(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生用レーザーを照射してプラズマを発生させるプラズマ発生ターゲットと、
前記プラズマ発生ターゲットから発生したプラズマを引き出すとともに、イオン線形加速器のイオン入射口に、直接、取り付けられる真空容器と、
前記プラズマからイオンを引き出し、このイオンを所望のエネルギーに加速するイオン線形加速器とが直列に接続され、
プラズマの拡散速度を利用して、前記イオン線形加速器に、直接、イオンを入射するようにしたことを特徴とするイオン加速装置。
【請求項２】
上記イオン加速装置に用いるイオン線形加速器の加速電極にイオンのパルス幅を広げる無変調区間を形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のイオン加速装置。
【請求項３】
上記イオン加速装置において、
上記イオン線形加速器のイオン入射口に入射用スリットを取り付けるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン加速装置。
【請求項４】
上記入射用スリットを、上記イオン線形加速器のイオン入射口の径方向に調整自在に取り付けるようにしたことを特徴とする請求項３に記載のイオン加速装置。
【請求項５】
上記イオン加速装置において、
上記イオン線形加速器内部に設置され、プラズマ発生用レーザーを集光する分割型集光レンズを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のイオン加速装置。
【請求項６】
上記集光装置を３軸移動可能となるように取り付けるようにしたことを特徴とする請求項５に記載のイオン加速装置。
【請求項７】
上記イオン加速装置において、
１又は２以上のミラーと、１又は２以上の軸出し用レーザーを具備し、プラズマ発生ターゲットとプラズマ発生用レーザーの焦点との位置合わせを行うターゲット位置決め装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のイオン加速装置。
【請求項８】
上記プラズマ発生ターゲットを回転可能な円筒形としたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のイオン加速装置。
【請求項９】
上記イオン線形加速器として、ＲＦＱ線形加速器、又は、ドリフトチューブ線形加速器を用いるようにしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のイオン加速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ発生用レーザーを照射して、プラズマを発生させるプラズマ発生ターゲットで発生したイオンを、このプラズマの拡散速度を利用して、イオン線形加速器に効率良く入射するイオン加速装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
プラズマ中で発生したイオンを、ＲＦＱ線形加速器、又は、ドリフトチューブ線形加速器等のイオン線形加速器に、直接、入射して加速するイオン加速装置が、本願発明者らによって開発されている（特願２００１−１３５３５７号、本願出願時未公開）。
【０００３】
この従来のイオン加速装置について、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、従来のイオン加速装置１００の全体を示す平面図である。
図５は、従来のイオン加速装置１００に用いるイオン直接入射装置１１０のプラズマ発生部分とイオン加速装置１００のイオン入射口近辺の一部拡大断面図である。
【０００４】
先ず、従来のイオン加速装置１００の基本構成について説明する。
従来のイオン加速装置１００の主要構成は、図４に示すように、イオン線形加速器１３０と、このイオン線形加速器１３０のイオン入射口１３８近傍（図５参照）に取付けられるイオン直接入射装置１１０である。
【０００５】
イオン線形加速器１３０には、ＲＦＱ線形加速器、又は、ドリフトチューブ線形加速器等の周知のイオン線形加速器が用いられる。
なお、ＲＦＱ線形加速器については、後に、補足説明を行う。
