隔（絶
縁物幅）２５ｍｍ、である時、図１の従来の構造である
と、入射イオンビ−ムのうち最終段まで輸送でき加速で
きたものは３０％であった。つまり損失が７０％にもな
った。本発明の電極構造にして、Ｖ_ａ＝３０ｋＶを電極
Ｌ_ａに印加すると、最終段まで輸送できたイオンビ−ム
の割合は６０％に上がった。イオンビ−ムの収束発散が
抑制されて、電荷変換、正イオンビ−ム加速管において
電極や壁面に衝突するビームが減り損失が減少している
のである。In the above example, the inner diameter of the electrode is 50 mm.
When Φ, acceleration voltage 1MV, number of stages n is 30, and distance between electrodes (insulator width) is 25mm, with the conventional structure of FIG. 1, it can be transported to the final stage of the incident ion beam and accelerated. Those were 30%. That is, the loss was as high as 70%. In the electrode structure of the present invention, by applying a V a ₌ 30 kV to the electrode L _a, ion beam was transported to the final stage - the proportion of beam rose to 60%. The convergence and divergence of the ion beam is suppressed, and the beam colliding with the electrodes and the wall in the charge conversion and positive ion beam acceleration tube is reduced, so that the loss is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】従来例にかかる負イオン用の加速管の概略断面
図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional accelerator tube for negative ions.

【図２】本発明の実施例にかかる負イオン用の加速管の
概略断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view of a negative ion accelerating tube according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｌ_０ 接地電極 Ｌ_１〜Ｌ_ｎ−１ 中間電極 Ｌ_ｎ 出口電極 Ｌ_ａ 電界抑制電極 Ｌ_ｂ 接地電極 Ｓ_１〜Ｓ_ｎ 絶縁リング Ｒ_１〜Ｒ_ｎ 分圧抵抗 Ｖ_ａｃｃ 加速電圧 Ｖ_ａ 電界抑制電圧L ₀ ground electrodes L ₁ ~L _n-1 intermediate electrodes L _n exit electrode L _a field suppression electrode L _b grounding electrode S ₁ to S _n insulating ring R ₁ to R _n divider resistor V _acc accelerating voltage V _a field suppression voltage

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 入口側に設けられ接地電位である０枚目
の電極Ｌ_０と、これに続き絶縁物Ｓ_１、Ｓ_２、…、Ｓ_ｎ
と交互に設けられ中間の電位が印加される（ｎ−１）の
中間電極Ｌ_１、Ｌ_２、…、Ｌ_ｎ−１と、出口側に設けら
れ正の高電圧Ｖ_ａｃｃが印加されるｎ枚目の電極Ｌ_ｎと
よりなる加速管において、接地電極のＬ_０よりもさらに
上流側に２枚の電極Ｌ_ａ、Ｌ_ｂと絶縁体Ｓ_ａ、Ｓ_ｂを追
加し、−１枚目のＬ_ａ電極は前記の接地電極Ｌ_０に接近
しており正電圧Ｖ_ａが印加され、−２枚目にあたるＬ_ｂ
電極は接地電位とすることを特徴とする加速管。1. A zero-th electrodes L ₀ is the ground potential provided on the inlet side, to which more insulator _{S 1, S 2, ...,} S n
N intermediate electrodes _{L 1,} L 2 of the intermediate potential provided is applied alternately _(n-1), ..., and _{L n-1,} provided at the outlet side positive high voltage _{V acc} is applied and in the acceleration tube more the sheet of electrode _{L n,} 2 sheets of electrodes _L a further upstream side than the _{L 0} of the ground electrode, _{L b} and the insulator _S a, add the _{S b,} -1 th L _a electrode is a positive voltage V _a are close to the ground electrode L ₀ of the is applied, L _b which corresponds -2 th
An accelerating tube characterized in that the electrodes are at ground potential.