(57)【要約】【課題】複数の高周波加速空洞共振器を組み合わせて線形型の高周波加速器を構成する場合に、１台の高周波電源から個々に異なる所定の加速電界を供給でき、かつ従来に比べて加速電圧や加速位相の調整を極めて容易に行えるようにする。【解決手段】本発明の高周波加速器は、複数の高周波加速空洞共振器２，３を有し、各高周波加速空洞共振器２，３間が高周波同軸伝送路としての同軸管空洞７で結合され、この同軸管空洞７の両端部には同軸管空洞７を構成する外導体１１と内導体１２を接続するループ１４が形成され、複数の高周波加速空洞共振器２，３と同軸管空洞７とは、その共振周波数が略同一で、かつ、同軸管空洞７の空洞長が共振波長の（１／２）・Ｎ倍（Ｎは自然数）でないように設定されている。【選択図】図１
2010027529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の高周波加速空洞共振器を有する高周波加速器において、
上記各高周波加速空洞共振器は、外導体と内導体で構成された高周波同軸伝送路で相互に結合され、上記高周波同軸伝送路は、その両端部に上記外導体と内導体とを接続するループが形成され、上記複数の高周波加速空洞共振器と上記高周波同軸伝送路とは、その共振周波数が略同一で、かつ、上記高周波同軸伝送路の空洞長は、共振波長の（１／２）・Ｎ倍（Ｎは自然数）とは異なる長さに設定されていることを特徴とする高周波加速器。
【請求項２】
上記ループは、平面上に形成されたものであり、上記ループで囲まれた上記平面と上記高周波加速空洞共振器内の磁束方向とのなす角度、および高周波同軸伝送路の軸方向長さの少なくとも一方が可変に構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の高周波加速器。
【請求項３】
上記ループにより囲まれた上記平面と上記高周波加速空洞共振器内の磁束方向とのなす角度を計測する回転角度計測手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波加速器。
【請求項４】
上記高周波同軸伝送路の各端部には、リングの内径が内導体の外径より大きいリング状の端板が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高周波加速器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子を高エネルギーまで加速する線形型の高周波加速器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高周波加速器で荷電粒子を効率良く加速させるためには、荷電粒子が加速ギャップを通過するときのタイミングと高周波電界の位相を調整する必要があると共に、加速電界の電界強度も所定の大きさにする必要がある。さらに、複数の高周波加速空洞共振器（以下、単に空洞共振器という）を組み合わせて線形型の高周波加速器を構成する場合には、各々の加速位相と加速電界強度とを調整する必要がある。
【０００３】
そこで、従来の線形型の高周波加速器は、個々の空洞共振器毎に高周波電源を接続し、個々の高周波電源で高周波電界の強度と、高周波電源間の位相を調整することにより実現している。例えば、下記の非特許文献１に記載の従来技術では、高周波加速器として、ＲＦＱ空洞共振器とＡＰＦ−ＩＨ空洞共振器との２つの空洞共振器から構成し、それぞれの空洞共振器毎に高周波電界を励起するために高周波電源を設置し、それぞれ高周波伝送管（同軸管）を通して各空洞共振器にパワーを供給している。
【０００４】
また、複数の空洞共振器を組み合わせて高周波加速器を構成する場合には、結合係数も重要である。すなわち、結合係数が小さいと、空洞共振器間の伝播速度が遅くなり、各空洞共振器にパワーを供給する高周波伝送管（同軸管）に大きな電圧が立ち放電する可能性がある。逆に、結合係数が大きすぎると、空洞共振器全体で見たＱ値が下がってしまうので、高周波電源に必要となされるパワーが大きくなる。
【０００５】
そのため、例えば下記の非特許文献２記載の従来技術では、個々の空洞共振器をスロット結合（空洞共振器に穴をあけそこからの磁界の漏れにより２つの空洞を結合）していた。この場合、結合係数の調整は、スロットの穴のサイズを微妙に後加工して調整することにより実施している。
【０００６】
【非特許文献１】Y．Iwata，et．al．，Alternating−phase  focused  IH−DTL  for  an  injector  of  heavy−ion  medical  accelerators，Nuclear  Instruments  ＆  Methods  in  Physics  Research  A，569，(2006)，p685−696．
