(57)【要約】【課題】        簡素な構成にすることで機械加工の比率を低減させ、製造コストの低減を図ると共に、高い冷却性能を有することができる荷電粒子加速器の真空チェンバを提供すること。【解決手段】    板状をなすＮＥＧプレート１３，１４の一端を荷電粒子が周回するビームチャンネル１５に接合する一方、ＮＥＧプレート１３，１４の他端を荷電粒子の周回に伴いその接線方向に放射される放射光の放射方向に延設するようにビームチャンネルに一体的に形成されるアンテ部１６の外側に設けられると共に放射光の放射方向に対して略鉛直方向に延設するポケット部１７に接合させるようにした。【選択図】      図２
2006252871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子を周回させるビームチャンネルと、
前記荷電粒子の周回に伴いその接線方向に放射される放射光の放射方向に延設するように前記ビームチャンネルに一体的に形成されるアンテ部と、
前記アンテ部の外側に設けられると共に放射光の放射方向に対して略鉛直方向に延設するポケット部と、
前記ポケット部の外側に設けられ冷却水を流通させる冷却チャンネルと、
前記ビームチャンネル内、前記アンテ部内及びポケット部内を真空にするポンプを収納すると共に板状をなすポンププレートとを備え、
前記ポンププレートの一端を前記ビームチャンネルに接合する一方、前記ポンププレートの他端を前記ポケット部に接合させる
ことを特徴とする荷電粒子加速器の真空チェンバ。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子加速器の真空チェンバにおいて、
前記ポンププレートの一端を前記ビームチャンネルに形成させた取付座に接合させる一方、前記ポンププレートの他端を前記ポケット部に形成させた取付座に接合させる
ことを特徴とする荷電粒子加速器の真空チェンバ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の荷電粒子加速器の真空チェンバにおいて、
前記冷却チャンネルを溝形に形成させ、前記ポケット部に形成させた段部に前記冷却チャンネルの開口部を嵌め込むように接合させる
ことを特徴とする荷電粒子加速器の真空チェンバ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の荷電粒子加速器の真空チェンバにおいて、
前記ビームチャンネル、前記アンテ部、前記ポケット部、前記冷却チャンネル及び前記ポンププレートを無酸素銅で形成させる
ことを特徴とする荷電粒子加速器の真空チェンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子、陽電子、イオン等の荷電粒子を高エネルギー状態に加速させる荷電粒子加速器の真空チェンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子加速器は、内部を超高真空とした直線状あるいは環状の真空チェンバ内で電子、陽電子、イオン等の荷電粒子を磁場により偏向周回させて電場により光速近くまで加速させることにより、荷電粒子に高エネルギーを付与する装置である。
【０００３】
このような荷電粒子加速器においては、光速に近い高エネルギーの荷電粒子が磁場中を通過し、軌道が曲がるときに、荷電粒子の軌道の接線方向に放射光を生じ、この放射光が真空チェンバの径方向外側の内壁面に照射される。この結果、内壁面が過熱されて真空チェンバに多大な熱負荷が加わるばかりでなく、放射光の照射に伴う光電効果により、内壁面から光電子が放出され、周回する荷電粒子の障害となる等の問題があった。
【０００４】
このため、真空チェンバの荷電粒子が周回する円形断面のビームチャンネルの真空チェンバの径方向外側に、荷電粒子の周回軌道（ビームチャンネルの軸心周辺）から離反させるようにアンテ部を形成させると共に、アンテ部の放射光が照射される真空チェンバの径方向外側の内壁面に隣接するように冷却水を流通させる冷却チャンネルを形成させたものが、種々提供されている。
【０００５】
このような構成をなすことにより、荷電粒子の周回軌道からアンテ部の内壁面までの距離が長くなり、その分、この内壁面から放出される光電子と周回する荷電粒子との距離も遠くなる。この結果、放射光の照射に伴って真空チェンバに加わる熱負荷を抑制すると共に、放射光の照射に伴って放出される光電子が走行する荷電粒子の周回軌道まで容易に到達できないようにしている。
【０００６】
上述した従来の電荷粒子加速器の真空チェンバは、例えば、非特許文献１に開示されている。
【０００７】
【非特許文献１】Y.Suetsugu，外１１名、“R&D OF COPPER BEAM DUCT WITH ANTECHAMBER SCHEME FOR CURRENT ACCELERATORS”、インターネット<http：//www-lib.kek.jp/cgi-bin/kiss prepri?KN=200427053&0F=8.>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の荷電粒子加速器の真空チェンバにおいては、チェンバ本体内を真空にするためのポンプ室を形成するために溝形（コ字形）のポンプチャンネルが接合されており、このポンプチャンネルは引き抜き加工等により製造されるので、機械加工の比率が大きくなり製造コストの増加に繋がっていた。
