(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振周波数を有する能動ＲＦ円筒形共振キャビティーであって、
円筒形共振キャビティーを構成し、少なくとも２つの円筒部を有する導電壁部と、
前記導電壁部の前記少なくとも２つの円筒部の隣り合った２つの円筒部の間に配設され、該隣り合った２つの円筒部の間で電気的に結合している複数の独立した固体パワートランジスタとを有し、
前記固体パワートランジスタは、前記共振周波数で発振する電磁界（ＥＭ）を前記円筒形共振キャビティー内に発生させるため、前記導電壁部の内面にＲＦ電流を誘導するＲＦ駆動信号に応答することを特徴とする能動ＲＦキャビティー。
【請求項２】
前記ＲＦ電流のピーク振幅は少なくとも１００アンペアであり、また、周波数は少なくとも１００ＭＨｚであって、前記固体パワートランジスタは１０ＫＷを越えるＲＦ電力を前記キャビティーへ集合的に伝送することを特徴とする請求項１記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項３】
前記個体パワートランジスタは１００ＫＷを越えるＲＦ電力を前記キャビティーへ集合的に伝送することを特徴とする請求項２記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項４】
前記ＲＦ電流のピーク振幅は少なくとも１キロアンペアであることを特徴とする請求項２記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項５】
前記複数の固体パワートランジスタは、並列接続されていることを特徴とする請求項１記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項６】
荷電粒子を前記キャビティー内に導入する手段と、
前記能動ＲＦキャビティーを粒子加速器として機能させる、前記キャビティー内に配設され、前記荷電粒子を加速するよう前記荷電粒子に前記発振電磁界を加える手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項７】
前記導電壁部は少なくとも３つの円筒部から成り、前記固体電力用トランジスタは複数のモジュールアレイのモジュール内部に配列されており、前記各モジュールアレイは前記少なくとも３つの円筒部の各隣り合った２つの円筒部の間に設置され、また、前記モジュールはそれぞれ前記固体パワートランジスタを複数個具備していることを特徴とする請求項１記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項８】
前記固体パワートランジスタに接続され、前記固体パワートランジスタにそれぞれＲＦ駆動信号を印加する信号源手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項９】
前記キャビティー内に配設され、前記電磁界の所定の特性を検出する検出手段と、
前記信号源手段に接続され、前記検出手段に応答して前記固体パワートランジスタに印加される各ＲＦ駆動信号を調整する手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項８記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項１０】
前記検出手段に応答する前記手段は、少なくとも前記固体パワートランジスタに印加される各ＲＦ駆動信号の位相を調整することを特徴とする請求項９記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項１１】
前記検出手段に応答する前記手段は、少なくとも前記固体パワートランジスタに印加される各ＲＦ駆動信号の振幅を調整することを特徴とする請求項１０記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの円筒部のうちの１つの円筒部に接続された正の直流電源端子と前記少なくとも２つの円筒部のうちの他の円筒部に接続された負の直流電源端子とをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項１３】
前記正と負の直流電源端子の電位差はわずかに１０００Ｖであり、前記電磁界のピーク振幅は少なくとも１００ＫＶ／ｍであることを特徴とする請求項１２記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項１４】
