KR20200109324A - 가속기 및 가속기 시스템 - Google Patents

가속기 및 가속기 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200109324A
KR20200109324A KR1020207022084A KR20207022084A KR20200109324A KR 20200109324 A KR20200109324 A KR 20200109324A KR 1020207022084 A KR1020207022084 A KR 1020207022084A KR 20207022084 A KR20207022084 A KR 20207022084A KR 20200109324 A KR20200109324 A KR 20200109324A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
accelerator
acceleration
control means
magnet
cavity
Prior art date
Application number
KR1020207022084A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102648177B1 (ko
Inventor
히로요시 사쿠라이
히로키 오쿠노
요시하루 모리
레이코 후지타
마사토시 카와시마
Original Assignee
리켄
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 리켄 filed Critical 리켄
Publication of KR20200109324A publication Critical patent/KR20200109324A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102648177B1 publication Critical patent/KR102648177B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/02—Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H9/00—Linear accelerators
    • H05H9/04—Standing-wave linear accelerators
    • H05H9/041—Hadron LINACS
    • H05H9/042—Drift tube LINACS
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/22—Details of linear accelerators, e.g. drift tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H9/00—Linear accelerators
    • H05H9/04—Standing-wave linear accelerators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/02—Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
    • H05H2007/025—Radiofrequency systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2277/00—Applications of particle accelerators
    • H05H2277/13—Nuclear physics, e.g. spallation sources, accelerator driven systems, search or generation of exotic elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 가속기(30, 40, 50)는, 1개 또는 2개의 가속갭을 가지는, 복수의 가속공동(31, 41, 51)과, 복수의 가속공동의 각각에 대하여 설치된 복수의 제1 제어수단으로서, 각각 독립적으로 진동전기장을 생성하고, 대응하는 가속공동 내의 이온빔의 운동을 제어하는 복수의 제1 제어수단(33, 43, 53)을 구비한다. 또한, N개의 가속공동 후에, 자기장을 생성하여 이온빔의 운동을 제어하는 M개의 다중극자석(32, 42, 52)을 구비하여도 좋다. 제1 제어수단은, 독립적으로 가속전압과 그 위상을 제어하여, 고주파전력을 공급한다. 이에 따라, 특히 가속전단에 있어서 이온발생원으로부터의 직류빔을 단열포획하는 것이 가능해진다.

Description

가속기 및 가속기 시스템
본 발명은, 가속기 및 가속기 시스템에 관한 것이다.
선형가속기 시스템은, 일반적으로 복수의 가속기를 종속 접속한 복수단 구성이고, 대상빔을 순차 가속하여 목적으로 하는 에너지빔을 얻고 있다. 최종적으로 얻어지는 빔의 기본적인 특성의 대부분은 전단(前段)가속기에 의하여 결정되므로, 전단가속기가 특히 중요하다. 1970년대에 고주파 사중극 가속기(이하, RFQ 가속기)가 등장하고 나서는, 전단가속기로서 RFQ 가속기가 이용되는 경우가 많다.
RFQ 가속기는, 4개의 전극을 가지고, 마주보는 전극이 동전위, 이웃하는 전극이 역전위가 되도록 고주파 전압을 인가함으로써, 빔의 가속, 수속, 및 단열포획(번치(bunch)화)을 동시에 행할 수 있다. 한편, 단열포획이란, 이온원(이온발생원)으로부터의 직류빔이 고주파 가속이 가능한 번치구조를 가지도록 하는 것이다.
그런데, 가속기의 중요한 연구테마 중 하나로 빔의 대강도(대전류)화가 있다. 현재 가동하고 있는 가속기의 빔강도는 1MW(메가와트) 정도이고, 계획 단계에 있는 가속기에서도 10MW 정도가 최대이다. 이에 대하여, 본 발명자들은 고레벨 방사성 폐기물의 핵변환법을 확립하기 위하여, 종래보다 1 자릿수 이상 강력한 100MW 초과의 빔강도를 생성 가능한 가속기 시스템의 개발에 몰두하고 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허공보 평11-283797호
가속기의 가속공동은, 다수의 가속갭을 가지고 있고, 공급되는 고주파 전력에 의하여 각 가속갭에 있어서 빔을 가속한다. 각 가속갭에 있어서 가속이 이루어지도록, 갭간의 간격은 빔의 속도에 따라서 결정할 필요가 있다. 즉, 빔이 고속이 될수록 갭간의 간격을 크게 할 필요가 있어, 장치의 대형화, 나아가서는 고비용화로 이어진다.
또한, 빔의 대강도화를 목표로 할 경우, RFQ 가속기는, 빔직경에 대하여 액셉턴스(보어직경)를 충분히 취할 수 없어 이용할 수 없다.
RFQ 가속기는, 빔의 가속과 수속을 동시에 행할 수 있지만, 통과 가능한 빔의 직경은 1cm 정도가 상한이 된다. RFQ 가속기의 보어직경을 넓히면 방전한계에 도달하기 때문이다.
이에 대하여, 빔의 대강도화가 진행되면, 이온원으로부터 공급되는 빔의 직경(이하, 빔직경)은 커진다. 예를 들어, 1A의 중양자빔을 이온원으로부터 얻을 경우, 빔직경은, 예를 들어 10cm 정도 이상이 된다. 단공(單孔)으로부터 인출 가능한 양질의 이온빔의 최대 전류는 인출 전압에만 의존하여, 예를 들어 30kV의 중양자빔을 인출하는 경우에는 약 100ｍA이다. 따라서, 1A의 빔을 얻기 위하여는, 적어도 10개, 플라즈마 특성이나 듀트론비 등의 우도를 고려하면 30개 정도의 다공전극으로부터 빔을 인출할 필요가 있다. 대강도의 빔을 너무 좁히면 공간전하력이 과대해지므로, 단공직경은 1cm 정도로 할 필요가 있고, 따라서 전체의 빔직경은, 예를 들어 10cm 정도 이상이 된다.
이와 같이, 빔의 대강도화를 위하여는 큰 빔직경을 수용 가능한 가속기를 이용할 필요가 있는데, 종래의 RFQ 가속기는 이용할 수 없다.