【非特許文献２】青、他、J-PARC  ACS用ブリッジカプラの開発、第２８回リニアック技術研究会、(2003).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
荷電粒子を加速すると運動エネルギーが荷電粒子に与えられる、いわゆるビームローディングが生じるが、そのエネルギーも高周波電源から供給する必要があり、荷電粒子を加速しないときより大きなパワーを必要とする。ビームローディングの位相と高周波電源の位相は異なるので、荷電粒子を加速するときには加速しないときと異なる電源位相にする必要がある。そのため、非特許文献１の従来技術では、空洞共振器毎に高周波電界を励起するために高周波電源を設置し、個々の高周波電源で高周波電界の強度と、高周波電源間の位相を調整することにより、各々の加速位相と加速電界強度とを調整しているため、複雑な制御が必要となる。
【０００８】
また、上記の非特許文献２に記載の従来技術において、結合係数の調整は、スロットの穴のサイズを微妙に後加工して調整して実施している。この場合、スロット穴の部分の空洞は非常に複雑な構成をしており、結合係数の調整には多大な手間を要していた。また、個々の加速空洞共振器は同じ特性の空洞共振器であり、互いに異なる特性をもつ加速空洞共振器には適用し難いという問題がある。
【０００９】
これらのことから、従来の高周波加速器は、以下のような課題がある。すなわち、（１）互いに異なる特性を持つ複数の空洞共振器に対して１台の高周波電源から個々に異なる所定の加速電界を供給することが難しい。（２）複数の空洞共振器間の加速位相を調整するために複雑な制御が必要である。（３）複数の空洞共振器間の加速電圧を調整するために複雑な制御が必要である。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、複数の高周波加速空洞共振器を組み合わせて線形型の高周波加速器を構成する場合において、１台の高周波電源から個々に異なる所定の加速電界を供給することができ、しかも、従来に比べて加速電圧や加速位相の調整を極めて容易に行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明では、複数の空洞共振器を有する高周波加速器において、上記各高周波加速空洞共振器は、外導体と内導体で構成された高周波同軸伝送路で相互に結合され、上記高周波同軸伝送路は、その両端部に上記外導体と内導体を接続するループが形成され、上記複数の高周波加速空洞共振器と上記高周波同軸伝送路とは、その共振周波数が略同一で、かつ、上記高周波同軸伝送路の空洞長は、共振波長の（１／２）・Ｎ倍（Ｎは自然数）とは異なる長さに設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、異なる特性を持つ複数の高周波加速空洞共振器に対して、１台の高周波電源から個々に異なる所定の加速電界を供給することができる。また、複数の高周波加速空洞共振器間の加速位相が自動的に調整されるため、特別の手段を設けて位相調整をすることが不要である。これにより、複数の高周波加速空洞共振器間の加速電圧を調整するための複雑な制御が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における高周波加速器の構成図、図２は図１の符合Ｐで示す部分を拡大して示す断面図、図３は図２の部分を空洞共振器の空洞内部側から見た平面図である。
【００１４】
この実施の形態１の高周波加速器は、線形加速器、特にはＨモード型加速器であって、イオン源１と前後２段の高周波加速空洞共振器（以下、単に空洞共振器という）２，３が直線状に配置され、これらが真空ダクト４を介して互いに順次接続されている。また、前段の空洞共振器２には、１台の高周波電源５が同軸管からなる高周波伝送管６を介して接続されている。さらに、この実施の形態１の特徴として、前後の空洞共振器２，３間は高周波同軸伝送路としての同軸管空洞７により結合されている。
【００１５】
そして、イオン源１で発生した荷電粒子は、真空ダクト４の中を輸送され、前段の空洞共振器２、および後段の空洞共振器３を経由して加速される。また、前段の空洞共振器２と、後段の空洞共振器３に発生される高周波電界は、高周波電源５、高周波伝送管６、および同軸管空洞７により供給される。
【００１６】