前記電磁界のピーク振幅は少なくとも１ＭＶ／ｍであることを特徴とする請求項１３記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項１５】
前記キャビティーに接続され、前記発振電磁界が荷電粒子を加速するよう前記キャビティー内に荷電粒子を導入する手段をさらに具備していることを特徴とする請求項１記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項１６】
大電力電磁波を前記キャビティーから取り出す手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項１７】
前記キャビティーから前記大電力電磁波を取り出す前記手段は、前記キャビティーに接続された導波管を含むことを特徴とする請求項１６記載の能動ＲＦキャビティー。
【請求項１８】
前記キャビティーから前記大電力電磁波を取り出す前記手段は、前記キャビティーに接続された同軸ケーブルを含むことを特徴とする請求項１６記載の能動ＲＦキャビティー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は高周波電磁（ＥＭ）界発生キャビティーに関するものであり、特に高電力出力を実現するキャビティーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
線形加速器などの無線周波（ＲＦ）加速器内での荷電粒子ビームの加速を目的としてキャビティー内に高周波電磁界（ＥＭ）を発生させることは知られている。線形加速器の一般的な構造では、高電圧（数十キロボルト）で作動する複数の真空管増幅器で無線周波電力を発生させ、増幅した無線周波電力を同軸ケーブルなどにより無線周波真空管からキャビティーに送出し、キャビティー内に発振界（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）  を生成させる。線形加速器（ｌｉｎａｃ）  としては一般的なタイプであるドリフトチューブ型線形加速器（ＤＴＬ）には粒子を電場で加速して所望の粒子ビームが生成されるようキャビティー内に一連のドリフトチューブが配設されている。
【０００３】
比較的軽量で持ち運びが簡単な線形加速器が好まれる利用分野あるいは潜在的な利用分野は数多くある。なかでも地球軌道をベースとする分野や遠隔地で医療用同位元素を即時応答製造といった分野ではこのような加速器は大変好ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、必要な無線周波チューブ、高電圧電源、電力調整装置およびこれに関連する部品の実質的な重量と大きさなどのため上記目的での線形加速器の使用はほとんど妨げられていた。
【０００５】
従って、本発明の目的は上記従来技術の有する問題を生じない、または、問題の少ない大電力無線周波キャビティーを提供することにある。特に、軽量で、移動が簡単で、電磁界の発生効率に優れた大電力無線周波キャビティーを提供することにある。
【０００６】
本発明の第二の目的は、比較的低電圧電源で作動する大電力無線周波キャビティーを提供することにある。
【０００７】
本発明の第三の目的は、発生した電磁界の特性に応じて容易に調整を行うことができる大電力無線周波キャビティーを提供することにある。
【０００８】
本発明の第四の目的は、効率の良い大電力無線周波増幅器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の能動無線周波キャビティーはキャビティーを構成する導電壁と、前記導電壁の内部に埋設されており、キャビティー内に発振電磁界を形成するため導電壁の内面に無線周波電流を誘導する複数の固体電力増幅器とから構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好適な態様によれば、前記キャビティーは略円筒形であり、前記導電壁は２つの円筒部から構成されてその間にモジュールとして前記固体電力増幅器が介装されている。前記モジュールはそれぞれ複数の固体電力増幅器を備えている。本発明のその他の態様によれば、正の直流電源端子を前記円筒部の一方に接続し、負の直流電源端子を他方に接続する。本発明のさらにその他の好適な態様によれば、正と負の直流電源端子の電位差はわずかに１、０００ボルトであり、電磁界のピーク振幅は少なくとも１００ＫＶ／ｍである。本発明のさらにその他の態様によれば、電磁界のピーク振幅は少なくとも１ＭＶ／ｍであることを特徴とする。