상술한 바와 같은 종래기술의 과제를 고려하여, 본 발명은, 단열포획·가속·수속이 된 대강도의 빔을 생성 가능한 저비용 가속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 가속기는, 1개 또는 2개의 가속갭을 가지는, 복수의 가속공동과, 상기 복수의 가속공동의 각각에 대하여 설치된 복수의 제1 제어수단으로서, 각각 독립적으로, 대응하는 가속공동 내의 이온빔의 운동을 제어하는 복수의 제1 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 실시형태에 있어서 제1 제어수단은, 예를 들어, 진동전기장을 가속공동 내에 생성하는 것이고, 전기장의 진폭 및 위상을 독립적으로 결정할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 제1 제어수단은, RF 커플러를 통하여 고주파전력을 공급하고, 상기 복수의 제1 제어수단은, 각각 독립적으로 고주파전력을 공급하여도 좋다. 제1 제어수단이 공급하는 진동전기장에 의하여, 가속공동 내에서의 이온빔의 진행방향의 운동, 즉 가속 및 단열포획이 제어된다.
이와 같이, 1개당 가속갭이 1개 또는 2개인 가속공동을 이용함으로써, 각각의 가속공동을 개별적으로 제어할 수 있다. 장치의 설계자유도가 대폭 향상된다. RFQ 가속기에서는 이웃하는 갭간의 간격을 βλ/２(β=속도/광속，λ=고주파의 파장，βλ는 1주기에서 입자가 이동하는 거리)로 할 필요가 있고, 빔이 고속이 될수록 갭간의 간격을 크게 할 필요가 있다. 본 발명에 따른 가속기에서는, 진동전기장을 독립적으로 제어할 수 있으므로, 가속공동의 간격을 자유롭게 설계할 수 있다. 즉, 갭간의 간격을 짧게 할 수 있고, 가속기의 전체 길이를 짧게 하는 것, 더욱이는 제조비용의 절감이 가능하다. 또한, 가속기의 전단에 있어서, RFQ와 마찬가지의 단열포획 기능을 가지게 하는 것도 가능하다.
본 실시형태에 따른 가속기는, 자기장을 생성하여 상기 이온빔의 운동을 제어하는 제2 제어수단을 더 구비하여도 좋다. 상기 제2 제어수단은, 직류자기장을 생성하는 것이다. 본 실시형태에 있어서, 제2 제어수단은 다중극자석이어도 좋고, N개(N은 자연수)의 가속공동 뒤에, M개(M은 자연수)의 다중극자석이 접속되는 구성이 반복되어 있어도 좋다. 제2 제어수단이 생성하는 직류자기장에 의하여, 이온빔의 가로방향의 운동, 즉 이온빔의 수속이 제어된다.
어느 실시형태에서는, 가속공동과 다중극자석은, 1개씩 번갈아가며 접속되어도 좋다(N=M=1). 다른 실시형태에서는, 1개의 가속공동 후에, 복수의 다중극자석이 접속되어도 좋다(N=1，M>1). 또 다른 실시형태에서는, 복수개의 가속공동이 접속된 후에, 1개의 다중극자석이 접속되어도 좋고(N>1，M=1), 복수의 가속공동이 접속된 후에, 복수의 다중극자석이 접속되어도 좋다(N>1，M>1). 복수개의 가속공동을 접속하는 형태(N>1)는, 특히 빔의 에너지가 높고, 빔의 확산의 영향이 상대적으로 작을 때에 적합하게 이용 가능하다. N 및 M의 상한은 본 발명의 효과가 얻어지는 범위에서 적절히 설정 가능하다. 예를 들어, N은, 4 이하인 것이 바람직하고, 2 이하인 것이 더욱 바람직하다. M도 4 이하인 것이 바람직하고, 2 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 다중극자석은, 전형적으로는 사중극자석인데, 6중극자석, 8중극자석, 10중극자석, 솔레노이드 자석 등도 채용 가능하다. 또한, 이웃하는 다중극자석(사이에 가속공동가 포함되어도 좋음)은, 수속의 방향이 다르도록 배치되는 것이 바람직하다. 자석은, 영구자석이어도 좋고, 전자석이어도 좋지만, 영구자석을 채용함으로써, 에너지 절약화가 도모된다.
본 발명에 있어서의 복수의 가속공동의 각각은, 독립적으로 고주파전력을 공급하는 전력공급부를 구비하는 것도 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 가속기에서는, 빔의 수속을 자계방식으로 행하므로, 빔을 통과시키기 위한 원통 등의 내직경(이하, 보어직경)을 크게 하여도 가속공동 내에서 필요전압이 변하지 않아, 방전한계를 넘지 않는다. 즉, 본 발명의 가속기는 보어직경을 크게 할 수 있으므로, 대강도의 빔을 수용 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 가속기는 보어직경을 2cm 이상으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 가속공동은 가속갭이 1개 또는 2개이므로, 가속공동 1개당 고주파결합계(RF 커플러)를 줄일 수 있어, 1개 또는 여러 개(예: 2개, 4개)로 할 수 있다. 1개의 가속공동에 다수의 RF 커플러를 배치하는 것은 어렵지만, 1개 또는 몇 개라면 쉽게 실현 가능하고, 각 RF 커플러의 입력의 제어는 디지털회로에 의하여 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 가속갭의 가속구배를 크게 할 수 있으므로, 가속기의 전체 길이를 짧게 하는 것이 가능하다.
또한, 가속공동에 대하여 독립적으로 고주파전력을 공급 가능하게 함으로써, 장치의 설계자유도가 대폭 향상된다. RFQ 가속기에서는 이웃하는 갭간의 간격을 βλ/２(β=속도/광속，λ=고주파의 파장，βλ는 1주기에서 입자가 이동하는 거리)로 할 필요가 있어, 빔이 고속이 될수록 갭간의 간격을 크게 할 필요가 있다. 본 발명에 따른 가속기에서는, 고주파의 위상을 독립적으로 제어할 수 있으므로, 가속공동의 간격을 자유롭게 설계할 수 있다. 즉, 갭간의 간격을 짧게 할 수 있어, 가속기의 전체 길이를 짧게 하는 것이 가능하다. 또한, 가속기의 전단에 있어서, RFQ와 마찬가지의 단열포획 기능을 가지게 할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태는, 복수의 가속기가 접속된 가속기 시스템이고, 적어도 빔 발생원으로부터 직류빔의 입력을 받아, 빔을 단열포획하는 기능을 가지는 전단가속기(초단가속기)가, 상술한 가속기인 것을 특징으로 한다. 본 실시형태에 있어서의 가속기 시스템의 모든 가속기가, 상술한 가속기여도 좋다.
본 실시형태에 따른 가속기 또는 가속기 시스템은, 적어도 0.1A, 보다 바람직하게는 적어도 1A의 대전류의 이온빔을, 연속(CW)빔으로 하여서 가속하여도 좋다. 한편, 본 개시에 있어서, 연속빔이란, 미크로로 보면 이온이 번치화되어 있는데, 매크로로 보면 이온이 연속하고 있는 빔이다. 예를 들어, 1A의 연속빔은, 평균전류가 1A의 빔이다. 한편, 미크로로 보아도 연속적인 빔을 직류빔이라고 하고, 매크로로 보아 간헐적인 빔을 펄스빔이라고 한다.