なお、前後の空洞共振器２，３の種類には格別な制約はなく、例えば、ＲＦＱ加速空洞共振器とＡＰＦ−ＩＨ加速空洞共振器との組み合わせなど、互いに異なる種類のものであってもよく、また、２つのＲＦＱ加速器、あるいは２つのＡＰＦ−ＩＨ加速器など同じ種類のものを組み合わせたものであってもよい。また、高周波伝送管６は、高周波の電界を伝送する働きをもつのみであるが、同軸管空洞７は、高周波同軸伝送路としての機能のみならず、数１００から数１０００の共振の鋭さ（以下、Ｑ値という）を持つ空洞共振器としての機能を有している。なお、Ｑ値の調整については後述する。
【００１７】
上記の同軸管空洞７は、前後の各空洞共振器２，３の空洞軸方向Ｚに沿って延びる長尺の横長部７ａと、この横長部７ａの両端部に設けられて各空洞共振器２，３に挿着された接続部７ｂとを有する。そして、各接続部７ｂは、横長部７ａに対して回転フランジ等を介して接続されることにより、それぞれ軸心を中心にして回転可能に構成されており、これによって、各接続部７ｂは、前後の各空洞共振器２，３の空洞軸方向Ｚに対して、後述するループ１４の角度Φが変更できるようになっている。そして、この角度Φを変更することによりループ１４内を通過する磁束量が変化し、これに伴って結合係数κが変化するので、このことを利用して結合係数κを調整する。
【００１８】
さらに、各接続部７ｂは、横長部７ａに対して例えばスプライン嵌合等によって軸方向に沿ってスライド可能に接続されており、これによって同軸管空洞７の全体の空洞長を可変できる構成となっている。そして、後述するように同軸管空洞７の空洞長を変化させることにより、共振周波数を調整する。
【００１９】
上記の同軸管空洞７の横長部７ａと接続部７ｂとは、共に外導体１１と内導体１２を備え、外導体１１と内導体１２との間には高周波の電界が励起される。また、各接続部７ｂには、導電性材料からなるリング状の端板１３、および導電性材料からなる略Ｌ字状のループ１４が設けられている。そして、ループ１４は、その一端側が内導体１２に、他端側が端板１３にそれぞれ接続されている。
【００２０】
なお、端板１３は、図では端部にエッジがあるが、高周波の高電界がかかるので、実際にはエッジがなくなるように円弧状に形成されている。また、ループ１４は、一端側が接続部７ｂを構成する内導体１２の端面のどこかに接続されていればよく、また、ループ１４の他端側は、端板１３のいずれの位置に接続されていても良い。ループ１４の接続位置は、結合係数の最大値をどのように設定するかによって任意に可変することができる。
【００２１】
また、この実施の形態１において、ループ１４は棒状をしていて、その断面形状は四角形であるが、これに限らず円径であっても良い。さらに、図４に示すように、ループ１４は内導体１２から外導体１１に向けて滑らかに末広がりとなる略扇形の形状とすることも可能である。このようにすれば、高周波電界が各空洞共振器２，３内に励起しているときのループ１４を流れる電流が局部的に集中することによる抵抗の増大を防止することができ、電流損失が大きくなるのを回避して、大きなＱ値を持つ同軸管空洞７を実現することができるので好ましい。
【００２２】
また、この実施の形態１の各空洞共振器２，３には、ループ１４により囲まれた位置にある平面Ｓｒが空洞共振器２，３内の磁束方向となす角度Φ（本例では、各空洞共振器２，３の空洞軸方向Ｚとなす角度）を計測する回転角度計測手段１５が設けられている。
【００２３】
この回転角度計測手段１５は、例えば同軸管空洞７の各接続部７ｂの外導体１１の外周面に図示しない角度測定用の目盛りを形成する一方、前後の空洞共振器２，３の各周壁の一部に目盛りに対向させて突起部１６を設け、この突起部１６を基準として目盛りを目視で読み取ることで、接続部７ｂの回転角度Φを計測してループ１４の角度調整が可能な構成となっている。なお、回転角度計測手段１５としては、本例のような構成に限らず、角度検出センサによって角度検出を行うようなものであってもよい。
【００２４】
次に、上記のループ１４の角度Φによって同軸管空洞７の前後の空洞共振器２，３との結合係数が変化し、また、端板１３の占める割合によってＱ値が変化し、さらに、同軸管空洞７の空洞長によって共振周波数が変化するので、これによって結合係数、Ｑ値、共振周波数をそれぞれ調整するようにしている。このことについて、以下、さらに詳しく説明する。
【００２５】