【００１１】
本発明のさらに他の態様によれば、導電壁は少なくとも３つの円筒部から構成され、複数のモジュール列の形で電力増幅器が配置されている。各モジュール列は、前記少なくとも３つの円筒部のうちの各隣接対の間に介装されている。また、各モジュールは複数の電力増幅器を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のさらに他の態様によれば、キャビティーから高電力電磁波を引き出す手段を前記キャビティーは具備していることを特徴とする。
【００１３】
本発明のさらに他の態様によれば、荷電粒子が発振電磁界によって加速されるようキャビティー内に荷電粒子を導入する手段を前記キャビティーは具備していることを特徴とする。
【００１４】
本発明のさらにその他の態様によれば、キャビティーが粒子加速器として機能するよう荷電粒子に発振電磁界を印加する手段をキャビティー内に配設していることを特徴とする。
【００１５】
本発明のさらにその他の態様によれば、各無線周波駆動信号を前記固体電力増幅器に印加する信号源手段と、前記電磁界の特性を検出するため前記キャビティー内に配設された検出手段と、前記検出手段に応答し、前記信号源手段に接続されており前記各無線周波駆動信号の位相および／または振幅を調整する手段とを前記キャビティーは具備していることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によれば、無線周波四重（ａ  ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｑｕａｄｒｕｐｌｅ、ＲＦＱ）線形加速器は、共振キャビティーを構成する略円筒形の導電壁と、前記導電壁の内面から径方向内側に延在すると共に前記内面の長手方向にも延在し、円周方向に分割された４枚の導電羽根（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｖａｎｅｓ）を具備している。前記導電壁の内部には、キャビティー内に発振電磁界が形成されるよう前記導電壁と羽根の内面に無線周波電流を誘導する固体電力増幅器が複数配置されている。本発明のさらにその他の態様によれば、前記固体電力増幅器は前記４枚の各導電羽根の円周方向の略中間地点にて前記導電壁の長手方向に４列直線に配設されている。前記直線配列は前記導電壁に略埋設された複数のモジュールで構成されており、各モジュールは前記固体電力増幅器を複数備えている。本発明のさらにその他の態様によれば、前記ＲＦＱは、前記共振キャビティー内に荷電粒子を導入する手段を具備しており、さらに、前記荷電粒子は前記電磁界によって加速され高エネルギービームになることを特徴とする。
【００１７】
本発明では荷電粒子加速器をさらに備えており、当該加速器は複数の共振キャビティーを構成する導電壁からなる。当該共振キャビティーは開口部によって一列に配設され、互いに連結されている。前記開口部は一列に配設された前記共振キャビティー内を通過する粒子ビームを供給する隣接キャビティー対の間に介装されている。該加速器は、前記キャビティー内に各発振電磁界が生成されるよう前記導電壁の内面の無線周波電流を誘導するため前記導電壁中に複数配設された固体電力増幅器をさらに具備していることを特徴とする。
【００１８】
本発明のさらにその他の態様によれば、前記加速器の内部には前記共振キャビティーが略円筒形に配設されている。また、前記導電壁の各円環アレイを構成する複数のモジュールの内部に前記固体電力増幅器が個配設されており、前記各モジュールは複数個の前記固体電力増幅器から構成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の能動無線周波キャビティーは比較的軽量で、低電圧の電源を使用しているが大電力電磁界を発生する。キャビティー自体は電力結合器と整合変換器の両方の機能を果たし、その内部には多数の固体電力増幅器モジュールが効率よく結合されている。各無線周波駆動信号を調整することにより電磁界特性が制御できることを特徴とする。
【００２０】
【実施例】
ドリフトチューブ型線形加速器
図１を参照しながら、集積トランジスター化電源を備えたドリフトチューブ型線形加速器（ＤＴＬ）を説明する。