본 발명에 따르면, 대강도의 빔을 생성 가능한 저비용의 가속기를 실현할 수 있다.
도 1은, 본 실시형태에 따른 선형가속기 시스템(100)의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 실시형태에 따른 저β섹션 가속기(30)의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 실시형태에 있어서의 사중극자석을 설명하는 도면이다.
도 4는, 본 실시형태에 따른 중섹션 가속기(40)의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 실시형태에 따른 고섹션 가속기(5)의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 실시형태에 있어서의 가속조건 결정처리의 플로차트이다.
도 7은, 빔의 위상안정성을 설명하는 도면이다.
도 8은, 본 실시형태에 따른 선형가속기 시스템(100)의 유리한 효과를 설명하는 도면이다.
이하에서는, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태예를 설명한다.
<구성>
본 실시형태는, 약 1A의 중양자(듀테론) 또는 양자(프로톤)의 연속(CW) 이온빔을 핵자당 100MeV(이하, 100MeV/u, 동종의 기재도 마찬가지)까지 가속하는, 100MW급의 선형가속기 시스템(100)이다. 도 1은, 본 실시형태에 따른 선형가속기 시스템(100)의 개략 구성예를 나타내는 도면이다. 한편, 본 명세서에 있어서, 선형가속기 시스템이란, 종속 접속된 복수의 가속기의 전체를 총칭적으로 가리키는 용어이다.
선형가속기 시스템(100)은, 개략적으로 이온원(10), 번처(buncher)(20), 저β(저속)섹션 가속기(30), 중β(중속)섹션 가속기(40), 고β(고속)섹션 가속기(50)를 구비한다.
이온원(빔발생원)(10)은, 플라즈마 생성용기 내에 커스프 자기장을 형성하는 커스프형 이온원(전자충격형 이온원이라고도 함)이다. 이온원(10)은, 가스를 전리하여 플라즈마를 생성하고, 30kV의 전계에 의하여 이온을 인출한다. 이온원(10)은, 1A의 이온빔을 얻기 위하여, 30개의 다공전극으로부터 빔을 인출한다. 빔을 너무 좁히면 공간전하력이 과대해지므로, 단공직경은 1cm 정도이고, 이온원(10)으로부터 인출되는 빔의 전체 직경은 10cm 정도 이상이 된다.
번처(20)는, 이온원(10)으로부터 인출된 이온빔을 가속하지 않고 번치화한다. 한편, 저β섹션 가속기(30)도 빔의 번치기능을 가지므로, 번처(20)는 생략하여도 좋다. 이온원(10)으로부터 인출된 이온빔의 에너지는, 50~300keV/u이다. 도 1에 나타내는 실시예에서는 100keV/u로 하고 있다.
저β섹션 가속기(30)는, 이온원(10)에 있어서 발생한 이온빔을 최초로 가속하는 전단가속기(초단가속기)이다. 이하, 저β섹션 가속기(30)를 단순히 가속기(30)라고도 한다. 가속기(30)는, 이온을 2~7MeV/u까지 가속한다. 도 1의 실시예에서는 이온을 5MeV/u까지 가속하는 예를 나타내고 있다. 가속기(30)는, 이온원(10)에서 발생한 빔을 받아들이도록 10cm 이상의 보어직경을 가진다.
도 2를 참조하여, 가속기(30)의 보다 상세한 구성을 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 가속기(30)는, 20개 정도의 가속공동(31_1，31_2，…，31_20)과, 20개 정도의 사중극자석(Q자석)(32_1，32_2，…，32_20)이 번갈아가며 접속된 구성을 가진다. 각각의 가속공동 및 Q자석은 마찬가지의 구성이므로, 이하에서는 첨자를 생략하고, 가속공동(31), Q자석(32)과 같이 총칭적으로 참조한다.
가속공동(31)은, 단일한 가속갭(35)을 가지는 싱글갭 캐비티이다. 가속공동(31)에는, 고주파전력 공급부(33)로부터 RF 커플러(고주파결합계)(34)를 통하여 고주파전력(진동전기장)이 공급된다. 고주파전력 공급부(33)는, 이온이 가속갭(35)을 통과할 때에 이온이 가속되는 것과 같은 위상에서 고주파전력을 공급한다. 도 1에 있어서의 본 실시형태예에 있어서는, 가속전압이 300kV이고, 주파수가 25MHz이다.
한편, 각각의 가속공동(31)에 설치되는 고주파전력 공급부(33)는, 독립적으로 고주파의 위상을 제어 가능하다. 따라서, 이웃하는 가속공동의 간격(가속갭간의 간격)에 따라서 각각의 위상을 결정하면 이온의 가속을 행할 수 있으므로, 가속공동의 간격을 자유롭게 설정할 수 있다.
이와 같이, 고주파전력 공급부(33)에 의하여 공급되는 고주파전력(진동전기장)에 의하여, 이온의 진행방향의 운동·거동, 즉 가속 및 단열포획이 제어되어, 고주파전력 공급부(33)는, 본 발명에 있어서의 제1 제어수단에 상당한다.
사중극자석(32)은, 도 3의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 직류자기장(정자기장)에 의하여 빔을 수속한다. 이웃하는 사중극자석(32)의 수속방향은 서로 다르다. 즉, 빔을 수평방향으로 수속시켜서 수직방향으로 발산시키는 F사중극(도 3의 (a))과, 빔을 수직방향으로 수속시켜서 수평방향으로 발산시키는 D사중극(도 3의 (b))이 번갈아가며 배치된다. 사중극자석(32)에 의한 자기장의 강도는, 이온의 에너지에 따라서 결정하는 것이 바람직한데, 대략 수k 가우스 정도이다. 사중극자석(32)은, 영구자석이어도 좋고, 전자석이어도 좋은데, 영구자석을 채용함으로써, 에너지 절약화가 도모된다.
사중극자석(32)에 의하여 공급되는 직류자기장에 의하여, 이온의 가로방향의 운동·거동, 즉 수속이 제어된다. 사중극자석(32)이, 본 발명에 있어서의 제2 제어수단에 상당한다.
중β섹션 가속기(40)는, 저β섹션 가속기(30)가 가속한 이온빔을 더욱 가속하는 가속기이다. 이하, 중β섹션 가속기(40)를 단순히 가속기(40)라고도 한다. 가속기(40)는, 이온을 10~50MeV/u까지 가속한다. 도 1의 실시예에서는 이온을 40MeV/u까지 가속하는 예를 나타내었다.
