(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料からなる短管と加速電極とを軸線方向に沿って交互に並べて配置して相互に接合してなる加速管と、前記加速管の一連の加速電極相互間にそれぞれ接続された一連の電圧分担用抵抗を直列に接続して構成した分圧回路とを備え、前記分圧回路により分圧された加速電圧が隣り合う加速電極間に印加される粒子加速器において、
前記一連の電圧分担用抵抗相互間に介在して隣り合う電圧分担用抵抗を相互に接触させないように隔離する絶縁材料製のセパレータが、前記加速管の一連の加速電極のそれぞれに対して個別に設けられて、各加速電極に対して設けられたセパレータが対応する加速電極に対して固定されていることを特徴とする粒子加速器。
【請求項２】
前記各加速電極に対応するセパレータは、各加速電極を外側から取り囲むように配置されたシールド環に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の粒子加速器。
【請求項３】
前記加速管の軸線方向に測った前記セパレータの寸法が前記加速電極相互間の間隔よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の粒子加速器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオンや電子等の粒子を加速する粒子加速器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イオンや電子等の粒子を加速する静電形の加速器は、絶縁材料からなる短管と加速電極とを軸線方向に沿って交互に並べて接合してなる加速管と、該加速管の一連の加速電極相互間にそれぞれ接続された一連の電圧分担用抵抗を直列に接続して構成した分圧回路とを備えていて、分圧回路により分圧された加速電圧を隣り合う加速電極間に印加して、粒子を加速するようになっている。
【０００３】
図３及び図４は従来の加速器の一部を示したもので、図３において１，１，…は石英等の絶縁材料からなっていて中心軸線を一致させた状態で並べて配置された多数の円筒状の短管、２，２，…は一連の短管１，１，…相互間に介在するように配置された加速電極であり、短管１，１，…と加速電極２，２，…が相互に接合されて加速管３が構成されている。
【０００４】
加速電極２，２，…は、円板状に形成されていて、それぞれの中心部には互いに整合するビーム透過孔２ａ，２ａ，…が形成されている。各加速電極２は、その外周部を短管１，１，…の外周面よりも外側に僅かに突出させた状態で設けられて隣接する短管に接着されている。加速電極２，２，…をそれぞれ外側から囲むようにシールド環４，４，…が配置され、各シールド環４が対応する電極２に電気的及び機械的に接続されている。
【０００５】
５，５，…は加速管３の下部の外側に配置されて一連の加速電極２，２，…相互間にそれぞれ接続された一連の電圧分担用抵抗で、これらの電圧分担用抵抗５，５，…は互いに直列に接続されている。
【０００６】
電圧分担用抵抗５は、例えば、図４に示すように、対の抵抗素子５ａ，５ａを並列に接続したものからなる抵抗体５Ａを複数個直列に接続したものからなっていて、隣り合う加速電極２，２にそれぞれ対応するシールド環４，４の外周部に固定された端子金具６，６に、各電圧分担用抵抗５が接続されている。
【０００７】
加速管３の下方には、該加速管の軸線方向に沿って伸びる帯板状の絶縁板７が配置され、該絶縁板の加速管３側の面に一連のピン８，８，…が固定されている。絶縁板７及びピン８，８，…はアクリル樹脂等の絶縁性の樹脂からなっていて、ピン８，８，…が一連の電圧分担用抵抗５，５，…相互間に挿入されている。ピン８，８，…が電圧分担用抵抗５，５，…相互間に介在することにより、電圧分担用抵抗５，５どうしが相互に接触して絶縁破壊が生じるのが防止されている。
【０００８】
電圧分担用抵抗５，５，…が直列に接続されることにより分圧回路が構成され、加速管の両端に印加された加速電圧が該分圧回路により分圧されて隣接する加速電極間に電圧が印加される。
【０００９】
加速される粒子は、加速管３の一端側から加速電極２，２，…の中心部の透過孔２ａ，２ａ，…内に入射させられる。加速管３内に入射した粒子は、加速電極２，２，…相互間に形成された電界により多段階に加速されて、加速管３の他端側に向けて加速される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図３及び図４に示した加速器では、絶縁板７が加速管３と平行に配置されていたため、絶縁板７の沿面に電位差が生じ、絶縁破壊が生じるおそれがあった。
【００１１】
また従来の加速器では、絶縁板７の電位が加速電極の電位に固定されていなかったため、電圧分担用抵抗の近傍の電界が乱れて、絶縁破壊が生じやすいという問題があった。
【００１２】
更に従来の加速器では、加速管側で放電が生じたときに、絶縁板７の帯電により電圧分担用抵抗と絶縁板との間に生じる電位差が大きくなるため、絶縁破壊が生じやすいという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、電圧分担用抵抗の近傍で絶縁破壊が生じるのを防止できるようにした粒子加速器に関するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁材料からなる短管と加速電極とを軸線方向に沿って交互に並べて配置して相互に接合してなる加速管と、該加速管の一連の加速電極相互間にそれぞれ接続された一連の電圧分担用抵抗を直列に接続して構成した分圧回路とを備えて、分圧回路により分圧された加速電圧が隣り合う加速電極間に印加される粒子加速器に係わるものである。
【００１５】
