(57)【要約】【課題】  高電圧部の隔離とイオン加速部のＸ線遮蔽を可能にすると同時にプラズマ発生部のメンテナンスが容易になる荷電粒子ビーム発生及び加速装置を提供する。【解決手段】  プラズマ発生手段１と、その出口側に設けられた荷電粒子ビーム引き出し手段２と、その下流側に設けられた荷電粒子ビーム加速手段３と、プラズマ発生手段１へプラズマ発生に必要な電流、電圧、ガスなどを導入する導入手段１０と、プラズマ発生手段１と荷電粒子ビーム引き出し手段２と荷電粒子ビーム加速手段３と導入手段１０とからなる高電圧部を囲むように設置された接地カーバを備え、接地カーバは所定壁厚を有し、荷電粒子ビーム加速手段３を覆う第一接地カーバ７と、第一接地カーバ７に対して脱着可能に設けられ、プラズマ発生手段１を覆うと共に第一接地カーバ７より壁厚が薄くされた第二接地カーバ８とから構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生手段と、このプラズマ発生手段の出口側に設けられた荷電粒子ビーム引き出し手段と、この荷電粒子ビーム引き出し手段の下流側に設けられた荷電粒子ビーム加速手段と、前記プラズマ発生手段へプラズマ発生に必要な電流、電圧、ガスなどを導入する導入手段と、前記プラズマ発生手段と前記荷電粒子ビーム引き出し手段と前記荷電粒子ビーム加速手段と前記導入手段とからなる高電圧部を囲むように設置された接地カーバを備え、前記接地カーバは所定壁厚を有し、前記荷電粒子ビーム加速手段を覆う第一接地カーバと、前記第一接地カーバに対して脱着可能に設けられ、前記プラズマ発生手段を覆うと共に前記第一接地カーバより壁厚が薄くされた第二接地カーバとから構成されたことを特徴とする荷電粒子ビーム発生及び加速装置。
【請求項２】
前記第一接地カーバは原子番号が２５以上の物質を主成分とする材料から構成され、前記第二接地カーバは原子番号が１４以下の物質を主成分とする材料から構成されたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム発生及び加速装置。
【請求項３】
前記第二接地カーバの脱着状態を感知するセンサーまたは接点を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の荷電粒子ビーム発生及び加速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、イオン源となる荷電粒子ビーム発生装置及びそこから引き出されたイオンを加速する荷電粒子ビーム加速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の荷電粒子ビーム発生及び加速装置においては、電子イオンプラズマ発生部の直後に取り付けられるイオン引き出し部とイオン加速部は露出した構成とされており、イオン源の運転中は運転員が近寄れない構造となっていた。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−９４７９３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の荷電粒子ビーム発生及び加速装置においては、イオン加速に必要な加速電圧が高い場合(例えば100KV)には、イオン加速手段である加速管内部の電極やセラミック部などの電子放出による暗電流に由来するＸ線が発生し、このＸ線が加速管のセラミックダクトなどの絶縁体を容易に通り抜け、イオン源周辺へ高線量のＸ線を放出して、イオン源運転中は、その周辺に近寄れないという問題点があった。
【０００５】
また、高電圧部に近寄れないようにするためにイオン源周辺を柵などで囲む必要があり、設置場所が大きくなることとメンテナンス作業がし難いという問題点もあった。
さらに、イオン源周辺は放射線で近寄れなくなり、イオン源の試験、調整、メンテナンスなどがし難くなるという問題点もあった。さらにまた、イオン源そのものを設置できる場所も制限されてしまうという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、イオン源を運転中であってもイオン源の周辺でのＸ線の線量を低く抑え、イオン源付近での作業を可能にすると共に、設置面積も小さくすることができる荷電粒子ビーム発生及び加速装置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】
【０００７】