【０００９】
また、近年の荷電粒子加速では、荷電粒子の更なる高エネルギー化が進められており、その分、放射光の照射による真空チェンバに加わる熱負荷も大きくなってきている。真空チェンバが高温に保持されると、真空度の低下を招くだけでなく、材料が延びて真空チェンバが熱変形してしまうおそれがある。このため、真空チェンバの耐熱性、つまり、冷却性能の向上が求められているが、従来の荷電粒子加速器の真空チェンバにおいては、冷却性能が十分ではなかった。このように、冷却性能が十分でない真空チェンバの中には、ビームチャンネルの外周面に新たに冷却チャンネルを設けるようにしたものもあるが、構造が複雑になると共に、機械加工の比率が大きくなり製造コストの増加に繋がっていた。
【００１０】
従って、本願発明は上記課題を解決するものであって、簡素な構成にすることで機械加工の比率を低減させ、製造コストの低減を図ると共に、高い冷却性能を有することができる荷電粒子加速器の真空チェンバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する第１の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバは、
荷電粒子を周回させるビームチャンネルと、
前記荷電粒子の周回に伴いその接線方向に放射される放射光の放射方向に延設するように前記ビームチャンネルに一体的に形成されるアンテ部と、
前記アンテ部の外側に設けられると共に放射光の放射方向に対して略鉛直方向に延設するポケット部と、
前記ポケット部の外側に設けられ冷却水を流通させる冷却チャンネルと、
前記ビームチャンネル内、前記アンテ部内及びポケット部内を真空にするポンプを収納すると共に板状をなすポンププレートとを備え、
前記ポンププレートの一端を前記ビームチャンネルに接合する一方、前記ポンププレートの他端を前記ポケット部に接合させる
ことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第２の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバは、
第１の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバにおいて、
前記ポンププレートの一端を前記ビームチャンネルに形成させた取付座に接合させる一方、前記ポンププレートの他端を前記ポケット部に形成させた取付座に接合させる
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第３の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバは、
第１または２の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバにおいて、
前記冷却チャンネルを溝形に形成させ、前記ポケット部に形成させた段部に前記冷却チャンネルの開口部を嵌め込むように接合させる
ことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第４の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバは、
第１乃至３のいずれかの発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバにおいて、
前記ビームチャンネル、前記アンテ部、前記ポケット部、前記冷却チャンネル及び前記ポンププレートを無酸素銅で形成させる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバによれば、荷電粒子を周回させるビームチャンネルと、前記荷電粒子の周回に伴いその接線方向に放射される放射光の放射方向に延設するように前記ビームチャンネルに一体的に形成されるアンテ部と、前記アンテ部の外側に設けられると共に放射光の放射方向に対して略鉛直方向に延設するポケット部と、前記ポケット部の外側に設けられ冷却水を流通させる冷却チャンネルと、前記ビームチャンネル内、前記アンテ部内及びポケット部内を真空にするポンプを収納すると共に板状をなすポンププレートとを備え、前記ポンププレートの一端を前記ビームチャンネルに接合する一方、前記ポンププレートの他端を前記ポケット部に接合させることにより、真空チェンバが簡素な構成になり、引き抜き加工等の機械加工の比率が低減され、製造コストの低減を図ると共に、高い冷却性能を有することができる。
【００１６】
第２の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバによれば、第１の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバにおいて、前記ポンププレートの一端を前記ビームチャンネルに形成させた取付座に接合させる一方、前記ポンププレートの他端を前記ポケット部に形成させた取付座に接合させることにより、前記ポンププレートの両端が固定されるので、接合時の作業性を向上させることができる。
【００１７】