本発明においては、一連の電圧分担用抵抗相互間に介在して隣り合う電圧分担用抵抗を相互に接触させないように隔離する絶縁材料製のセパレータが、加速管の一連の加速電極のそれぞれに対して個別に設けられ、各加速電極に対して設けられたセパレータが対応する加速電極に対して固定される。
【００１６】
各加速電極に対応するセパレータは、各加速電極を外側から取り囲むように配置されたシールド環に固定するのが好ましい。
【００１７】
上記のように構成すると、電圧分担用抵抗の近傍に大きな電位差が生じる沿面を生じさせないようにすることができ、また各セパレータの電位を対応する加速電極の電位に固定してセパレータ近傍及び電圧分担用抵抗の近傍の電界を安定にすることができるため、電圧分担用抵抗の近傍で絶縁破壊が生じるおそれをなくすことができる。
【００１８】
上記セパレータの側面が電位差を有する沿面とならないようにするため、加速管の軸線方向に測ったセパレータの寸法を加速電極相互間の間隔よりも小さく設定するのが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２はそれぞれ、本発明に係わる粒子加速器の構成例を示した要部の側面図及び横断面図である。図１において、１，１，…は石英等の絶縁材料により形成されて、軸線方向に並べて配置された多数の短管、２，２，…は多数の加速電極で、短管１と加速電極２とが軸線方向に沿って交互に並べて配置されて相互に接合されることにより加速管３が構成されている。
【００２０】
軸線方向に並ぶ加速電極２，２，…は、それぞれ円板状に形成されていて、それぞれの中心部にはビーム透過孔２ａが形成され、外周部には４つの突起２ｂが等角度間隔で形成されている。各加速電極２は、その外周部を隣接する短管１の外周面よりも外側に僅かに突出させた状態で設けられて隣接する短管に接着により接合されている。
【００２１】
各加速電極２にはシールド環４が取り付けられている。各シールド環は、対応する加速管２を外側から取り囲むように配置されて両端がネジ１１，１１により締結された円弧状の半割部材４ａ，４ｂからなっていて、両半割部材４ａ，４ｂがそれぞれ対応する加速管２の外周の突起２ｂ，２ｂに当接させられた状態で、シールド環４と加速電極２とが対応する加速電極２に電気的及び機械的に接続されている。
【００２２】
５，５，…は加速管３の下部の外側に配置されて一連の加速電極２，２，…相互間にそれぞれ接続された一連の電圧分担用抵抗で、これらの電圧分担用抵抗５，５，…が直列に接続されて分圧回路が構成されている。
【００２３】
図２に示したように、各電圧分担用抵抗５は、対の抵抗素子５ａ，５ａを並列に接続したものからなる抵抗体５Ａを複数個直列に接続したものからなっていて、加速管３の外周部の円弧に沿うように配置されている。一連の電圧分担用抵抗５，５，…は、加速管３の軸線方向に沿って整列した状態で並べて配置されていて、各電圧分担用抵抗５の両端は、隣合う加速電極２，２にそれぞれ対応するシールド環４，４の外周部に固定された端子金具６，６に接続されている。
【００２４】
隣り合う電圧分担用抵抗５，５を相互に接触させないように隔離するため、絶縁材料製のセパレータ２０が、加速管３の一連の加速電極２，２，…のそれぞれに対して個別に設けられている。各加速電極２に対して設けられたセパレータ２０は、沿面距離を増大させるための複数の溝２０ａ１が形成された円柱状のセパレータ本体２０ａと、該セパレータ本体２０ａの一端に形成されたネジ部２０ｂとを一体に有する構造を備えていて、そのネジ部２０ｂが対応する加速電極２に対して設けられたシールド環４に形成されたネジ穴に螺合されて、該シールド環４に固定されている。
【００２５】
各セパレータ２０は、その両側の電圧分担用抵抗５，５の長手方向の中央部に相応する位置で、両電圧分担用抵抗を隔離するように設けられている。各セパレータ２０の側面（外周面）が、隣り合う加速電極２，２間に印加される電圧に対して大きな電位差が生じる沿面とならないようにするため、加速管の軸線方向に測ったセパレータの寸法（直径）が加速電極２，２相互間の間隔よりも小さく設定されている。
【００２６】
上記のように構成すると、電圧分担用抵抗の近傍に大きな電位差が生じる沿面を存在させないようにすることができる。また、各セパレータの電位を対応する加速電極の電位に固定してセパレータ近傍及び電圧分担用抵抗の近傍の電界を安定にすることができるため、電圧分担用抵抗５，５，…の近傍で絶縁破壊が生じるのを防ぐことができる。
【００２７】
上記の例では、電圧分担用抵抗を加速管の下部に配置しているが、電圧分担用抵抗を配置する位置は加速管の下部に限られるものではなく、加速管の上部など、他の適宜の箇所に電圧分担用抵抗を配置することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電圧分担用抵抗を隔離するセパレータを各加速電極毎に設けることにより、電圧分担用抵抗の近傍に大きな電位差が生じる沿面を生じさせないようにするとともに、各セパレータの電位を対応する加速電極の電位に固定してセパレータ近傍及び電圧分担用抵抗の近傍の電界の安定化を図ったため、電圧分担用抵抗の近傍で絶縁破壊が生じるおそれをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる粒子加速器の要部の構成例を示した側面図である。
【図２】図１の加速器の要部の横断面図である。
【図３】従来の加速器の要部を示した断面図である。
【図４】図３の加速器の要部の横断面図である。
【符号の説明】
１…短管、２…加速電極、３…加速管、４…シールド環、５…電圧分担用抵抗、２０…セパレータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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