【０００６】
一方、イオン直接入射装置１１０は、図５に示すように、プラズマ発生用レーザーＬを照射してプラズマを発生するプラズマ発生ターゲット１１２、プラズマ発生用レーザーＬをプラズマ発生ターゲット１１２に集光する集光レンズ１１４、発生したプラズマを収容する真空容器１１６、入射用スリット１１８と、真空容器１１６を昇圧し、プラズマよりイオンを引き出す高圧電源（図示せず）を備えた構成である。
【０００７】
真空容器１１６は、イオン線形加速器１３０のイオン入射口１３８近傍であって、イオン線形加速器１３０の共振器１３４に絶縁フランジ１３２を介して取り付けられる。
また、イオン線形加速器１３０のイオン入射口１３８に、入射用スリット１１８が取り付けられている。
【０００８】
なお、図４において、６０は、プラズマ発生用レーザーＬを生成するレーザー発生装置、６２Ａ、６２Ｂは、プラズマ発生用レーザーＬをイオン直接入射装置１１０に誘導するミラーである。
【０００９】
以上の構成で、従来のイオン加速装置１００の基本動作、イオン直接入射方法について、図４及び図５を用いて説明する。
【００１０】
レーザー発生装置６０により発生したパルス状のプラズマ発生用レーザーＬは、ミラー６２Ａ、６２Ｂにより真空容器１１６に導かれ、集光レンズ１１４で反射されて、プラズマ発生ターゲット１１２に集光され、この結果、加熱されたプラズマ発生ターゲット１１２表面からプラズマが発生する。
【００１１】
発生したプラズマは、入射用スリット１１８とプラズマ発生ターゲット１１２の間を満たし、入射用スリット１１８を通過したイオンと電子は、イオン型線形加速器１３０の共振器１３４に、イオン入射口１３８を経て進入する。
【００１２】
ここで、質量の違いからイオン線形加速器１３０の設計入射電位をもったイオンは加速チャンネル（加速電極１３６の間隙）に入射し、一方、電子は発散力を受け最終的に共振器１３４の内壁に吸収される。
【００１３】
加速チャンネルに入射されたイオンビームは、クーロン反発力の影響で発散する前に、イオン線形加速器１３０の収束力によって捕獲され、設計されたビームエネルギーまで加速される。
【００１４】
このようにすると、プラズマの発生する真空容器１１６は、イオン線形加速器１３０の設計条件を満たすイオンビームエネルギーに相当する電圧を印加されているため、入射用スリット１１８を通過したイオンのみがイオン線形加速器１３０に入射され、加速される。
【００１５】
このイオン加速装置１００は、初段加速器として、癌治療用加速器や、半導体製造イオン注入加速器や、物理実験用大型複合加速器装置に利用することができる。
【００１６】
次に、イオン線形加速器１３０の一例として、特開平７−１１１１９８号公報に開示されている通り、周知のＲＦＱ線形加速器１３０について、図６及び図７を用いて補足説明する。
【００１７】
図６は、ＲＦＱ線形加速器１３０の構成を示す縦断正面図である。
図７は、ＲＦＱ線形加速器１３０の構成を示す縦断側面図である。
【００１８】
ＲＦＱ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）線形加速器１３０は、主として、内部が真空とされる導電性の円筒容器１３２内に、それぞれ直交させた４枚のヴェイン電極１３４を取り付けることにより構成される。
なお、後述するように、ＲＦＱ線形加速器には４ロッド型のものも開発されている。
【００１９】
円筒容器１３２とヴェイン電極１３４とで共振器を構成し、図７に示すように、高周波導波管１３８を介して高周波電力を供給し、先端部１３４ａが波状に形成されているヴェイン電極１３４で、イオンを集束するとともに、所望のエネルギーに中心軸方向に加速する。
【００２０】
先端部１３４ａが波状に形成されているヴェイン電極１３４のイオンを加速、集束する区間は、変調区間と呼ばれ、イオンを集束し加速するだけではなく、バンチに対する電場も発生する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来のイオン加速装置では、高圧電源で真空容器を高電位に保ち、プラズマよりイオンを引き出すようにしていた。
【００２２】