第３の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバによれば、第１または２の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバにおいて、前記冷却チャンネルを溝形に形成させ、前記ポケット部に形成させた段部に前記冷却チャンネルの開口部を嵌め込むように接合させることにより、前記冷却チャンネルを容易に接合させることができる。
【００１８】
第４の発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバによれば、第１乃至３のいずれかの発明に係る荷電粒子加速器の真空チェンバにおいて、前記ビームチャンネル、前記アンテ部、前記ポケット部、前記冷却チャンネル及び前記ポンププレートを無酸素銅で形成させることにより、熱伝導性が向上され、冷却効果を十分に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る真空チェンバを備えた荷電粒子加速器の平面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図２に示す矢印は、荷電粒子加速器１及び真空チェンバ３の上下方向及び径方向を示している。
【００２０】
図１に示すように、荷電粒子加速器１は、直線状の真空チェンバ２と円弧状の真空チェンバ３とを多数連結させることで全体として環状に構成されている。真空チェンバ２と隣接する真空チェンバ３との間には、後述する真空チェンバ２の横断面に適合するベローズ４が介装されており、真空チェンバ３と隣接する他の真空チェンバ３との間には、後述する真空チェンバ３の横断面に適合するベローズ５が介装されている。つまり、真空チェンバ２，３の両端にはフランジ２ａ，３ａが設けられる一方、ベローズ４，５の両端にはフランジ４ａ，５ａが設けられ、真空チェンバ２，３はこのフランジ２ａ，３ａとベローズ４，５のフランジ４ａ，５ａと接合されることで連結されている。このように構成されることにより、荷電粒子加速器１は、内部を超高真空とした真空チェンバ２，３内で電子、陽電子、イオン等の荷電粒子を磁場により周回させて光速近くまで加速させ、当該荷電粒子に高エネルギーを付与することができる。
【００２１】
ここで、真空チェンバ２には、荷電粒子の軌道に沿って周期磁場を与えることにより、荷電粒子を偏向させて蛇行させ、それによって特定の波長の光を取り出すための挿入光源と称されるウィグラー（図示省略）が設けられている。ウィグラーは、真空チェンバ２の上下（図２に示す矢印方向）に、上下で対をなすと共に極性が交互に変化している多数の磁石（図示省略）を真空チェンバ２の長手方向に沿って設けており、この磁石によって真空チェンバ２を上下に貫通し、かつ方向が交互に反転するような磁束を発生させる構成となっている。従って、ウィグラーを備えた真空チェンバ２内では、通過する荷電粒子に対して周期磁場が与えられて磁束と直角な方向、即ち水平方向（荷電粒子加速器１の径方向：図２に示す矢印方向）に荷電粒子が蛇行することになり、その蛇行の際に接線方向に放射光が放射される。
【００２２】
一方、真空チェンバ３には上記のようなウィグラーは設けられてはおらず、従って、真空チェンバ３内では、真空チェンバ３の軸線方向に沿うように荷電粒子が周回することになり、その周回の際に接線方向に放射光が放射される。
【００２３】
つまり、荷電粒子加速器１では、真空チェンバ２内においては荷電粒子加速器１の径方向の内側及び外側の内壁面に放射光が放射されると共に、真空チェンバ３内においては荷電粒子加速器１（真空チェンバ３）の径方向外側の内壁面に放射光が放射される。
【００２４】
次に、図２を用いて真空チェンバ３の構成について説明する。
【００２５】
図２に示すように、真空チェンバ３は、真空チェンバ３の軸線方向に延設すると共に無酸素銅で形成されるチェンバ本体１１、冷却チャンネル１２及びＮＥＧプレート１３，１４から構成されている。
【００２６】
チェンバ本体１１は、ビームチャンネル１５、アンテ部１６及びポケット部１７を一体的に成形したものである。ビームチャンネル１５は断面が略円形に形成され、その軸心周辺が荷電粒子の周回軌道になっている。アンテ部１６は、その荷電粒子の周回に伴いその接線方向に放射される放射光の放射方向（荷電粒子加速器１の径方向あるいは真空チェンバ３の径方向）に延設し、その断面は矩形に形成されている。ポケット部１７は、アンテ部１６の外側に設けられると共に、放射光の放射方向に対して略鉛直方向に延設されている。
【００２７】
また、ビームチャンネル１５には取付座１８，１９が形成され、アンテ部１６には排気スリット２０，２１が開口されている。そして、ポケット部１７の内側には取付座２２，２３が形成される一方、外側には段部２４が形成されている。
【００２８】
冷却チャンネル１２は断面が溝形（コ字形）に形成されており、ポケット部１７に形成された段部２４に冷却チャンネル１２の開口部を嵌め込むように接合されている。これにより、ポケット部１７の外面と冷却チャンネル１２の内面とにより冷却水路２５が形成される。
【００２９】
ＮＥＧプレート１３，１４は板状に形成されており、その一端はビームチャンネル１５の取付座１８，１９に接合される一方、他端はポケット部１７の取付座２２，２３に接合されている。これにより、チェンバ本体１１とＮＥＧプレート１３，１４とによりポンプ室２６，２７が形成される。そして、ポンプ室２６，２７には、排気スリット２０，２１上にＮＥＧ（Non Evaporable Getter：非蒸着型ゲッター）ポンプ２８が設けられている。