図５はループ１４の角度Φを変化させた場合の結合係数κの変化を示す特性図である。ここにループ１４の角度Φは、前述のように、ループ１４により囲まれた位置にある平面Ｓｒが空洞共振器２，３内の磁束方向となす角度Φ（本例では、各空洞共振器２，３の空洞軸方向Ｚとなす角度）のことである。そして、平面Ｓｒが各空洞共振器２，３内の磁束方向Ｚと直交している状態、すなわち、平面Ｓｒの法線方向が粒子線の加速方向Ｚと一致している場合を“０度”としている。その際、空洞共振器２，３はＴＥモードの高周波電磁界が加速空洞内に励起している。
【００２６】
図５から分かるように、ループ１４が回転されてその平面Ｓｒを横切る磁束が増加すると、これに伴い結合係数の最大値が増大する。結合係数はループ１４に鎖交する磁束量に依存するので、磁束の方向に対してループ１４を回転させることで鎖交する磁束量を変化させ、これにより結合係数を調整することができる。その際、回転角度計測手段１５を利用してループ１４の回転角度Φを計測することにより、結合係数の調整度合いを容易に判断することができる。
【００２７】
なお、結合係数は、概０．５％から３％程度が望ましい。結合係数が小さいと、空洞共振器２，３間の伝播速度が遅くなり、高周波伝送管６に大きな電圧が立ち放電する可能性がある。また、逆に結合係数が大きすぎると３つの空洞共振器２，３，７全体で見たＱ値が下がってしまうので、高周波電源５の必要パワーが大きくなる。また、結合係数を調整するための回転角度Φの調整代は、＋／−両方にとるので、回転角度Φの初期設定値は、結合係数の最大値近傍に対応した角度ではなく、それよりも小さな結合係数に対応した角度にしておく。例えば、図５のκａ、Φａが初期設定値の例である。
【００２８】
このように、この実施の形態１において、前後の空洞共振器２，３を結合する同軸管空洞７は非常に簡単な構成であり、かつ、その同軸管空洞７の各接続部７ｂの先端にループ１４をつけそのループ１４を回転することで容易に各空洞共振器２，３との結合係数を独立に調整することができる。よって、個々の空洞共振器２，３が異なるパラメータを持つ場合でも容易に結合係数を調整することができる。そして、結合係数を調整することにより、個々の空洞共振器２，３の加速電界強度の調整を容易に実現することができる。
【００２９】
図６は、同軸管空洞７の両端の各接続部７ｂに設けられたリング状の端板１３が同軸管空洞７の端面に占める割合を変化させた場合のＱ値の変化を示す特性図である。ここに、符合ｒは内導体１２の内径、Ｒは外導体１１の内径、ａは端板１３の内周壁から外導体１１の内周壁までの距離である。
【００３０】
図６から分かるように、端板１３の占める割合を大きくすると、これに伴ってＱ値も増加する。したがって、同軸管空洞７の各接続部７ｂの端部にリング状の端板１３を設けてその面積割合を調整することにより、同軸管空洞７のＱ値を調整することができる。例えば、空洞共振器２，３の要求特性に応じて、Ｑ値が数１００から数１０００程度の値を持つように調整される。
【００３１】
次に、同軸管空洞７の長さと共振周波数、およびそれに伴う前後の空洞共振器２，３の加速位相の関係について説明する。
【００３２】
複数の空洞共振器２，３が存在する場合には、各々の加速位相と加速電界強度を調整する必要がある。そのため、従来技術では、背景技術の欄で既に説明したように、各々の空洞共振器毎に高周波電源５を接続し、個々の高周波電源５で高周波電界の強度と、高周波電源５間の位相を調整することで実現していた。
【００３３】
これに対して、この実施の形態１では、同軸管空洞７の軸方向長さと、ループ１４の角度とを変化させることにより、前後の空洞共振器２，３と同軸管空洞７の共振周波数を調整し、これによって加速位相が自動的に所期の値にロックされるようにしたものである。
【００３４】
すなわち、この実施の形態１において、複数の空洞共振器２，３と同軸管空洞７とは、その共振周波数が略同一であるが、同軸管空洞７の軸方向の長さは、共振波長の（１／２）・Ｎ倍（Ｎは自然数）でないように設定されている。
【００３５】
同軸管空洞７の軸方向の長さを前後の空洞共振器２，３の共振波長λの（１／２）・Ｎ倍（Ｎは自然数）に設定して、前後の空洞共振器２，３間にループ１４を接続した場合、インダクタンス成分が空洞端部に生じるので、共振周波数がずれる。これを補正するためには、通常、同軸管空洞７の中にインダクタンスやキャパシタンスを変化させるチューナを設けるような工夫をするが、この実施の形態１では、構成を簡素化するために、同軸管空洞７の空洞長が共振波長の（１／２）・Ｎ倍（Ｎは自然数）ではないようにし、その長さを調整することで、結果的にループ１４を接続した場合のインダクタンス等の変化に伴う共振周波数のずれを補正し、同軸管空洞７が空洞共振器と略同じ共振周波数になるようにしている。