しかし、このように、プラズマを高電位に保つ方法では、絶縁のためプラズマ発生ターゲットとイオン線形加速器間に十数ｃｍ以上の距離を保つ必要があり、このため、発生したプラズマは発散角が大きいため、総てのプラズマを捕獲することはできなかった。
【００２３】
また、高強度パルスレーザーを利用した場合は、得られるイオンビームパルスが１μ秒程度しかなく、従来のイオン線形加速器を用いたイオン加速装置では、パルス幅を長くすることは非常に困難であった。
【００２４】
更に、従来のイオン加速装置では、プラズマ発生ターゲットを含む真空容器の絶縁の必要があり高圧発生のための装置を含んだ複雑な構成のものが必要であった。
【００２５】
一方、従来のイオン加速装置に用いるイオン源を、レーザーをターゲットに照射することによりプラズマを発生する、プラズマ発生ターゲットに限定すれば、その拡散速度を利用して、プラズマをイオン線形加速器の収束・加速チャンネル内に入射させることができるので、必ずしも、上記高圧電源が必要であるとは限らないことが判明した。
【００２６】
本発明は、上記従来の課題を解決し、従来のイオン加速装置のターゲット用真空容器とイオン線形加速器からなる組み合わせを、更に、大幅に単純化し、発生した加速可能なプラズマに含まれるイオンの総てを効率良く引き出し、なおかつ、長いパルス幅のイオンビームも加速が可能となるイオン加速装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のイオン加速装置は、請求項１に記載のものは、プラズマ発生用レーザーを照射してプラズマを発生させるプラズマ発生ターゲットと、前記プラズマ発生ターゲットから発生したプラズマを引き出すとともに、イオン線形加速器のイオン入射口に、直接、取り付けられる真空容器と、前記プラズマからイオンを引き出し、このイオンを所望のエネルギーに加速するイオン線形加速器とが直列に接続され、プラズマの拡散速度を利用して、前記イオン線形加速器に、直接、イオンを入射するように構成した。
【００２８】
このように構成すると、従来のものとは異なり、高電圧を印加したプラズマの生成する真空容器を絶縁部分を介して取り付けることを廃し、プラズマ発生用ターゲットをイオン線形加速器の加速電極に極限まで近づけることができ、発生したイオンの殆ど総てを、高電圧を印加することなく、プラズマ自身の拡散速度でイオン線形加速器内に入射させることが可能となる。
【００２９】
従って、本発明によれば大電流のレーザー励起によるパルスイオンビームでも、単純化された装置により、効率良く加速することが可能となる。
【００３０】
この結果、プラズマ中では、負の電荷を持った電子と正の電荷を持ったイオンが混在するため、クーロン反発力は発生しないので、イオン線形加速器の直前までその影響を回避することができる。
【００３１】
その際、イオンビームはプラズマから放出された直後であるため、クーロン反発力の影響は非常に小さく、パルス内で変化するイオン電荷数と電流量の急激な変化の影響も回避できる。
【００３２】
また、イオン線形加速器の内部では、通常、強力な高周波電界が発生しており、入射された殆どの電子は線形加速器の加速チャンネルにとどまることができないため、イオンと電子は効率良く分離される。
【００３３】
請求項２に記載のイオン加速装置は、上記イオン加速装置に用いるイオン線形加速器の加速電極にイオンのパルス幅を広げる無変調区間を形成するように構成した。
【００３４】
このように構成すると、イオン線形加速器によって分離捕獲されたイオンビームは、比較的低速であり、なおかつ、イオンビームの速度と同程度の各イオン粒子の速度分布をもつため、イオン線形加速器の加速電界が発生しない領域を長く設計することによって、イオンはイオン加速器の軸方向に広がり数ｍのイオン加速器で数十μ秒のパルス幅を発生することができる。
【００３５】
請求項３に記載のイオン加速装置は、上記イオン加速装置において、上記イオン線形加速器のイオン入射口に入射用スリットを取り付けるように構成した。
【００３６】
このように構成すると、発生したプラズマの発散角度が大きい場合、余分なプラズマが線形加速器の加速電極をたたき、放電を起こすのを防止することができる。