도 4의 (a)를 참조하여, 가속기(40)의 보다 상세한 구성을 설명한다. 가속기(40)는 원리적으로는 가속기(30)와 마찬가지이고, 가속공동(41)과 Q자석(42)이 번갈아가며 10개씩 접속되어 구성된다.
가속공동(41)은, 2개의 가속갭(46, 47)을 가지는 더블갭 캐비티이다. 가속공동(41)에는, 고주파전력 공급부(43)로부터 RF 커플러(고주파결합계)(44)를 통하여 고주파전력이 공급된다. RF 커플러(44)는 1개여도 좋고 복수개여도 좋다. 또한, RF 커플러(44)는, 디지털회로에 의하여 고주파전력의 위상이 제어된다. 고주파전력 공급부(43)는, 이온이 가속갭(46, 47)을 통과할 때에 이온이 가속되는 것과 같은 위상에서 고주파전력을 공급한다. 도 1의 본 실시형태에 있어서는, 가속조건을 가속전압이 2.5MV이고, 주파수가 50MHz로 결정한 예이다.
도 4의 (b), (c)에 나타내는 바와 같이, 이온이 가속갭(46)을 통과할 때와 가속갭(47)을 통과할 때에서 고주파의 위상을 반대로 할 필요가 있으므로, 가속갭(46)과 가속갭(47) 사이의 거리는 고주파의 1/2주기 사이에 진행되는 거리(βλ/2)와 일치할 필요가 있다. 한편, 이웃하는 가속공동(41)의 간격은 자유롭게 설정할 수 있다.
Q자석(42)은, F사중극과 D사중극이 번갈아가며 배치된다.
고β섹션 가속기(50)는, 중β섹션 가속기(40)가 가속한 이온빔을 더욱 가속하는 가속기이다. 이하, 고β섹션 가속기(50)를 단순히 가속기(50)라고도 한다. 가속기(50)는, 이온을 75~1000MeV/u까지 가속한다. 도 1의 실시예에서는 이온을 200MeV/u까지 가속하는 예를 나타내었다.
도 5를 참조하여, 가속기(50)의 보다 상세한 구성을 설명한다. 가속기(40)는 원리적으로는 가속기(30, 40)과 마찬가지인데, 2개의 가속공동(51)이 접속된 후에 1개의 Q자석(52)이 접속되는 구성이 반복된다. 가속조건을 결정한 결과로부터 가속공동(51)은 합계 80개, Q자석(52)은 합계 40개로 한 예이다.
가속공동(51)은, 단일한 가속갭(55)을 가지는 싱글갭 캐비티이다. 가속공동(51)에는, 고주파전력 공급부(53)로부터 RF 커플러(고주파결합계)(54)를 통하여 고주파전력이 공급된다. 고주파전력 공급부(53)는, 이온이 가속갭(55)을 통과할 때에 이온이 가속되는 것과 같은 위상에서 고주파전력을 공급한다. 본 실시형태예에 있어서는, 가속전압이 2.5MV이고, 주파수가 100MHz라고 하는 가속조건을 결정한 예이다.
Q자석(52)은, F사중극과 D사중극이 번갈아가며 배치된다. 가속기(50)에 있어서, Q자석(52)이 2개의 가속공동(51)마다 배치되는 것은, 빔의 에너지가 높아서 빔의 확산의 영향이 상대적으로 작기 때문이다.
가속기(50)에 의하여 가속된 빔은, 고에너지빔 수송계를 통하여 표적영역으로 유도된다.
<가속조건의 결정처리>
각각의 가속갭에 있어서의 고주파자기장의 전압 및 위상과, Q자석의 자기장 구배의 결정방법에 대하여 설명한다. 가속조건은, 모든 섹션에 대하여 마찬가지의 처리에 의하여 결정할 수 있다. 따라서, 이하에서는, 주로 저β섹션 가속기(30)를 예로 들어 설명한다.
전제로서, 가속기의 장치구조(형상이나 크기)는 주어진다. 또한, 각각의 가속기에 있어서 이온을 어느 정도까지 가속시킬지도 조건으로서 주어진다.
도 6을 참조하여, 저β섹션 가속기(30)에 있어서의 가속조건의 결정처리를 설명한다. 도 6의 상부에는, 가속기(30)의 가속갭(g)과 사중극자석(Q), 및 검정색 동그라미로 나타내는 번치의 속도(v)가 모식적으로 나타나 있다. 한편, i번째의 가속갭을 gi, i번째의 Q자석을 Qi, 가속갭(gi)을 통과 후의 번치 속도를 vi로 표기한다.
도 6에 나타내는 플로차트는, 1단분의 고주파자기장 및 수속용 자기장을 결정하는 처리를 나타낸다. 이러한 처리는, 컴퓨터가 프로그램을 실행함으로써 실현된다.
스텝 S11~S13은 Vi 및 φi를 결정하는 처리이고, 스텝 S21~S23은 FGi를 결정하는 처리이다. Vi는, 가속갭(gi)에 인가하는 고주파 전기장의 진폭이고, φi는, 번치의 중심이 가속갭(gi)을 통과할 때의 진동전기장의 위상이다. Qi는, Q자석(Qi)의 자기장 구배이고, 수평방향 수속·연직방향 발산을 플러스로 하고, 연직방향 수속·수평방향 발산을 마이너스로 한다.
우선, 가속갭(gi)의 고주파 전기장을 결정하는 처리를 설명한다. 스텝 S11에 있어서, Vi 및 φi를 선정한다. 그리고, 스텝 S12에 있어서, 빔의 위상안정성과 단열성이 만족되는지를 판정한다.
위상안정성은, 동기입자와의 위상차 및 동기입자와의 에너지차로 정의되는 위상공간 내에 있어서, 빔이 안정영역 내에 위치하는지 아닌지에 의하여 판정할 수 있다. 도 7에 φi=0°, φi=30° 및 φi=60°의 안정영역을 나타내고 있다. 두꺼운 선(S)이 분할선(안정한계)이고, 그 내부가 안정영역이다. 즉, 빔이, 위상공간 내에 있어서 상기 안정영역 내에 위치하면 안정적이다.
단열조건은, 안정영역의 변화가 빔의 싱크로트론 진동에 비하여 충분히 천천히 이루어진다는 조건이다. 구체적으로, 싱크로트론 진동수를 Ωs로 하고, (1/Ωs)×dΩs/dt<<Ωs라는 조건이다.