この発明に係わる荷電粒子ビーム発生及び加速装置は、プラズマ発生手段と、このプラズマ発生手段の出口側に設けられた荷電粒子ビーム引き出し手段と、この荷電粒子ビーム引き出し手段の下流側に設けられた荷電粒子ビーム加速手段と、前記プラズマ発生手段へプラズマ発生に必要な電流、電圧、ガスなどを導入する導入手段と、前記プラズマ発生手段と前記荷電粒子ビーム引き出し手段と前記荷電粒子ビーム加速手段と前記導入手段とからなる高電圧部を囲むように設置された接地カーバを備え、前記接地カーバは所定壁厚を有し、前記荷電粒子ビーム加速手段を覆う第一接地カーバと、前記第一接地カーバに対して脱着可能に設けられ、前記プラズマ発生手段を覆うと共に前記第一接地カーバより壁厚が薄くされた第二接地カーバとから構成されたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係わる荷電粒子ビーム発生及び加速装置は上記のように構成されているため、加速管部からのＸ線を遮蔽することができると共に、荷電粒子ビーム発生及び加速装置の高電圧部を完全に覆うことができ、また、外部接地カーバを２つの部分で構成し、プラズマ発生部を脱着可能な壁厚の薄い第二接地カーバで覆ったことにより、プラズマ発生部のメンテナンスが容易にできるという従来にない顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。
図１は、実施の形態１による荷電粒子ビーム発生及び加速装置の概略構成を示す断面図、図２は、図１の左側方から見た荷電粒子ビーム発生及び加速装置の概略構成を示す断面図である。これらの図において、荷電粒子ビーム発生手段を構成するプラズマ発生部１の出口にイオン引き出し部２が取り付けられ、イオン引き出し部２の下流側に更に加速管などからなり、荷電粒子ビーム加速手段を構成するイオン加速部３が取り付けられている。
【００１０】
プラズマ発生部１は例えば、永久磁石が取り付けられたステンレスなどからなり、図２に示すような円柱形容器を用いて構成されたプラズマチャンバーを有する。プラズマチャンバーには図示しないプラズマ発生用フィラメントと後述するガス導入パイプが設けられている。イオン引き出し部２は例えば引き出し電極を含むフランジと絶縁体（図示せず）などから構成されている。
【００１１】
イオン加速部３の加速管は例えばセラミックダクトと金属フランジ及び加速電極とから構成されている。加速部出口フランジ４はイオン加速部３に取り付けられ、イオンを更に下流機器へ運ぶためのイオン輸送真空ダクト５がその下流側に取り付けられている。
加速部出口フランジ４及びイオン輸送真空ダクト５は電気的に接地されていて、アース（グランド）に接続されるため、電位はゼロである。
【００１２】
イオン輸送手段６は加速されたイオンを下流機器へ運ぶために必要な収束を与えるもので、例えばソレノイド電磁石や静電レンズ（図示せず）で構成することができる。
また、第一接地カーバ７は加速部出口フランジ４に取り付けられ、電気的に接地されている。この第一接地カーバ７は、イオン加速部３の半分以上をカーバするようにその寸法が決められている。第一接地カーバ７はまたイオン加速部３を囲むように、しかもイオン加速部３から放電限界距離以上である第一距離２０離れるようにされている。この第一距離２０は例えば加速電圧が１００KV時には、十数センチ以上に設定されている。
【００１３】
実際には、第一接地カーバ７は加速部出口フランジ４と一体化したものであってもよい。
また、第一接地カーバ７はその壁厚及び構成材料は充分厚いものであって、構成材料も原子番号が２５以上の物質を主成分とする材料であることが望ましい。第二接地カーバ８は第一接地カーバ７にねじ２３等によって取り付けられ、プラズマ発生部１のメンテナンス、例えば、フィラメントの交換作業を行う際に容易に脱着できるようにされている。
【００１４】
また、第二接地カーバ８は電気的に接地されていて、電位はゼロである。第二接地カーバ８は第一接地カーバ７と同じ材料から作られていてもよい。その場合、第二接地カーバ８の壁厚は第一接地カーバ７の壁厚より薄くされていて、第二接地カーバ８の脱着が容易に行えるようにされている。また、第二接地カーバ８の構成材料は、例えばアルミなど原子番号が１４以下の金属材料を主にして作られるのが望ましい。
【００１５】
さらに、第二接地カーバ８は複数個の穴があけられた板で作ってもよい。また、第二接地カーバ８は第三接地カーバ９ともねじ２４等でお互いに取り付けられている。第三接地カーバ９は第一接地カーバ７にも取り付けられていて、電気的に接地されている。
第三接地カーバ９は実際は第一接地カーバ７と一体に作られていてもよい。
【００１６】
また、第二接地カーバ８と第三接地カーバ９の軸方向の先端部（図２のねじ２４による取り付け部）とプラズマ発生部１との間の第二距離２１は、第一距離２０と同様に、例えば加速電圧が１００KV時には、十数センチ以上に設定されている。さらに、プラズマ発生部１のメンテナンス時に、第三接地カーバ９を取り外す必要がない場合が多いので、第三接地カーバ９の構成材料はアルミのようなものでも、ステンレスのようなものでもどちらで構成してもよい。
【００１７】