【００３６】
図７に同軸管空洞７の共振周波数の調整方法の具体例を示す。
前段の空洞共振器２の出口から後段の空洞共振器３の入口までの距離Ｄは、各空洞共振器２，３の加速位相から決まる（この実施の形態１の場合には、荷電粒子が高周波電界の位相がπ＋２ｎπ（ｎは整数）の間に進む長さとなる）ので、同軸管空洞７の横長部７ａにおける水平方向の長さＬ１変更することはできない。そこで、この実施の形態１では、同軸管空洞７の各空洞共振器２，３内の表面と直交する軸方向の長さＬ２を調整するようにしている。
【００３７】
次に、本発明の物理的仕組みに関してさらに説明する。
複数の空洞共振器が電磁気的に結合している場合には、各々の空洞共振器が結合した特性を示すようになる。この実施の形態１の場合には、前段の空洞共振器２、後段の空洞共振器３、および同軸管空洞７を互いに電磁気的に結合させる。その時、空洞共振器２，３の基本モードの加速周波数（共振周波数）と同軸管空洞７の最低次数の共振周波数は各々独立に存在する共振周波数からずれ、ある３種類の共振周波数となる。具体的には、０モード、π／２モード、πモードの３種類である。この内、π／２モードの共振周波数の場合、前段の空洞共振器２と後段の空洞共振器３との間の加速位相がちょうどπだけずれ、かつ、同軸管空洞７の加速電界がほぼ“０”になる。
【００３８】
また、前段の空洞共振器２と同軸管空洞７の結合係数をＫ１、後段の空洞共振器３と同軸管空洞７の結合係数をＫ２とすると、前段の空洞共振器２の加速電界Ｅ１と後段の空洞共振器３の加速電界Ｅ２の比Ｅ２／Ｅ１は、Ｅ２／Ｅ１＝√（Ｋ１／Ｋ２）となる。この加速位相のロック現象（加速位相がちょうどπだけずれる現象をロック現象と称する）は、ビームローディングがある場合でも変化しない。よって、結合係数Ｋ１とＫ２が一定の場合には、空洞への投入パワーを上げていけば、加速位相と加速電界の双方が所定の値となり、制御なしに複数の空洞共振器２，３を用いて安定加速を実現することができる。
【００３９】
図８および図９は、前後２つの空洞共振器２，３を用いて高周波加速電界を励起させる場合の構成例である。なお、図９（ａ）は図８の前段の空洞共振器２を空洞内部側から見た平面図、図９（ｂ）は図８の後段の空洞共振器３を空洞内部側から見た平面図である。
【００４０】
ここに、符合Ｚａは前段の空洞共振器２の高周波磁場の方向、Ｚｂは後段の空洞共振器３の高周波磁場の方向、Ｚｃは荷電粒子が進む方向である。また、符合Ｉａは同軸管空洞７の前段側に設けられたループ１４に流れる電流の方向、符合Ｉｂは同軸管空洞７の後段側に設けられたループ１４に流れる電流の方向である。
【００４１】
この実施の形態１では、前段の空洞共振器２の高周波磁場の方向Ｚａと、後段の空洞共振器３の高周波磁場の方向Ｚｂとが逆方向で、同軸管空洞７の最低次数の高周波共振モードが（１／２）・Ｎ（ただし、Ｎは奇数）となっている場合である。このため、同軸管空洞７の前段側に設けられたループ１４には、外導体１１から内導体１２に向けて電流Ｉａが流れ、同軸管空洞７の後段側に設けられたループ１４には、内導体１２から外導体１１に向けて電流Ｉｂが流れる。
【００４２】
このような構成にしておけば、前段の空洞共振器２と後段の空洞共振器３との位相が正確にπだけずれた高周波電界を励起することができ、かつ、荷電粒子ビームが各空洞共振器２，３の加速空洞内の高周波電界のパワーを自己の運動エネルギーに変えるビームローディングの際にも２つの空洞共振器２，３間の加速位相がずれることはない。但し、同軸管空洞７の空洞のQ値は１００以上あることが必要である。
【００４３】
以上のように、この実施の形態１では、空洞共振器２，３間を同軸管空洞７で結合し、同軸管空洞７の両端部に外導体１１と内導体１２を接続するループ１４を形成し、かつ、同軸管空洞７の空洞長が空洞共振器２，３の共振波長の（１／２）・Ｎ倍（Ｎは自然数）でないように設定しているので、複数の加速空洞共振器２，３が異なる特性を持つ場合でも、１台の高周波電源５から個々に異なる所定の加速電界を供給することができるとともに、複数の空洞共振器２，３間の加速位相の調整をすることが不要となる。このため、複数の空洞共振器２，３間の加速電圧を調整するための複雑な制御が不要となり、しかも、簡単な構成によって空洞共振器２，３間を電磁気的に結合することができる。
【００４４】
実施の形態２．
図１０および図１１は、前後２つの空洞共振器を用いて高周波加速電界を励起させる場合の構成例である。なお、図１１（ａ）は図１０の前段の空洞共振器を空洞内部側から見た平面図、図１１（ｂ）は図１０の後段の空洞共振器を空洞内部側から見た平面図である。