스텝 S12에 있어서, 위상안정성과 단열성을 만족하지 않을 경우에는, 스텝 S11로 돌아가 Vi 및 φi를 다시 선정한다. 스텝 S12의 조건을 만족하는 경우에는, 가속갭(gi)에 있어서의 Vi와 φi를 스텝 S11에서 선정한 값으로 결정한다. 한편, Vi와 φi는, 스텝 S12의 조건을 만족하는 범위에서, 가속효율이 가장 높도록 결정하는 것이 바람직하다.
스텝 S13에서는, 가속갭(gi)을 통과한 후의 빔의 비상대론적 에너지(Ei +1) 및 속도(vi+1)를 산출한다. 가속갭(gi)으로, 에너지는 q/m×Vi sinφi만큼 증가하므로, Ei+1=Ei+q/m×Vi sinφi이다. 한편, m은 이온의 질량이고, q는 이온의 전하량이다.
다음으로, Q자석(Qi)의 자기장 구배(FGi)를 결정하는 처리를 설명한다. 스텝 S21에 있어서, FGi를 선정한다. 그리고, 스텝 S22에 있어서, Q자석에 의한 수속력이, 공간전하력에 의한 반발력보다 크다는 조건, 즉 가로방향으로 안정적이라는 조건을 만족하는지 아닌지를 판정한다. 스텝 S22의 조건을 만족하지 않을 경우에는, 스텝 S21로 돌아가서 FGi를 다시 선정한다. 스텝 S22의 조건을 만족하는 경우에는, 스텝 S23로 진행하여 자기장 구배의 방향을 결정한다. 예를 들어, 홀수번째의 Q자석에서는 자기장 구배를 플러스 방향으로 하고, 짝수번째의 Q자석에서는 자기장 구배를 마이너스 방향으로 한다. 물론, 플러스 마이너스는 반대여도 상관없다.
이상의 처리에 의하여, i번째의 가속갭(gi)과 Q자석(Qi)에 있어서의 가속조건이 결정된다. 이상의 처리는 i=1로부터 순서대로 모든 가속갭 및 Q자석에 대하여 실시된다. 이에 따라, 가속기(30) 내의 모든 gi， φi， FGi가 결정된다. 또한, 여기에서는 저β섹션 가속기(30)를 예로 들어 설명하였지만, 그 밖의 섹션의 가속에 대하여도 마찬가지로 가속조건이 결정된다.
Vi와 φi의 결정방법은 이하와 같다.
도 7보다 φi가 작을수록, 안정영역은 넓고, φi=0인 경우, 빔이 직류빔이어도, 빔의 거의 전부를 안정영역에 집어 넣을 수 있다. 그 후, φi와 Vi를 적절히 설정하여, 진행방향에 대하여 단열포획을 행한다. Vi는 상술한 단열조건이 만족되어 있으면 임의로 결정하여도 좋다. 도 6보다 φi가 작다는 것은, 가속전압이 작다는 것을 의미하므로, φi는 가급적 신속하게, 통상의 가속시에 행하는 값(φa, 예를 들어 60°)까지 증가시키는 것이 가속효율을 향상시키는 데에는 바람직한데, 상술한 단열조건을 지키기 위하여는, 천천히 변화시켜서, 빔을 안정영역으로부터 이탈하지 않게 하는 것이 중요하다.
가속시스템 전역에 걸쳐서 주파수는, 고정이라고 할 수는 없고, 예를 들어 중β섹션의 주파수는, 저β섹션의 K배, 고β섹션에 대하여는 저β섹션의 L배라고 하는 것과 같이, 고주파 전기장의 주파수를 높여 가서, 가속기 시스템 전체를 콤팩트하게 한다. 그때, 도 7에 있어서의 빔의 위상방향의 확산이, 주파수의 변화에 따라서, K(L)배로 하는 것에 주의할 것. 그 때문에, 중β나 고β의 초단에서, φi를 φa보다 조금 낮추고, 안정영역을 넓혀, 빔을 이탈 없이 안정영역에 집어 넣은 후, 천천히(단열적으로) φi를 φa에 근접시켜 간다.
본 실시형태에 따른 가속기는, 싱글갭 또는 더블갭의 가속공동을 복수 배열한 것이므로, 가속공동마다 고주파 전기장의 전압 및 위상을 상술과 같이 결정할 수 있다.
<유리한 효과>
이하, 본 실시형태에 따른 선형가속기 시스템(100)의 유리한 점을, 국제핵융합재료조사시설(IFMIF: International Fusion Material Irradiation Facility)과 비교하여 설명한다. IFMIF는, 2개의 중양자빔(40MeV，125ｍAХ2)을 조사하는 10MW급의 가속기이다.
도 9는, IFMIF에 있어서의 초단가속기인 RFQ 가속기의 특성(열601)과, IFMIF의 RFQ 가속기의 보어직경을 단순히 10배로 한 경우의 특성(열602)과, 본 실시형태에 따른 초단가속기(30)의 특성(열603)을 비교한 표이다.
RFQ 가속기는 전기장 방식으로 빔의 수평방향의 수속을 행하고 있으므로, 보어직경을 10배로 하면 필요한 전압도 10배(80kV->800kV)가 된다. 그 때문에 방전한계를 넘어버린다. 이에 대하여, 본 실시형태의 가속기는, 빔의 수평방향의 수속은 Q자석에 의한 자기장 방식으로 행하고 있으므로, 보어직경을 크게 하여도 빔의 수속을 의하여 고전압을 인가할 필요가 없어, 방전한계 이내에서의 실현이 가능하다.
또한, 고주파 손실은 전압의 2승에 비례하므로, RFQ 가속기의 보어직경을 10배로 하면 고주파 손실은 100배(1MW->100MW)로 방대해진다. 이에 대하여 본 실시형태의 가속기에 있어서의 고주파 손실은 10MW 이하로 억제할 수 있다.
또한, RFQ 가속기에서는 가속갭의 간격을 βλ/2로 할 필요가 있다. 이에 대하여 본 실시형태에 따른 가속기에서는, 가속공동마다 고주파의 위상을 독립적으로 제어 가능하므로, 가속공동의 간격을 자유롭게 설계할 수 있다. 가속공동이 단일한 가속갭을 가지는 경우에는, 이것은 모든 가속갭의 간격을 자유롭게 설계할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 가속갭의 간격을 짧게 하는 것이 가능하여, 가속장치의 전체 길이의 단축화가 도모된다. 한편, 1개의 가속공동이 복수의 가속갭을 가지는 경우에는, 가속공동 내의 가속갭의 간격에는 상술한 제약이 발생하는데, 가속공동간의 간격은 단축할 수 있으므로 종래보다 전체 길이의 단축화가 가능하다. 또한, 가속기의 전체 길이의 단축에 의하여, 제조비용을 삭감할 수 있다.