また、イオン線形加速器の入り口付近では、通常、強力な高周波電界が発生しており、この領域でスリットを通過した殆どの電子は、イオン線形加速器の加速チャンネルに入射することができないため、イオンと電子は効率良く分離される。
【００３７】
請求項４に記載のイオン加速装置は、上記入射用スリットを、上記イオン線形加速器のイオン入射口の径方向に調整自在に取り付けるように構成した。
【００３８】
このように構成すると、イオン線形加速器に対して正確な入射用スリットの軸出しに対する位置調整が可能になる。
【００３９】
請求項５に記載のイオン加速装置は、上記イオン加速装置において、上記イオン線形加速器内部に設置され、プラズマ発生用レーザーを集光する分割型集光レンズを備えた構成とした。
【００４０】
このように構成すると、プラズマ発生ターゲットとイオン線形加速器との距離が小さくなり、加速できるイオンの量を増大することができる。
【００４１】
請求項６に記載のイオン加速装置は、上記集光装置を３軸移動可能となるように取り付けるように構成した。
【００４２】
このように構成すると、プラズマ発生ターゲット上でのプラズマ発生用レーザーの焦点位置を調整できる。
【００４３】
請求項７に記載のイオン加速装置は、上記イオン加速装置において、１又は２以上のミラーと、１又は２以上の軸出し用レーザーを具備し、プラズマ発生ターゲットとプラズマ発生用レーザーの焦点との位置合わせを行うターゲット位置決め装置を備えた構成とした。
【００４４】
このように構成すると、プラズマ発生ターゲットとプラズマ発生用レーザーの焦点との位置合わせが正確に行えるようになる。
【００４５】
請求項８に記載のイオン加速装置は、上記プラズマ発生ターゲットを回転可能な円筒形とした構成とした。
【００４６】
このように構成すると、プラズマ発生ターゲットは、プラズマ発生用レーザーを照射すると損傷を受けるが、プラズマ発生ターゲットを所定角度回転し、照射位置を変えることができるため、プラズマ発生ターゲットを交換することなく、常時良好なターゲット表面が得られる。
【００４７】
請求項９に記載のイオン加速装置は、上記イオン線形加速器として、ＲＦＱ線形加速器、又は、ドリフトチューブ線形加速器を用いるように構成した。
【００４８】
このように構成すると、イオン加速に好適なイオン線形加速器を備えたイオン加速装置とすることができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
本発明のイオン加速装置について、図１乃至図３を用い、図５を参照して説明する。
先ず、本発明のイオン加速装置２０の基本構成について、図１及び図２を用いて説明する。
【００５０】
図１は、本実施の形態のイオン加速装置２０の全体を示す平面図である。
図２は、本発明のイオン加速装置２０に用いるイオン線形加速器として、４ロッド型ＲＦＱ線形加速器を用いた場合における、プラズマ発生ターゲットと集光レンズを配置した概略構成斜視図である。
【００５１】
本実施の形態のイオン加速装置２０の主要構成は、図１に示すように、イオン線形加速器３０と、このイオン線形加速器３０のイオン入射口に、直接、取付けられるイオン直接入射装置１０である。
【００５２】
イオン線形加速器３０には、従来のイオン加速装置１００（図４参照）と同様に、ＲＦＱ線形加速器、又は、ドリフトチューブ線形加速器等の周知のイオン線形加速器が用いられる。
従って、以下において、イオン線形加速器を適宜、ＲＦＱ線形加速器と記載する場合がある。
【００５３】
イオン直接入射装置１０は、プラズマ発生用レーザーＬを照射してプラズマを発生するプラズマ発生ターゲット１２、プラズマ発生用レーザーＬをプラズマ発生ターゲット１２に集光する集光レンズ１４（図２参照）、発生したプラズマを真空内で収容する真空容器１６を備えている。
【００５４】
集光レンズ１４は、イオン線形加速器３０内部にプラズマ発生用レーザーを集光する分割型集光レンズ１４としている。
なお、図２には、本発明のイオン加速装置２０に用いるイオン線形加速器３０として、４ロッド型ＲＦＱ線形加速器を用いた例を図示しているが、これを４ヴェイン型ＲＦＱ線形加速器に適用できるのは勿論のことである。
【００５５】
一方、従来のイオン加速装置１００とは異なり、イオン直接入射装置１０は、真空容器１６を昇圧し、プラズマよりイオンを引き出す高圧電源を用いず、真空容器１６をイオン線形加速器３０のイオン入射口３８に、直接、取り付ける構造となっている。