【００２１】
図１において、１０はＤＴＬキャビティーを示す。キャビティー１０に電力を供給する部品以外は従来の部品であるためそれらの詳細な説明は省略する。キャビティー１０は略円筒形であり、内面１４が導電性を有した壁部１２によって構成されている。壁部１２とその内面１４は、例えば、銅またはアルミニウムで作製してもよい。また、本発明においては、内面１４は超導電材で構成することも可能である。前記キャビティー１０の内部にはドリフトチューブ１６が従来のように配列されており、これらのチューブは粒子を加速してビーム１８を生成するものである。前記粒子は従来の粒子源（不図示）から供給されている。
【００２２】
前記壁部１２は上側円筒部２０と下側円筒部２２に分割されている。上側円筒部２０と下側円筒部２２の間には固体電力増幅モジュール２６から成る円環アレイ２４が介装されている。モジュール２６のそれぞれに、モトローラ社製造のタイプＭＲＦ１７６ＧＵまたはタイプＭＲＦ３９２の固体電力増幅器に使用されているような無線周波電力チップが複数個装備されている。このようなチップ無線周波電力増幅器を構成するよう配列さえた複数のトランジスタで出来ている。例えば、構成によっては、並列接続した複数のトランジスタで前記電力チップは構成されている。モジュール２６の内部に使用している電力チップは両極結合（ｂｉｐｏｌａｒ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）電界効果または静電誘導トランジスタ、いわゆる、固体三極管（ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｔｒｉｏｄｅｓ）  で構成されている。電力チップの選択、モジュール２６内での前記チップの配列方法、前記モジュール２６と前記壁部２０と２２の結合（容量結合または導電結合など）特性は設計上の選択により互いに決まる。さらにこのような設計上の選択は前記ＤＴＬで生成する電磁界の所望特性によって決まる。このような設計上の選択は当該技術分野の通常の技術を有する者の考え及ぶ範囲のものであるため説明を省略する。図を簡素化するため、図１にはモジュール２６の円環アレイ２４を一つだけ示している。しかしながら、使用しているこのタイプの電力チップでは、ビーム１８を所望のとおりに加速するにはアレイ２４のようなモジュールアレイをキャビティー１０の長手方向に所定間隔で複数配設する必要がある。この場合、前記壁部１２を２以上の円筒部で構成し、隣接する各円筒部対の間に前記円環アレイを配設する。
【００２３】
図２にはモジュール２６が介装されている部分の壁部１２の一般的な概略断面が示されている。図２において、電力増幅器２６は壁部２０と２２の間に介装されている。モジュール２６と壁部２０、２２の間の接続は上述したように設計上の選択と変数によって決まるものであり、例えば、モジュール２６と壁部２０、２２の間に薄膜を介装して容量結合を構成したり、あるいは、モジュールと壁部の間にそれぞれ導電コネクター（不図示）を介装してもよい。
【００２４】
モジュール２６には入力端子３６が設けられており、この端子は比較的電力の小さい無線周波駆動信号の電源３８に接続されている。
【００２５】
リード４２とコネクタ４４から成る正の直流端子４０が上側壁部２０の外面に接続されている。同様に、リード４８とコネクタ５０から成る負の直流端子４６が下側壁部２２の外面に１／４波長チョーク部５２を介して接続されている。
【００２６】
リード４２と４８は不図示の直流電源の端子にそれぞれ接続されている。該直流電源は、例えば、数十または数百ボルトレンジの比較的低い電圧のものである。この直流電源の実際の定格は加速器キャビティー１０の所望性能と他の設計変数によって決まる。
【００２７】
図１と２には正と負の端子がそれぞれ１つずつしか示されていないが、電源の接続数および形式は、当該技術分野に精通した者が設計時に選択する事項である。
【００２８】
（動作）
図３を参照しながら、ＤＴＬキャビティー１０の動作を説明する。この図はキャビティー１０の等化回路図である。図３の回路において、電力増幅モジュール２６はモジュールアレイ２４のモジュール２６の全てを表している。該モジュール２６は上部２０と下部２２の間に並列に接続されている。図３では図２の部材と同じ回路部材に同一符号を付与している。さらに、前記加速器キャビティー１０には共振モードが設けられており、該加速器はモジュール２６の両端に直列に接続されたインダクタンス５４、抵抗５６、コンデンサ５８から成る図３のＲＬＣ回路のようにモデル化できる。