RFQ 가속기는, 빔의 가속 및 수평방향의 수속과 함께, 빔을 진행방향에 대하여 단열포획하는 기능도 가진다. 본 실시형태에 따른 가속기도 마찬가지로, 직류빔의 진행방향에 대한 단열포획이 가능하다.
또한, 도 9의 표에는 나타나 있지 않지만, 가속공동당 RF 커플러의 수를 줄일 수 있다는 것도 유리한 점으로 들 수 있다. RF 커플러 1개로부터 공급할 수 있는 전력에는 제한이 있으므로, 복수의 RF 커플러로부터 고주파전력을 공급할 필요가 있다. 예를 들어, 500kW의 전력을 투입하기 위하여 적어도 8~9개의 RF 커플러가 필요해진다. 1개의 가속공동에 이만큼 다수의 RF 커플러를 접속하는 것은 어려우며, 더욱이 확장하여 가속 구배를 강하게 하는 것은 거의 불가능하다. 이에 대하여, 본 실시형태에 따른 가속기에서는 가속공동당 1개의 RF 커플러면 되므로, 쉽게 실현할 수 있는 동시에, RF 커플러의 수를 더욱 증가시켜 가속 구배를 증가시키는 것도 가능하다.
본 실시형태에서는, 가속공동을 개별제어함으로써 제어의 자유도가 향상되고, 그에 따라 RFQ 가속기가 필요해지므로, 빔의 대전류화를 실현할 수 있다. 또한, 가속기 시스템의 전체 용량이나 사양에 따라서 가속공동(셀)의 단수를 적절히 선정함으로써, 예를 들어, 저속영역의 가속기 서브시스템을 구성할 수 있고, 속도영역에 대응하여 적정제어가 실현 가능하다. 또한, 각 속도영역에 대응하는 복수의 가속기를 다른 장소에서 제조하고, 그것들을 가속기 시스템의 설치장소에 개별적으로 반송하여, 각 속도영역의 서브시스템을 조립, 더욱이 전체 시스템을 구축하는 제조수법도 가능해져, 조립 후에 현장에서 각종 조정을 다투는 레벨로 유연하게 행하는 것도 가능하다.
이상 서술한 것으로부터 명확하듯이, RFQ 가속기에서는, 빔의 가속과 수속을 동시에 진동전기장에 의한 제어에 근거하여 실시하고 있고, 다른 실시형태에서는, 전자는 진동전기장에 근거하는 제어, 후자는 정자기장에 근거하는 제어를 구분하여 사용하고, 예를 들어, 도 6에 나타나는 바와 같은 순서로 실시하고 있다. 특히, 이온발생원에 가장 근접한 공동에 있어서의 빔의 거동은, 그 다음 단측에서 공동의 빔의 거동에 다소 영향을 초래하여, 해당의 다음 단측에서의 빔 제어의 용이성에도 영향을 미친다. 그렇게 특정 단의 공동에 있어서의 빔의 거동은 다음 단측 이후의 공동에서의 빔거동, 그 제어 등에 점화식적으로 영향을 미친다. 따라서, 특히 이온발생원에 가장 근접한 공동에 상기 전기장, 자기장의 구분제어를 실시하는 것은, 다음 단측에 대한 영향, 나아가서는 시스템 전체에 대한 영향을 고려하면, 그 의의는 크다.
<변형예>
상기 실시형태의 구성은, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 적절히 변경하여도 상관없다. 상기 실시형태에 있어서의 구체적인 파라미터는 일례에 불과하며, 요구에 따라서 적절히 변경하여도 상관없다.
상기 실시형태에서는, 가속기의 보어직경(내직경)을 10cm로 하고 있는데, 보어직경은, 보다 작아도 커도 상관없다. 종래의 RFQ 가속기에서 실현 가능한 보어직경이 1cm 정도인 것을 고려하면, 본 실시형태에 있어서의 가속기의 보어직경을 2cm 이상으로 하면, 종래에는 불가능한 대구경 빔의 가속을 실현할 수 있다. 가속기의 보어직경은, 5cm 이상이어도 좋고, 10cm 이상이어도 좋으며, 20cm 이상이어도 좋고, 50cm 이상이어도 좋다.
상기 실시형태에서는, 1개 또는 2개의 가속공동에 대하여 1개의 Q자석이 접속되는 구성을 가지고 있었는데, 그 밖의 구성도 가능하다. 예를 들어, Q자석이 복수개 연속하여 배치되어도 좋다. 일반적으로는, N개(N은 자연수)의 가속공동 후에, M개(M은 자연수)의 다중극자석이 접속되는 구성을 채용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 따른 선형가속기 시스템은, 저β섹션, 중β섹션, 고β섹션의 3개의 가속기로 구성되어 있는데, 2개 또는 4개 이상의 가속기로 구성하여도 상관없다. 또한, 모든 가속기가, 1개 또는 2개의 가속갭을 가지는 가속공동으로 구성되는 가속기일 필요는 없다. 초단 가속기는, 이와 같은 구성을 가지고 있는 것이 바람직한데, 2단째 이후의 가속기에 대하여는 종래의 가속기를 채용하여도 상관없다.
가속되는 입자는 양자 또는 중양자로 하였는데, 트리튬(삼중수소)이나 수소보다 무거운 원소를 가속하여도 상관없다.
한편, 빔전류가 1A 정도인 경우에는 본 발명의 현저한 효과를 기대할 수 있는데, 빔전류가 적어도 0.1A 정도인 경우에도 상응하는 효과가 얻어진다.
10: 이온원
20: 번처
30: 저β섹션 가속기
40: 중β섹션 가속기
50: 고β섹션 가속기
31, 41, 51: 가속공동
32, 42, 52: 사중극자석(Q자석)
33, 43, 53: 고주파전력 공급부
34, 44, 54: 고주파결합계
35, 45, 46, 55: 가속갭

Claims (12)

1개 또는 2개의 가속갭을 가지는, 복수의 가속공동과,
상기 복수의 가속공동의 각각에 대하여 설치된 복수의 제1 제어수단으로서, 각각 독립적으로, 대응하는 가속공동 내의 이온빔의 운동을 제어하는 복수의 제1 제어수단,
을 구비하는, 가속기.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 제어수단은, 가속공동 내에 진동전기장을 생성하는,
가속기.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 제어수단은, 각각 독립적으로, RF 커플러를 통하여 상기 가속공동 내에 고주파전력을 공급하는,
가속기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
자기장을 생성하여 상기 이온빔의 운동을 제어하는 제2 제어수단을 더 구비하는,
가속기.