【００５６】
なお、図１において、６０は、プラズマ発生用レーザーＬを生成するレーザー発生装置、６２Ａ、６２Ｂは、プラズマ発生用レーザーＬをイオン直接入射装置１０に誘導するミラーである。
【００５７】
以上の構成で、本実施の形態のイオン加速装置２０の基本動作、本発明のイオン直接入射方法について、図１及び図２を用い、図５を参照して説明する。
【００５８】
レーザー発生装置６０により発生したパルス状のプラズマ発生用レーザーＬは、ミラー６２Ａ、６２Ｂにより真空容器１６に導かれ、集光レンズ１４で反射され、プラズマ発生ターゲット１２に集光され、加熱されたプラズマ発生ターゲット１２表面からプラズマが発生、拡散する。
【００５９】
この発生、拡散したプラズマは、拡散速度を有しており、イオン型線形加速器３０の共振器（図５の１３４を参照）に、イオン入射口３８を経て進入し、質量の違いからイオン線形加速器３０の設計入射電位をもったイオンは加速チャンネル（加速電極の間隙）に入射する。
一方、電子は発散力を受け最終的に共振器の内壁に吸収される。
【００６０】
本実施の形態のイオン加速装置２０では、従来のイオン加速装置１００とは異なり、高電圧を印加したプラズマの生成する真空容器１６を絶縁部分を介して取り付けることを廃している（図５の１３２を参照）。
【００６１】
この結果、プラズマ発生ターゲット１２を、イオン線形加速器３０の加速電極（図５の１３６を参照）に極限まで近づけることができ、発生したイオンの殆ど総てを、高電圧を印加することなくプラズマ自身の拡散速度でイオン線形加速器３０内に入射させることが可能となる。
【００６２】
従って、本実施の形態のイオン加速装置２０によれば大電流のレーザー励起によるパルスイオンビームでも、従来のイオン加速装置１００よりも単純化された構成となり、より効率良く加速することが可能となる。
【００６３】
また、イオン線形加速器３０の内部では、通常、強力な高周波電界が発生しており、入射された殆どの電子はイオン線形加速器３０の加速チャンネルにとどまることができないため、イオンと電子は効率良く分離される。
【００６４】
また、本実施の形態のイオン加速装置２０では、イオン線形加速器３０内部にプラズマ発生用レーザーを集光する分割型集光レンズ１４を取り付けた構成としたためにプラズマ発生ターゲット１２とイオン線形加速器３０との距離が、一層小さくなり、加速できるイオンの量を更に増大することができる。
【００６５】
ここで、図２に示すように、イオン線形加速器３０として、４ロッド型のＲＦＱ線形加速器３０を用いることにより、高周波共振器に対するターゲットの影響を最小限に押さえつつ、その距離を極限まで近づけることができる。
【００６６】
例えば、本実施の形態では、プラズマの発散角は最大、２０度程度であるので、平均ボア半径が５ｍｍ程度のＲＦＱ線形加速器の場合で、１５ｍｍ程度の距離にプラズマ発生用ターゲットを配置すれば殆ど全てのイオンを捕獲できることになる。
【００６７】
次に、上記実施の形態とは異なる、本発明のイオン加速装置２０の実施の形態を、図３を用いて説明する。
図３は、本発明のイオン加速装置２０に用いるイオン線形加速器３０として、４ヴェイン型ＲＦＱ加速器を用い、このヴェイン電極に無変調区間を形成した場合のＲＦＱ電極の水平又は垂直方向の断面図である。
【００６８】
ところで、加速チャンネルに入射されたイオンビームは進行方向と垂直な方向には、ＲＦＱ線形加速器３０の収束力によって捕獲され、進行方向には、クーロン反発力と速度分布の影響で急激に広がる。
【００６９】
従って、図３に示すように、加速電極の先端形状が直線的で、加速電極の変調がない、すなわち、進行方向にビームのバンチ構造を発生したり、加速しない電極の形状の区間を設けることによって、バンチの長さを数メートルの区間で数１０倍以上に簡単に増大することができる。
【００７０】
特に、本願発明のイオン加速装置２０のように、プラズマ発生ターゲット１２表面からプラズマが発生、拡散したプラズマの入射速度が極めて遅いためこの方法は有効である。
【００７１】