また、第二接地カーバ８と第三接地カーバ９は図２に示すように、半割りの円筒で構成されているが、円筒の軸方向に設けられる第一接地カーバ７及び円筒の半径方向に設けられる第四接地カーバ１１から容易に脱着できるように構成されていれば、例えば第二接地カーバ８と第三接地カーバ９とが一体化されていてもよい。第五接地カーバ１２は第四接地カーバ１１に取り付けられている。第四接地カーバ１１と第五接地カーバ１２はそれぞれ電気的に接地されている。
【００１８】
導入手段１０は少なくともその外面が金属でできており、断面がほぼ円形の筒から構成されていて、その一端が第一支持手段１６によって第五接地カーバ１２内に設けられた高圧デッキ１５に取り付けられ、他端がプラズマ発生部１に結合されている。導入手段１０の外面は電気的に高圧デッキ１５及びプラズマ発生部１と接続されていて、電位は加速電圧値に等しい。
【００１９】
高圧デッキ１５上に配設された電源及び制御手段１３からの配線（例えばフィラメント電流導入線、プラズマ発生用のアーク電圧配線、またはＲＦ信号を運ぶための導波管など）と配管（例えば冷却水配管、プラズマ生成用ガス配管）１７は導入手段１０の内側を通って、プラズマ発生部１へ接続されている。図２の第三距離２２は導入手段１０の外側と例えば円形の金属筒である第四接地カーバ１１の内側との最短距離であるが、その値は放電限界距離より大きく設定されている。
【００２０】
絶縁碍子１４は絶縁体から構成され、第五接地カーバ１２内で高圧デッキ１５を支えている。また、第二支持手段１８は第三接地カーバ９を支持している。ここで、第三接地カーバ９は第四接地カーバ１１及び第一接地カーバ７にも取り付けられているため、場合によっては第二支持手段１８は省略してもよい。高圧デッキ１５へは高圧ケーブル（図示せず）を経てイオンを加速するための高電圧を第五接地カーバ１２の外側に設置した高圧電源（図示せず）から印加するようにしている。
【００２１】
実施の形態１によれば、イオン加速部３を用いてイオンを加速中に発生したＸ線はイオン加速部３のセラミックなどからなる加速管を通り抜けたとしても、発生したＸ線はステンレスや銅など原子番号が２５以上の金属を主材料にして構成された第一接地カーバ７によって効果的に遮断することができる。同時に、第一接地カーバ７と第二接地カーバ８と第三接地カーバ９と、第四接地カーバ１１と、第五接地カーバ１２とによって、高圧印加部が覆われており、直接感電する心配を無くすことができる。
【００２２】
なお、第二接地カーバ８は第一接地カーバ７のようにＸ線を遮蔽する機能は相対的に必要ではないため、軽い金属を主とする材料と軽量化した形で構成することができる。
その結果、プラズマ発生部１にあるプラズマ室などのメンテナンスを行う際は、第二接地カーバ８を脱着して、メンテナンスを容易に行うことができる。図３及び図４は、実施の形態１において、プラズマ発生部１のメンテナンス時に第二接地カーバ８を取り外した状態を示している。
【００２３】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２は、第二接地カーバ８またはその近傍に、第二接地カーバ８の脱着状態を感知するセンサーまたは接点を設けるようにしたものである。
このような構成とすれば、第二接地カーバ８が外された状態で誤って高電圧を印加することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１による荷電粒子ビーム発生及び加速装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の左側方から見た状態を示す荷電粒子ビーム発生及び加速装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】図１におけるメンテナンス時の状態を示す断面図である。
【図４】図２におけるメンテナンス時の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  プラズマ発生部、  ２  イオン引き出し部、  ３  イオン加速部、
４  加速部出口フランジ、  ５  イオン輸送真空ダクト、  ６  イオン輸送手段、
７   第一接地カーバ、  ８  第二接地カーバ、  ９         第三接地カーバ、
１０  導入手段、  １１  第四接地カーバ、  １２   第五接地カーバ、
１３  電源及び制御手段、  １４  絶縁碍子、
１５  高圧デッキ、  １６  第一支持手段、  １７  配線と配管、
１８  第二支持手段、  ２０  第一距離、  ２１  第二距離、
２２         第三距離、  ２３、２４  ねじ。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006059774.tif 000006