제 4 항에 있어서,
상기 제2 제어수단은, 직류자기장을 생성하는,
가속기.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 제2 제어수단은, 다중극자석이고,
N개(N은 자연수)의 가속공동 후에, M개(M은 자연수)의 다중극자석이 접속되는 구성이 반복되어 있는,
가속기.
제 6 항에 있어서,
상기 가속공동과 상기 다중극자석은, 1개씩 번갈아가며 접속되는,
가속기.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 다중극자석은, 사중극자석이고,
이웃하는 사중극자석의 수속방향은 다른,
가속기.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가속공동의 보어직경은, 2cm 이상인,
가속기.
복수의 가속기가 접속된 가속기 시스템으로서,
적어도, 빔발생원으로부터 직류빔의 입력을 받아, 빔을 단열포획하는 기능을 가지는 전단가속기가, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 가속기인,
가속기 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 가속기 전부가, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 가속기인,
가속기 시스템.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
적어도 0.1A의 이온빔을 연속빔으로서 가속하는,
가속기 시스템.
KR1020207022084A 2018-01-22 2018-08-31 가속기 및 가속기 시스템 KR102648177B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-008235 2018-01-22
JP2018008235 2018-01-22
PCT/JP2018/032453 WO2019142389A1 (ja) 2018-01-22 2018-08-31 加速器及び加速器システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200109324A true KR20200109324A (ko) 2020-09-22
KR102648177B1 KR102648177B1 (ko) 2024-03-18

Family

ID=67302048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207022084A KR102648177B1 (ko) 2018-01-22 2018-08-31 가속기 및 가속기 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11432394B2 (ko)
EP (1) EP3745826A4 (ko)
JP (1) JP7318935B2 (ko)
KR (1) KR102648177B1 (ko)
CN (1) CN111630940B (ko)
CA (1) CA3089085A1 (ko)
WO (1) WO2019142389A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102648177B1 (ko) * 2018-01-22 2024-03-18 리켄 가속기 및 가속기 시스템
GB2583378A (en) * 2019-04-26 2020-10-28 Elekta ltd Waveguide for a linear accelerator and method of operating a linear accelerator
US11476084B2 (en) * 2019-09-10 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Apparatus and techniques for ion energy measurement in pulsed ion beams

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01214000A (ja) * 1988-02-23 1989-08-28 Mitsubishi Electric Corp 線形加速器
JPH09260100A (ja) * 1996-03-27 1997-10-03 Nissin Electric Co Ltd 高周波型荷電粒子加速装置
JPH11283797A (ja) 1998-03-27 1999-10-15 Nissin Electric Co Ltd 高周波四重極加速器

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0758639B2 (ja) * 1990-11-30 1995-06-21 株式会社日立製作所 イオンビーム加減速器
JP2935783B2 (ja) * 1993-02-04 1999-08-16 三菱電機株式会社 線形電子加速装置
JPH06349599A (ja) * 1993-06-14 1994-12-22 Mitsubishi Electric Corp 荷電粒子加速器
US5757009A (en) * 1996-12-27 1998-05-26 Northrop Grumman Corporation Charged particle beam expander
US5841237A (en) * 1997-07-14 1998-11-24 Lockheed Martin Energy Research Corporation Production of large resonant plasma volumes in microwave electron cyclotron resonance ion sources
JP2001085198A (ja) * 1999-09-16 2001-03-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 線形加速器、線形加速器の制御方法、及び線形加速器の制御プログラムを記録した記録媒体
US6476399B1 (en) * 2000-09-01 2002-11-05 Axcelis Technologies, Inc. System and method for removing contaminant particles relative to an ion beam
ES2301631T3 (es) * 2001-02-05 2008-07-01 Gesellschaft Fur Schwerionenforschung Mbh Aparato para preaceleracion de haces de iones utilizados en un sistema de aplicacion de haces de iones pesados.
JP3801938B2 (ja) * 2002-03-26 2006-07-26 株式会社日立製作所 粒子線治療システム及び荷電粒子ビーム軌道の調整方法
US7098615B2 (en) * 2002-05-02 2006-08-29 Linac Systems, Llc Radio frequency focused interdigital linear accelerator
US6777893B1 (en) * 2002-05-02 2004-08-17 Linac Systems, Llc Radio frequency focused interdigital linear accelerator
ITMI20022608A1 (it) * 2002-12-09 2004-06-10 Fond Di Adroterapia Oncologic A Tera Linac a tubi di deriva per l'accelerazione di un fascio di ioni.
US20090224700A1 (en) * 2004-01-15 2009-09-10 Yu-Jiuan Chen Beam Transport System and Method for Linear Accelerators
ITCO20050028A1 (it) * 2005-11-11 2007-05-12 Fond Per Adroterapia Oncologica Complesso di acceleratori di protoni in particolare per uso medicale
US7402821B2 (en) * 2006-01-18 2008-07-22 Axcelis Technologies, Inc. Application of digital frequency and phase synthesis for control of electrode voltage phase in a high-energy ion implantation machine, and a means for accurate calibration of electrode voltage phase
US7432516B2 (en) * 2006-01-24 2008-10-07 Brookhaven Science Associates, Llc Rapid cycling medical synchrotron and beam delivery system
US8426833B2 (en) * 2006-05-12 2013-04-23 Brookhaven Science Associates, Llc Gantry for medical particle therapy facility
US20080128641A1 (en) * 2006-11-08 2008-06-05 Silicon Genesis Corporation Apparatus and method for introducing particles using a radio frequency quadrupole linear accelerator for semiconductor materials
US8642978B2 (en) * 2008-05-22 2014-02-04 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy dose distribution method and apparatus
US8624528B2 (en) * 2008-05-22 2014-01-07 Vladimir Balakin Method and apparatus coordinating synchrotron acceleration periods with patient respiration periods
US8373146B2 (en) * 2008-05-22 2013-02-12 Vladimir Balakin RF accelerator method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8907309B2 (en) * 2009-04-17 2014-12-09 Stephen L. Spotts Treatment delivery control system and method of operation thereof
US7898193B2 (en) * 2008-06-04 2011-03-01 Far-Tech, Inc. Slot resonance coupled standing wave linear particle accelerator
US10566169B1 (en) * 2008-06-30 2020-02-18 Nexgen Semi Holding, Inc. Method and device for spatial charged particle bunching
US20100060208A1 (en) * 2008-09-09 2010-03-11 Swenson Donald A Quarter-Wave-Stub Resonant Coupler
US8575868B2 (en) * 2009-04-16 2013-11-05 Lawrence Livermore National Security, Llc Virtual gap dielectric wall accelerator