このようにイオン線形加速器３０の加速電極にイオンのパルス幅を広げる無変調区間を形成するようにすると、イオン線形加速器３０によって分離捕獲されたイオンビームは、比較的低速であり、なおかつ、イオンビームの速度と同程度の各イオン粒子の速度分布をもつため、イオン線形加速器３０の加速電界が発生しない領域を長く設計することによってイオン粒子はイオン線形加速器３０の軸方向に広がり数ｍのイオン線形加速器３０で数十μ秒のパルス幅を発生することができる。
【００７２】
例えば、核子当たり１００ｅＶのプラズマが、±５０ｅＶのエネルギーの広がりを持って４ヴェイン型のＲＦＱ線形加速器３０に入射したとすると、３ｍの無変調区間を設けることによって、ビームパルス幅を１４μ秒まで広げることができる。
更に、ビーム軸方向には、クーロン反発力が強く働くため、より長いパルス幅が期待できる。
【００７３】
本発明のイオン加速装置は、上記実施の形態には限定されず種々の変更が可能である。
例えば、イオン線形加速器のイオン入射口に入射用スリットをイオン入射口の径方向に調整自在に取り付けるようにしてもよい。
このようにすると、発生したプラズマの発散角度が大きい場合、余分なプラズマが線形加速器の加速電極をたたき、放電を起こすのを防止することができ、イオンと電子は効率良く分離される。
また、線形加速器に対して正確な入射用スリットの軸出に対する位置調整が可能になる。
【００７４】
他の実施の形態の変更例として、プラズマ発生ターゲットを回転可能な円筒形としてもよい。
このようにすると、プラズマ発生ターゲットは、プラズマ発生用レーザーを照射すると損傷を受けるが、プラズマ発生ターゲットを所定角度回転し照射位置を変えることにより、プラズマ発生ターゲットを交換することなく、常時、良好なターゲット表面が得られる。
【００７５】
更に、上記実施の形態で説明した集光装置を、ベローズ等で取り付けることにより、３軸移動可能となるようにしてもよい。
このようにすると、プラズマ発生ターゲット上でのプラズマ発生用レーザーの焦点位置を調整できるようになり、プラズマの生成効率を向上させることができる。
【００７６】
また、上記実施の形態において、２枚のミラーと、２つの軸出し用レーザー発生装置を具備し、プラズマ発生ターゲットとプラズマ発生用レーザーの焦点との位置合わせを行うターゲット位置決め装置を、真空容器内に取り付けると、２つの軸出し用レーザー発生装置からの測量用レーザーを、真空容器後方から照射し、この２つの測量用レーザーが交差する点を、本来の位置に合わせておくことによって簡単に、プラズマ発生ターゲットとプラズマ発生用レーザーの焦点との位置合わせが正確に行えるようになる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明のイオン加速装置は、上述のように構成されているので、以下に記載される優れた効果を有する。
（１）本発明のイオン加速装置は、請求項１に記載に記載したように、構成すると、従来のものとは異なり、高電圧を印加したプラズマの生成する真空容器を絶縁部分を介して取り付けることを廃し、プラズマ発生用ターゲットをイオン線形加速器の加速電極に極限まで近づけることができ、発生したイオンの殆ど総てを、高電圧を印加することなく、プラズマ自身の拡散速度でイオン線形加速器内に入射させることが可能となる。
（２）従って、本発明によれば大電流のレーザー励起によるパルスイオンビームでも、単純化された装置により、効率良く加速することが可能となる。
（３）この結果、プラズマ中では、負の電荷を持った電子と正の電荷を持ったイオンが混在するため、クーロン反発力は発生しないので、イオン線形加速器の直前までその影響を回避することができる。
（４）その際、イオンビームはプラズマから放出された直後であるため、クーロン反発力の影響は非常に小さく、パルス内で変化するイオン電荷数と電流量の急激な変化の影響も回避できる。
（５）また、イオン線形加速器の内部では、通常、強力な高周波電界が発生しており、入射された殆どの電子は線形加速器の加速チャンネルにとどまることができないため、イオンと電子は効率良く分離される。
【００７８】