【００４５】
ここに、符合Ｚａは前段の空洞共振器２の高周波磁場の方向、Ｚｂは後段の空洞共振器３の高周波磁場の方向、Ｚｃは荷電粒子が進む方向である。また、符合Ｉａは同軸管空洞７の前段側に設けられたループ１４に流れる電流の方向、符合Ｉｂは同軸管空洞７の後段側に設けられたループ１４に流れる電流の方向である。
【００４６】
この実施の形態２では、前段の空洞共振器２の高周波磁場の方向Ｚａと、後段の空洞共振器３の高周波磁場の方向Ｚｂとが同じ方向で、同軸管空洞７の最低次数の高周波共振モードが（１／２）・Ｎ（ただし、Ｎは偶数）となっている場合である。このため、同軸管空洞７の前段側と後段側に設けられた各ループ１４には、外導体１１から内導体１２に向けてそれぞれ電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。
【００４７】
このような構成にしておけば、前段の空洞共振器２と後段の空洞共振器３との加速位相が同じ高周波電界を立てることができ、かつ、ビームローディングがあっても２つの空洞共振器間の加速位相がずれることはない。
その他の作用、効果は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４８】
実施の形態３．
上記の実施の形態１，２に記載した高周波加速器はＨモード型加速器であり、このＨモード型加速器においては、各空洞共振器２，３に生じる磁束は空洞軸方向に形成されるので、ループ１４により囲まれた位置にある平面Ｓｒが空洞共振器２，３内の磁束方向Ｚと直交しているときを“０度”と定義している。
【００４９】
これに対して、アルバレ型加速器の場合には、空洞共振器２，３の空洞軸周りを周回する方向に磁束が形成される。したがって、この構成の場合には、ループ１４により囲まれた位置にある平面Ｓｒが各空洞共振器２，３内の磁束方向Ｚと一致している状態のとき、すなわち、平面Ｓｒの法線方向が粒子線の加速方向Ｚと直交している状態が、図５における回転角度Φが“０度”のときである。
【００５０】
このように、図５における回転角度Φにおいて、基準となる“０度”をどこにとるかは、高周波加速器の種類によって異なっており、いずれの場合についても上記の説明はそのまま成立し、実施の形態１，２で説明した事項は適用可能である。
その他の作用、効果は、実施の形態１，２の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５１】
本発明は上記の実施の形態１〜３の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において各種の変形を加えることができる。例えば、各実施の形態１，２では前後２段にわたって空洞共振器２，３を設けているが、さらに３段以上に空洞共振器を設けた高周波加速器についても本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１における高周波加速器の構成図である。
【図２】図１の符合Ｐで示す部分を拡大して示す断面図である。
【図３】図２の部分を高周波加速空洞共振器の空洞内部側から見た平面図である。
【図４】ループの変形例を示す平面図である。
【図５】ループの角度Φを変化させた場合の結合係数κの変化を示す特性図である。
【図６】同軸管空洞の両端の各接続部に設けられたリング状の端板が同軸管空洞の端面に占める割合を変化させた場合のＱ値の変化を示す特性図である。
【図７】同軸管空洞の共振周波数の調整方法の具体例を示す説明図である。
【図８】前後２つの高周波加速空洞共振器を用いて高周波加速電界を励起させる場合の構成例を示す説明図である。
【図９】図８の同軸管空洞の各端部を高周波加速空洞共振器の空洞内部側から見た平面図である。
【図１０】実施の形態２において、前後２つの高周波加速空洞共振器を用いて高周波加速電界を励起させる場合の構成例を示す説明図である。
【図１１】図１０の同軸管空洞の各端部を高周波加速空洞共振器の空洞内部側から見た平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
２  高周波加速空洞共振器（空洞共振器）、７  同軸管空洞（高周波同軸伝送路）、
１１  外導体、１２  内導体、１３  端板、１４  ループ、１５  回転角度計測手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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