【００３０】
即ち、ＮＥＧポンプ２８を駆動させることにより、ビームチャンネル１５内、アンテ部１６内及びポケット部１７内を超高真空にさせ、ビームチャンネル１５の軸心周辺で荷電粒子が周回すると、その荷電粒子の周回に伴い接線方向に放射光が放射される。そして、放射光はアンテ部１６を通過した後、ポケット部１７の外側の内壁面に照射する。このとき、前記内壁面は加熱されるが、冷却水路２５内を流れる冷却水により冷却される。
【００３１】
従って、上述した構成をなすことにより、ＮＥＧプレート１３，１４を板状に形成したことにより、引き抜き加工が容易に行うことができ、又は板材をそのまま使用することができる。また、ＮＥＧプレート１３，１４の一端をビームチャンネル１５の取付座１８，１９に接合させると共に、他端をポケット部１７の取付座２２，２３に接合させることにより、チェンバ本体１１への接合を容易に行うことができ、作業効率が向上される。また、ポケット部１７をアンテ部１６の外側に放射光の放射方向に対して略鉛直方向に延設するように形成させることにより、放射光がポケット部１７の外側の内壁面に照射する際に発生する光電子をポケット部１７内に滞留させることができ、ビームチャンネル１５の軸心周辺で周回する荷電粒子に悪影響を及ぼさなくなる。更に、冷却チャンネル１２をポケット部１７の段部２４に嵌め込むように接合させることにより、容易に接合させることができる。
【００３２】
そして、ポケット部１７を放射光の放射方向に対して略鉛直方向に延設させているので、冷却水路２５との接触長さを長くすることができ、チェンバ本体１１を効率良く冷却することができる。これにより、冷却チャンネル１２だけを設けるだけでよく、従来の真空チェンバのようにビームチャンネルに冷却チャンネルを新たに設ける必要がなく、真空チェンバ３の構成を簡素にすることができる。また、チェンバ本体１１、冷却チャンネル１２及びＮＥＧアングル１３，１４を無酸素銅で形成させることにより、熱伝導性が向上され、冷却効果を十分に得ることができる。
【００３３】
なお、上述した真空チェンバ３の構成及び接合方法を、従来のウィグラーを備えた真空チェンバのようにビームチャンネルの両側にアンテ部を備える真空チェンバ２に適用することも可能である。
【００３４】
従って、本発明の荷電粒子加速器の真空チェンバによれば、荷電粒子を周回させるビームチャンネル１５と、荷電粒子の周回に伴いその接線方向に放射される放射光の放射方向に延設するようにビームチャンネルに一体的に形成されるアンテ部１６と、アンテ部１６の外側に設けられると共に放射光の放射方向に対して略鉛直方向に延設するポケット部１７と、ポケット部１７の外側に設けられ冷却水を流通させる冷却チャンネル１２と、ビームチャンネル１５内、アンテ部１６内及びポケット部１７内を真空にするＮＥＧポンプ２８を収納すると共に板状をなすＮＥＧプレート１３，１４とを備え、ＮＥＧプレート１３，１４の一端をビームチャンネル１５に接合する一方、ＮＥＧプレート１３，１４の他端をポケット部１７に接合させることにより、真空チェンバ３が簡素な構成になり、ＮＥＧプレート１３，１４の機械加工（引き抜き加工）の比率が低減され、製造コストの低減を図ることができる。しかも、冷却水路２５の接触面積が拡大されるので、高い冷却性能を有することができる。
【００３５】
また、ＮＥＧプレート１３，１４の一端をビームチャンネル１５に形成させた取付座１８，１９に接合させる一方、ＮＥＧプレート１３，１４の他端をポケット部１７に形成させた取付座２３，２４に接合させることにより、ＮＥＧプレート１３，１４の両端が固定されるので、ＮＥＧプレート１３，１４の接合時の作業性を向上させることができる。
【００３６】
また、冷却チャンネル１２を溝形に形成させ、ポケット部１７に形成させた段部２４に冷却チャンネル１２の開口部を嵌め込むように接合させることにより、冷却チャンネル１２を容易に接合させることができる。
【００３７】
更に、チェンバ本体１１、冷却チャンネル１２及びＮＥＧアングル１３，１４を無酸素銅で形成させることにより、熱伝導性が向上され、冷却効果を十分に得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
荷電粒子を周回させて加速する荷電粒子加速器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例に係る真空チェンバを備えた荷電粒子加速器の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      荷電粒子加速器
２，３      真空チェンバ
２ａ，３ａ      フランジ
４，５      ベローズ
４ａ，５ａ      フランジ
１１      チェンバ本体
１２      冷却チャンネル
１３，１４      ＮＥＧプレート
１５      ビームチャンネル
１６      アンテ部
１７      ポケット部
１８，１９，２２，２３      取付座
２０，２１      排気スリット
２４      段部
２５      冷却水路
２６，２７      ポンプ室
２８      ＮＥＧポンプ
【図１】
2006252871.tif 000003
【図２】
2006252871.tif 000004