（６）請求項２に記載したように、イオン加速装置に用いるイオン線形加速器の加速電極にイオンのパルス幅を広げる無変調区間を形成するように構成すると、イオン線形加速器によって分離捕獲されたイオンビームは、比較的低速であり、なおかつ、イオンビームの速度と同程度の各イオン粒子の速度分布をもつため、イオン線形加速器の加速電界が発生しない領域を長く設計することによって、イオンはイオン加速器の軸方向に広がり数ｍのイオン加速器で数十μ秒のパルス幅を発生することができる。
【００７９】
（７）請求項３に記載したように、イオン加速装置において、イオン線形加速器のイオン入射口に入射用スリットを取り付けるように構成すると、発生したプラズマの発散角度が大きい場合、余分なプラズマが線形加速器の加速電極をたたき、放電を起こすのを防止することができる。
（８）また、イオン線形加速器の入り口付近では、通常、強力な高周波電界が発生しており、この領域でスリットを通過した殆どの電子は、イオン線形加速器の加速チャンネルに入射することができないため、イオンと電子は効率良く分離される。
【００８０】
（９）請求項４に記載したように、入射用スリットを、イオン線形加速器のイオン入射口の径方向に調整自在に取り付けるように構成すると、イオン線形加速器に対して正確な入射用スリットの軸出しに対する位置調整が可能になる。
【００８１】
（１０）請求項５に記載したように、イオン加速装置において、イオン線形加速器内部に設置され、プラズマ発生用レーザーを集光する分割型集光レンズを備えた構成とすると、プラズマ発生ターゲットとイオン線形加速器との距離が小さくなり、加速できるイオンの量を増大することができる。
【００８２】
（１１）請求項６に記載したように、集光装置を３軸移動可能となるように取り付けるように構成すると、プラズマ発生ターゲット上でのプラズマ発生用レーザーの焦点位置を調整できる。
【００８３】
（１２）請求項７に記載したように、イオン加速装置において、１又は２以上のミラーと、１又は２以上の軸出し用レーザーを具備し、プラズマ発生ターゲットとプラズマ発生用レーザーの焦点との位置合わせを行うターゲット位置決め装置を備えた構成とすると、プラズマ発生ターゲットとプラズマ発生用レーザーの焦点との位置合わせが正確に行えるようになる。
【００８４】
（１３）請求項８に記載したように、プラズマ発生ターゲットを回転可能な円筒形とした構成とすると、プラズマ発生ターゲットは、プラズマ発生用レーザーを照射すると損傷を受けるが、プラズマ発生ターゲットを所定角度回転し、照射位置を変えることができるため、プラズマ発生ターゲットを交換することなく、常時良好なターゲット表面が得られる。
【００８５】
（１４）請求項９に記載したように、イオン線形加速器として、ＲＦＱ線形加速器、又は、ドリフトチューブ線形加速器を用いるように構成すると、イオン加速に好適なイオン線形加速器を備えたイオン加速装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン加速装置の全体を示す平面図である。
【図２】本発明のイオン加速装置に用いるイオン線形加速器として、４ロッド型ＲＦＱ線形加速器を用いた場合における、プラズマ発生ターゲットと集光レンズを配置した概略構成斜視図である。
【図３】本発明のイオン加速装置に用いるイオン線形加速器として、４ヴェイン型ＲＦＱ線形加速器を用い、このヴェイン電極に無変調区間を形成した場合のＲＦＱ電極の水平又は垂直方向の断面図である。
【図４】従来のイオン加速装置の全体を示す平面図である。
【図５】従来のイオン加速装置に用いるイオン直接入射装置のプラズマ発生部分とイオン加速装置のイオン入射口近辺の一部拡大断面図である。
【図６】ＲＦＱ線形加速器の構成を示す縦断正面図である。
【図７】ＲＦＱ線形加速器の構成を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１０：イオン直接入射装置
１２：プラズマ発生ターゲット
１４：集光レンズ
１６：真空容器
２０：イオン加速装置
３０：イオン線形加速器
３８：イオン入射口
６０：レーザー発生装置
６２Ａ、６２Ｂ：ミラー
Ｌ：プラズマ発生用レーザー
【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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