【００２９】
モジュール２６の端子３６に印加する無線周波駆動信号の周波数は、キャビティー１０の所望共振モードの周波数に対応したものである。駆動信号の制御状態で、増幅モジュール２６は数キロアンペアオーダーの無線周波大電流を誘導し壁部１２の内面１４へと流す。その結果、所望の電磁界振幅が形成される。表皮効果によって、この電流は約１μｍの深さまで流れこむ。モジュール内を流れる直流電流は壁部１２の大部分を通過し、あるいは、必要であれば、壁部１２の外面に配設可能な不図示の電流バスバー内を流れる。
【００３０】
増幅モジュール２６は、結合インピーダンスが数ミリオームオーダーの低インピーダンス装置であり、大電流／低電圧で作動する。一方、キャビティー１０の軸方向粒子ビームは高電圧／小電流であり、高インピーダンスの負荷となっている。このように、上記装置は電力結合器と同時に増幅モジュールに対しては整合変換器としても機能する。
【００３１】
キャビティー１０の壁部１２はトランジスタの放熱板として機能するためモジュール内の実装量は最小限しか必要でない。このため、装置の全体冷却量（ｔｏｔａｌｃｏｏｌｉｎｇ  ｂｕｄｇｅｔ）は増加しないが、トランジスタ無線周波電力装置の大部分を構成している実装部品がほぼなくなる。
【００３２】
また、動的に電場を安定させ、場の形を制御するためモジュールを個別または小グループ単位で駆動できるよう、モジュール２６に個別またはグループ単位で印加する無線周波駆動信号の位相および／または振幅を調整する手段を無線周波信号源３８に装着するのが好ましい。従来のセンサー６２（図１では２個示されているがもっと多く配設してもよい）をキャビティー１０の内部に配設してキャビティー１０内の所定地点での最大位相および振幅といった場の特性に関するデータ信号を出力させてもよい。このデータ信号をコンピューターやその他の自動制御装置のような場調整制御装置６４に供給して各モジュール２６の駆動信号を調整する。
【００３３】
従来の線形加速器に必要な真空管は加速器キャビティー１０には装着しなくてよいため、地球軌道上で高電圧装置が破壊するといった問題がなくなる。さらに、本発明に係る加速器キャビティー１０の電源では従来の加速器で起こる無線周波電力送電損失がないため、送電効率が向上する。
【００３４】
大電力無線周波増幅器
図４を参照しながら本発明の大電力固体増幅器を説明する。図４において、１０’は無線周波電力増幅キャビティーを示している。増幅キャビティー１０’は図１ー３で説明した加速器キャビティー１０と同様のものであるが、ドリフトチューブ１６および粒子ビームの加速に必要な部品は装着していない。その代わり、増幅器キャビティー１０’は、導波管６０またはキャビティー１０’から大電力電磁波を取り出すための不図示の同軸ケーブル出力コネクタを備えている。
【００３５】
発振電場の生成に関するキャビティー１０’の動作はキャビティー１０の場合と同じであるため説明を省略する。一般に、増幅キャビティー１０’の設計変数は加速器１０の場合と若干異なる。例えば、増幅キャビティー１０’内で生成される最大場はわずか数十または数百キロボルト／ｍのオーダーであるのに対して加速器１０での最大場はメガボルト／ｍのオーダーである。同様に、キャビティー１０’の壁部１２内に誘導される無線周波電流は、ＤＴＬキャビティー１０内の無線周波電流のようなキロアンペア単位ではなく数百アンペアのオーダーである。従って、キャビティー１０’に使用するトランジスタの個数および定格はキャビティー１０に使用するものと異なり、また、直流電源の必要条件も異なる。
【００３６】
１００Ｗオーダーの定格の無線周波電力チップを回路基板上にて複数結合させた先述の増幅器に比べ図４の無線周波電力増幅器のほうが利点がある。すなわち、ストリップ線路回路、コンデンサ、抵抗など印刷回路基板上の周辺部品を装着する必要性や、これらの回路の冷却上の問題があるため、増幅器の全体電力出力はわずか数キロワットの範囲であった。このような増幅器は印刷回路基板上に実装するチップよりも効率が劣ってしまう傾向がある。図４の実施例に係る無線周波増幅器では、必要であれば、効率のよい放熱や電力チップの実装を行いながらも数十から数百キロワットを出力することにより上記の問題を解決している。
【００３７】
利用分野の性質にもよるが、場の所望の長さ、電力チップの選択、モジュール２６の数は１００のオーダーとしてもよく、モジュール一個当たりのチップ数は８ー１０個としてもよい。モジュール２６は、図１と４に示すようにキャビティー１０と１０’に帯状にアレイの形で設けるのではなくキャビティー１０または１０’の円周に所定間隔で配設してもよい。また、先述したように、アレイ２４を複数配設してもよく、この場合は、壁部１２を２以上の円筒部に分割する。さらに、電力チップをモジュールとせずに直接壁部１２中に配設してもよい。
【００３８】
無線周波四重加速器
本発明の他の実施例に係る別タイプの線形粒子加速器を図５Ａおよび５Ｂを参照しながら説明する。
【００３９】
図５Ａにおいて、１００は無線周波四重（ＲＦＱ）線形加速器を指している。ＲＦＱ１００は共振キャビティー１０２を備えており、このキャビティーは銅やアルミニウムといった導電性材料からなる略円筒形の壁部１０４により形成されている。図５Ｂに最も良く示されているように、４枚の導電性羽根１０６が壁部１０４の径方向内側へ延在し、さらにこの羽根は壁部１０４の内面に沿って長手方向へも延在している。前記羽根１０６は壁部１０４の内周に沿って等間隔に配設されており、キャビティーは４分割されている。
【００４０】
後で説明する無線周波電力回路を除きＲＦＱ１００は従来の構造であり、例えば、Ｂ．Ｒ．Ｃｈｅｏ，  Ｊ．Ｓｈｍｏｙｓ，  Ｍ．−Ｋ．Ｋｅ，  Ｒ．Ｍ．    Ｊｏｎｅｓらによる「ＲＦＱにおけるビーム負荷およびその他の摂動の伝送路モデル化」  線形加速器（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ）  、１９９２、３９号、４７−６３頁に開示されている装置と同様のものでもよい。
【００４１】
図１−３のＤＴＬと同様に、キャビティー１０２内に電磁界を形成するための無線周波電力は壁部１０４に埋設されている複数の固体電力増幅モジュール１０８から供給されている。特に、このモジュール１０８は４本の直線アレイ１１０の形で配設されており、このアレイは壁部１０４の円周方向に規則正しい間隔で配設され、四枚の羽根１０６の中間となる地点に壁部１０４の長手方向に延在するよう形成されている。
【００４２】
図には示されていないが、図２および３に示されているものに類似の直流電源及び無線周波駆動信号源がＲＦＱ１００に接続されている。４つのモジュールアレイ１１０に供給される無線周波駆動信号の各位相は、隣接び羽根１０６の極性が互いに反対となるようになっている。無線周波駆動信号の周波数は共振キャビティー１０２の所望モードの共振周波数である。スカラップとして周知な羽根のカーブを不図示の羽根エッジ状（ｖａｎｅ  ｅｄｇｅｓ）に切断する。スカラップによって発生した電磁界は、ＲＦＱ１００から粒子ビーム１１４が出射されるよう従来のビーム源１１２から供給される粒子を束にして加速する。
【００４３】
図１−３のＤＴＬで説明した電磁界特性の検出や無線周波駆動信号の位相および／または振幅調整を図５Ａと５ＢのＲＦＱに適用してもよい。
【００４４】
当該明細書で説明しているＲＦＱは、先述したＤＴＬと同様の利点がある。すなわち、従来のフィード線や電力発生装置がないため、一層軽量となり、また、移動が容易で効率が向上するといった利点である。
【００４５】
キャビティーが複数一列に配置されている線形加速器
他の周知なタイプの線形加速器では、共振キャビティーが複数直列に配置されており、各キャビティー内での電磁界のタイミングは粒子ビームがキャビティー毎に順次加速されて途中でエネルギーが得られるよう設定されている。従来の各キャビティーへの電力供給方法では、第一キャビティーに高周波を供給し、次に、隣接する各キャビティー対の間にサイド接続チャンバーを介装する。この結果、磁界の力が全てのキャビティー内を伝播する。
【００４６】
図６にはサイド接続チャンバーを備えていない本発明の線形加速器１２０が示されている。線形加速器１２０は、導電壁１２４−１から１２４−６によって構成されている共振キャビティー１２２−１から１２２−６を備えている。ビーム源１２８の粒子１２６は第一キャビティー１２２−１に入射する。前記キャビティー１２２−１から１２２−６は一列に配置され、１３０−１から１３０−５の開口部が形成されている。これらの開口部は隣接するキャビティー対の間に接続されている。このため、粒子ビーム１３２がキャビティー１２２−６から出射されるまでビームは各電磁界によってキャビティー毎に順次加速される。
【００４７】
キャビティー１２２はそれぞれ略円筒形になっており、電力増幅モジュール１３６の円環アレイ１３４が帯状に配設されている。ドリフトチューブがない点を除けば各キャビティー１２２は上記ＤＴＬキャビティー１０とほぼ同じである。各モジュールアレイ１３４は小電力無線周波信号源１３８に接続されており、当該信号源から各無線周波駆動信号が入力される。簡略化のため図６には示されていないが、線形加速器１２０は各キャビティー１２２に接続された直流電源を備えている。各入力無線周波信号の制御状態で電源モジュールアレイ１３４は各壁部１２４の内面に大きな振幅電流を誘導し、その結果キャビティー１２２の内部に所望の電磁界が形成される。
【００４８】
無線周波源１３８の全てにソースコントローラー１４０が接続されており、無線周波源１３８からそれぞれ出力される無線周波駆動信号の位相と振幅を制御する制御信号を無線周波源に供給する。該制御信号は、キャビティー１２２の各電磁界の特性を検出する不図示のセンサーから前記コントローラー１４０に入力される信号に基づいている。また、この制御信号は、不図示のオペレーターインターフェースを介してコントローラー１４０へ入力されるコマンド信号にも基づいている。同調機構などの線形加速器１２０の他の部分もコントローラー１４０で制御して構わない。
【００４９】
このような構成で、各キャビティー１２２の電源すなわち電力モジュール１３４を個別に駆動すると、各キャビティーに生成される電磁界は従来の結合キャビティー型線形加速器で生成される電磁界に比べて安定性に優れ、また、調整が一層容易になる。上記線形加速器における軽量化、移動性および効率の向上といった利点は図６の線形加速器でも達成できる。線形加速器のキャビティー数を図６の６個より増減してもよいが、荷電粒子加速器には図６のキャビティー１２２のように加速器キャビティーを２以上は配列する。
【００５０】
当該明細書に開示されているような集積電力モジュールを備えた電磁界発生キャビティーを再入射型加速器（ｒｅ−ｅｎｔｒａｎｔ  ｔｙｐｅ  ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ）のような別のタイプの粒子加速器に適用することもできる。また、当該明細書において開示している加速器では定在波電磁界を利用しているが、当該明細書に開示されている能動無線周波キャビティーを進行波加速器に適用してもよい。
【００５１】
ＤＴＬ１０、増幅キャビティー１０’、ＲＦＱ１００またはＣＣＬ１２０が作動する周波数にはマイクロ波レンジや従来の無線周波電力増幅器または線形加速器が作動する他の周波数も含まれている。従って、明細書中で使用している用語「無線周波」とはこれらの周波数全てを含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る能動エレメントから成るＤＴＬキャビティーの一部切欠概略図
【図２】図１の線２−２にて切断した前記線形加速器キャビティーを構成する壁部の一部断面図
【図３】図１の線形加速器キャビティーの等化回路図
【図４】本発明に係る無線周波増幅器の一部概略図
【図５】図５Ａは本発明の無線周波四重（ＲＦＱ）の一部切欠概略図であり、図５Ｂは図５Ａの線５−５での前記ＲＦＱの断面図
【図６】キャビティーを複数配列した本発明に係る線形加速器の概略図
【符号の説明】
１０    ドリフトチューブ線形加速器（ＤＴＬ）キャビティー
１０’  増幅器キャビティー
１２    壁部
１４    内面
１６    ドリフトチューブ
１８    粒子ビーム
２０    下側円筒部
２２    上側円筒部
２４    円環アレイ
２６    電力増幅モジュール
３８    小電力無線周波信号電源
５２    １／４波長チョーク接続部
１００    無線周波四重線形加速器（ＲＦＱ）
１０２    共振キャビティー
１０４    円筒壁部
１０６    導電羽根
１２０    線形加速器（ＣＣＬ）
１２２    キャビティー
１２４    導電壁部
１３０    開口部
１３２    粒子ビーム
１３４    電力モジュール円環アレイ
１３８    小電力無線周波信号源
【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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