RU2526026C2 (ru) * 2009-05-15 2014-08-20 АЛЬФА СОРС ЭлЭлСи Устройство, система и способ создания пучков частиц на основе эцр
JP5012963B2 (ja) * 2010-06-14 2012-08-29 トヨタ自動車株式会社 アクチュエータの制御装置
JP5602855B2 (ja) * 2010-07-12 2014-10-08 三菱電機株式会社 ドリフトチューブ線形加速器
US8983017B2 (en) * 2010-08-31 2015-03-17 Texas A&M University System Accelerator driven sub-critical core
US20120086364A1 (en) * 2010-10-06 2012-04-12 Lawrence Livermore National Security, Llc Particle beam coupling system and method
US20120126727A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Hamm Robert W Sub-Nanosecond Beam Pulse Radio Frequency Quadrupole (RFQ) Linear Accelerator System
US8710454B2 (en) * 2011-01-04 2014-04-29 Lawrence Livermore National Security, Llc High gradient lens for charged particle beam
US8933651B2 (en) * 2012-11-16 2015-01-13 Vladimir Balakin Charged particle accelerator magnet apparatus and method of use thereof
EP2948730B1 (en) * 2013-01-24 2019-01-30 Paul Scherrer Institut A method for manufacturing a hall sensor assembly and a hall sensor assembly
CN103167718B (zh) * 2013-02-27 2015-06-10 北京大学 一种单芯棒轮辐式超导加速腔及其制造方法
US9550077B2 (en) * 2013-06-27 2017-01-24 Brookhaven Science Associates, Llc Multi turn beam extraction from synchrotron
SI3180966T1 (sl) * 2014-08-15 2021-12-31 European Organization For Nuclear Research Cern Zasnova visokofrekvenčnega kompaktnega nizkoenergijskega linearnega pospeševalnika
US10586678B2 (en) * 2015-01-12 2020-03-10 The Regents Of The University Of California Left-right canted-cosine-theta magnets
JP6106892B2 (ja) * 2015-03-20 2017-04-05 株式会社東芝 放射性廃棄物の処理方法
US20190043631A1 (en) * 2016-02-03 2019-02-07 Riken Method for preparing radioactive substance through muon irradiation, and substance prepared using said method
US9629230B1 (en) * 2016-02-24 2017-04-18 Jefferson Science Associates, Llc RF kicker cavity to increase control in common transport lines
CN109923946B (zh) * 2017-03-24 2021-06-04 株式会社日立制作所 圆形加速器
DE102017205485A1 (de) * 2017-03-31 2018-10-04 Bruker Biospin Gmbh Permanentmagnetanordnung für MR-Apparaturen mit axial und lateral verschiebbaren, drehbar gelagerten Ringbaugruppen
US10362666B2 (en) * 2017-05-25 2019-07-23 Uchicago Argonne, Llc Compac carbon ion LINAC
US10609806B2 (en) * 2017-07-21 2020-03-31 Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh Energy modulation of a cyclotron beam
US10245448B2 (en) * 2017-07-21 2019-04-02 Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh Particle beam monitoring systems and methods
GB201713889D0 (en) 2017-08-29 2017-10-11 Alceli Ltd Linear accelerating structure for charged hadrons
KR102648177B1 (ko) * 2018-01-22 2024-03-18 리켄 가속기 및 가속기 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01214000A (ja) * 1988-02-23 1989-08-28 Mitsubishi Electric Corp 線形加速器
JPH09260100A (ja) * 1996-03-27 1997-10-03 Nissin Electric Co Ltd 高周波型荷電粒子加速装置
JPH11283797A (ja) 1998-03-27 1999-10-15 Nissin Electric Co Ltd 高周波四重極加速器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
학술발표 ‘HIGH-INTENSITY PROTON SC LINAC USING SPOKE CAVITIES’, Proceedings of EPAC 2002, Paris, France, pp. 1010 - 1012 (2002. 12. 31.)* *
학술발표 ‘九州大?FFAG 加速器における速い繰り返し運?に向けたビ?ム捕獲法に?する?究’, Proceeding of the 10th annual meeting of particle accelerator society of japan, Nagoya, Japan, pp. 452 - 455 (2013. 08. 05.)* *

Also Published As

Publication number Publication date
US11432394B2 (en) 2022-08-30
EP3745826A1 (en) 2020-12-02
JPWO2019142389A1 (ja) 2021-01-07
CA3089085A1 (en) 2019-07-25
CN111630940A (zh) 2020-09-04
KR102648177B1 (ko) 2024-03-18
US20210076482A1 (en) 2021-03-11
EP3745826A4 (en) 2021-10-20
CN111630940B (zh) 2023-10-17
WO2019142389A1 (ja) 2019-07-25
JP7318935B2 (ja) 2023-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Joshi et al. Plasma wakefield acceleration experiments at FACET II
JP3896420B2 (ja) 全種イオン加速器及びその制御方法
Zhou et al. High efficiency uniform wakefield acceleration of a positron beam using stable asymmetric mode in a hollow channel plasma
Doss et al. Laser-ionized, beam-driven, underdense, passive thin plasma lens
KR102648177B1 (ko) 가속기 및 가속기 시스템
Takayama et al. Racetrack-shape fixed field induction accelerator for giant cluster ions
Ding et al. Simulation study of a photo-injector for brightness improvement in Thomson scattering X-ray source via ballistic bunching
Yang et al. Electromagnetic design and beam dynamics simulation of a new superconducting accelerating structure for extremely low β protons
US3634704A (en) Apparatus for the production of highly stripped ions
Dolgashev et al. RF breakdown in normal conducting single-cell structures
JP2001085198A (ja) 線形加速器、線形加速器の制御方法、及び線形加速器の制御プログラムを記録した記録媒体
Riege Neutralization principles for the extraction and transport of ion beams
Amorim et al. Shaping trailing beams for beam loading via beam-induced-ionization injection at FACET
Wuensch Advances in high-gradient accelerating structures and in the understanding gradient limits
Alesini Linear accelerators
Benjamin et al. Injecting RHIC from the brookhaven Tandem van de Graaff
Taufik et al. Beam dynamics of the racetrack-shape fixed field induction accelerator
Wittig Start-to-end simulations of hybrid laser-and beam-driven plasma wakefield acceleration and free electron lasers
Pozdeyev et al. Status of the FRIB front end
Dolbilov Electrodynamic structure of two-beam induction accelerator
Takeuchi Development of a muon linac for the J-PARC Muon g− 2/EDM experiment
Takayama Induction synchrotron experiment in the KEK PS
Takayama et al. Experimental demonstration of the KEK induction synchrotron
Ishibashi et al. Design of two-beam-type IH-RFQ linac
Lee Beam dynamics for induction accelerators

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant