(57)【要約】  本発明は、シンクロサイクロトロンにおいて荷電粒子を加速させるための電圧を発生させることができるＲＦシステム（１）であって、伝導筺体（５）を備える共振空洞（２）を含み、伝導筺体（５）内には、荷電粒子を加速させることができる加速電極（４）に連結された第１の端部を有する伝導性ピラー（３）と、ピラー（３）の第１の端部とは反対の第２の端部と伝導筺体（５）との間に結合された回転式可変コンデンサ（１０）であって、固定式電極（１１）と、可動式電極（１２）を備えるロータ（１３）とを備え、固定式電極（１１）および可動式電極（１２）は、共振空洞（２）の共振周波数を経時的に周期的に変化させることができる可変静電容量を形成し、ロータ（１３）の外部層は、３００Ｋにおいて２０．０００．０００Ｓ／ｍを上回る伝導性を有する、コンデンサとが置かれる、ＲＦシステムに関する。ロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも一部は、０．５を上回りかつ１未満である垂直全放射率を有する表面であり、それによってロータのより良好な冷却を可能にしならびに／または伝導によっておよび／または対流によってロータを冷却するためのシステムを無しですますことを可能にする。【選択図】図３ａ
2014533871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンクロサイクロトロンにおいて荷電粒子を加速させるための電圧を発生させることができる無線周波（ＲＦ）システム（１）であって、前記ＲＦシステム（１）は、伝導筺体（５）を備える共振空洞（２）を含み、前記伝導筺体（５）内には、
−前記荷電粒子を加速させることができる加速電極（４）に連結された第１の端部を有する伝導性ピラー（３）と、
−前記ピラー（３）の前記第１の端部とは反対の第２の端部と前記伝導筺体（５）との間に結合された回転式可変コンデンサ（１０）であって、固定式電極（１１）と、可動式電極（１２）を備えるロータ（１３）とを備え、前記固定式電極（１１）および前記可動式電極（１２）は、前記共振空洞（２）の共振周波数を経時的に周期的に変化させることができる可変静電容量を形成し、前記ロータ（１３）の外部層が、３００Ｋにおいて２０．０００．０００Ｓ／ｍを上回る伝導性を有する前記コンデンサ（１０）とが置かれ、
前記伝導筺体（５）の内部表面（６）に面する前記ロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも一部が、３００Ｋにおいて０．５以上かつ１未満である垂直全放射率を有することを特徴とする、ＲＦシステム（１）。
【請求項２】
シンクロサイクロトロンにおいて荷電粒子を加速させるための電圧を発生させることができる無線周波（ＲＦ）システム（１）であって、前記ＲＦシステム（１）は、伝導筺体（５）を備える共振空洞（２）を含み、前記伝導筺体（５）内には、
−前記荷電粒子を加速させることができる加速電極（４）に連結された第１の端部を有する伝導性ピラー（３）と、
−前記ピラー（３）の前記第１の端部とは反対の第２の端部と前記伝導筺体（５）との間に結合された回転式可変コンデンサ（１０）であって、固定式電極（１１）と、可動式電極（１２）を備えるロータ（１３）とを備え、前記固定式電極（１１）および前記可動式電極（１２）は、前記共振空洞（２）の共振周波数を経時的に周期的に変化させることができる可変静電容量を形成し、前記ロータ（１３）の外部層が、３００Ｋにおいて２０．０００．０００Ｓ／ｍを上回る伝導性を有する前記コンデンサ（１０）とが置かれ、
何らかの瞬間に前記ロータ（１３）の前記外部表面（１５）に面し得る前記伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部が、３００Ｋにおいて０．５以上かつ１未満である垂直全放射率を有することを特徴とする、ＲＦシステム（１）。
【請求項３】
前記ＲＦシステム（１）が、前記ロータ（１３）と直接接触する流体の強制対流によって前記ロータ（１３）を冷却するためのいかなる手段も備えないことを特徴とする、請求項１または２に記載のＲＦシステム（１）。
【請求項４】
前記ロータ（１３）の前記外部表面（１５）の前記少なくとも一部および／または前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）の前記少なくとも一部が、伝導性反磁性材料または半伝導性反磁性材料から作製され、３００Ｋにおいて０．５以上かつ１未満である垂直全放射率を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＲＦシステム（１）。
【請求項５】
さらに、強制対流によって前記伝導筺体（５）を冷却するための第１の手段（２０）を備え、前記ＲＦシステムがまた、強制対流によって前記伝導筺体（５）を冷却するための第２の手段（２１）であって、前記第１の手段（２０）に付加的なものであり、前記ロータのレベルに位置する、第２の手段（２１）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＲＦシステム（１）。
【請求項６】
前記ロータ（１３）の前記外部表面（１５）の前記少なくとも一部および前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）の前記少なくとも一部が、１つの同じ材料からのものであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＲＦシステム（１）。
【請求項７】
シンクロサイクロトロンにおいて荷電粒子を加速させるための電圧を発生させることができるＲＦシステム（１）を製造するための方法であって、前記ＲＦシステム（１）が、伝導筺体（５）を備える共振空洞（２）を含み、前記伝導筺体（５）内には、
−前記荷電粒子を加速させることができる加速電極（４）に連結された第１の端部を有する伝導性ピラー（３）と、
−前記ピラー（３）の前記第１の端部とは反対の第２の端部と前記伝導筺体（５）との間に結合された回転式可変コンデンサ（１０）であって、固定式電極（１１）と、可動式電極（１２）を備えるロータ（１３）とを備え、前記固定式電極（１１）および前記可動式電極（１２）は、前記共振空洞（２）の共振周波数を経時的に周期的に変化させることができる可変静電容量を形成し、前記ロータ（１３）の外部層が、３００Ｋにおいて２０．０００．０００Ｓ／ｍを上回る伝導性を有する前記コンデンサ（１０）とが置かれ、
前記方法が、前記伝導筺体（５）の内部表面（６）に面する前記ロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも一部の垂直全放射率を実質的に増大させる表面処理のステップを含むことを特徴とする、方法。
【請求項８】
表面処理の前記ステップが、伝導性反磁性材料または半伝導性反磁性材料からなる層を前記ロータ（１３）の前記外部層の少なくとも一部に上重ねするステップを含み、前記層の前記外部表面（１５）が、３００Ｋにおいて０．５以上かつ１未満である垂直全放射率を有することを特徴とする、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記ロータ（１３）の前記外部層の少なくとも一部が、銅から作製され、表面処理の前記ステップが、前記ロータ（１３）の前記外部層の前記少なくとも一部の前記外部表面（１５）の少なくとも一部を酸化させるステップを含むことを特徴とする、請求項７または８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記ロータ（１３）の前記外部層の少なくとも一部が、銅から作製され、表面処理の前記ステップが、前記ロータ（１３）の前記外部層の前記少なくとも一部の前記外部表面（１５）の少なくとも一部の粗さを機械的に増大させるステップを含むことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１１】
表面処理の前記ステップが、グラファイトカーボン、カーボンナノチューブ、炭化ケイ素、白金黒またはカーボンブラックの中から選択された材料を含む層を前記ロータ（１３）の前記外部層の前記少なくとも一部に上重ねするステップを含むことを特徴とする、請求項７または８に記載の製造方法。
【請求項１２】
シンクロサイクロトロンにおいて荷電粒子を加速させるための電圧を発生させることができるＲＦシステム（１）を製造するための方法であって、前記ＲＦシステム（１）が、伝導筺体（５）を備える共振空洞（２）を含み、前記伝導筺体（５）内には、
−前記荷電粒子を加速させることができる加速電極（４）に連結された第１の端部を有する伝導性ピラー（３）と、
−前記ピラー（３）の前記第１の端部とは反対の第２の端部と前記伝導筺体（５）との間に結合された回転式可変コンデンサ（１０）であって、固定式電極（１１）と、可動式電極（１２）を備えるロータ（１３）とを備え、前記固定式電極（１１）および前記可動式電極（１２）は、前記共振空洞（２）の共振周波数を経時的に周期的に変化させることができる可変静電容量を形成し、前記ロータ（１３）の外部層は、３００Ｋにおいて２０．０００．０００Ｓ／ｍを上回る伝導性を有する前記コンデンサ（１０）とが置かれ、
前記方法が、何らかの瞬間に前記ロータ（１３）の外部表面（１５）に面し得る前記伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部の垂直全放射率を実質的に増大させる表面処理のステップを含むことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
表面処理の前記ステップが、伝導性反磁性材料または半伝導性反磁性材料からなる層を前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）の前記少なくとも一部に上重ねするステップを含み、処理後、前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）が、３００Ｋにおいて０．５以上かつ１未満である垂直全放射率を有することを特徴とする、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）の前記少なくとも一部が、銅から作製され、表面処理の前記ステップが、前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）の少なくとも一部を酸化させるステップを含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）の前記少なくとも一部が、銅から作製され、表面処理の前記ステップが、前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）の少なくとも一部の粗さを機械的に増大させるステップを含むことを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１６】
表面処理の前記ステップが、グラファイトカーボン、カーボンナノチューブ、炭化ケイ素、白金黒またはカーボンブラックから選択された材料を含む層を前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）の前記少なくとも一部に上重ねするステップを含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記ロータ（１３）の前記外部表面（１５）の前記少なくとも一部および前記伝導筺体（５）の前記内部表面（６）の前記少なくとも一部が、１つの同じ材料からのものであることを特徴とする、請求項７〜１６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記方法が、前記ロータ（１３）と直接接触する流体の強制対流によって前記ロータ（１３）を冷却するための手段を前記ＲＦシステム（１）に装備するためのいかなるステップも含まないことを特徴とする、請求項７〜１７のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンクロサイクロトロンの分野に関する。より詳細には、本発明は、シンクロサイクロトロンにおいて荷電粒子を加速させるための電圧を発生させることができる無線周波（ＲＦ）システムであって、伝導筺体を備える共振空洞を備え、伝導筺体内には、荷電粒子を加速させることができる加速電極に連結された第１の端部を有する伝導性ピラーと、ピラーの第１の端部とは反対の第２の端部と伝導筺体との間に結合された回転式可変コンデンサであって、固定式電極と、可動式電極を備えるロータとを備え、固定式電極および可動式電極は、共振空洞の共振周波数を経時的に周期的に変化させることができる可変静電容量を形成し、ロータの外部層は、３００Ｋにおいて２０．０００．０００Ｓ／ｍを上回る伝導性を有する、コンデンサとが置かれる、無線周波（ＲＦ）システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転式可変コンデンサが装備されたそのようなＲＦシステムは、たとえば特許文献の英国特許第６５５２７１号明細書などから長期にわたって知られている。また、コンデンサのロータは加熱作用を受けやすく、この加熱作用は、部分的には、シンクロサイクロトロンの磁場内、すなわち粒子をシンクロサイクロトロン内でそれらの軌道に維持することを可能にする磁場内でのロータの回転動作後に、ロータ内に現れる渦電流によるものであることが知られている。加熱作用の他の原因は、ロータを横断するＲＦ電流である。ここでは、この加熱作用は、ロータの外形に変形を引き起こし、これは、その適正な作動を妨げることがある。これはまた、コンデンサが構成されるならびに／またはこれと接触する材料の早期の劣化も招来し得る。
【０００３】
知られているＲＦシステムでは、ロータは通常、たとえばＫ．Ａ．Ｂａｊｃｈｅｒら（「ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ６８０  ｍｅｖ  ｓｙｎｃｈｒｏ−ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  ａｓ  ａ  ｒｅｓｕｌｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍｏｄｅｒｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｔｓ  ｒｆ  ｓｙｓｔｅｍ」；ｊｏｉｎｔ  ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｄｕｂｎａ  ｒｅｐｏｒｔ  ９−６２１８）によって記載されるように、水によって冷却される。ロータはまた、Ｋ．Ｒ．ＭａｃＫｅｎｚｉｅらによる「ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  １８４−ｉｎｃｈ  ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ」において記載されるように、空気および水によって冷却され得る。しかし、このシステムは、可撓管の複雑な入り組んだ網構造の製造ならびにこの空気を排出するための送風機およびシステムの追加を必要とする。
そのような冷却システムは複雑であり、高価であり、しばしばいくぶん信頼できないものである。これらはまた、時に不適当であり、そのために感知性素子に対する追加の熱保護対策を必要とする。この点において、Ｂａｃｈｊｅｒらは、たとえば、磁気スクリーンをコンデンサの特定の部分に装備し、それによってこれらのコンデンサ部分内の渦電流を抑制することを記載している。これらの公知の冷却手段は、さらには、ＲＦ力が増大しならびに／またはロータの回転速度が増すにつれて実施がますます難しく、また高価になり、これは、開発途中であり、また、単位時間当たりに生成できる粒子のパケット数を増大させることが狙いとされるシンクロサイクロトロンの場合に当てはまる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的の１つは、可変コンデンサのロータの冷却に関連する問題を少なくとも部分的に解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するために、本発明によるＲＦシステムは、伝導筺体の内部表面に面するロータの外部表面の少なくとも一部が、０．５以上、かつ１未満である垂直全放射率を有することを特徴とする。
【０００６】
そのようなＲＦシステムは実際、ロータから伝導筺体への放射の形態での熱の伝達を増やすことを可能にし、したがってロータのより良好な冷却を可能にする。これは、ロータが高速で、たとえば１分当たり５０００回転を上回る速度で回転するときに特に有利である。
【０００７】
代替的または追加的に、何らかの瞬間にロータの外部表面に面し得る伝導筺体の内部表面の少なくとも一部は、０．５以上、かつ１未満である垂直全放射率を有する。
かかる構成は、ロータの外部層の外部表面によって発せられた熱放射の吸収を向上させ、したがってロータをさらに良好に冷却することを可能にする。
【０００８】
優先的なやり方では、本発明によるＲＦシステムは、ロータと直接接触する流体の強制対流によってロータを冷却するためのいかなる手段も備えない。かかる構成は、同等の熱放散特性を温存し、このＲＦシステムをシンクロサイクロトロンに使用することを可能にしながら、大きく簡易化された安価なＲＦシステムを有することを可能にする。
【０００９】
本発明はまた、ＲＦシステムを製造するための方法に関する。本発明はまた、そのようなＲＦシステムを備えるシンクロサイクロトロンに関する。
【００１０】
本発明のこれらの態様ならびに他の態様は、本発明の特定の実施形態の詳細な説明において明確化される。
【００１１】
図は、本発明のいかなる限定も構成するのではなく、これを示すものとして与えられる。さらには、図の比率は適合されていない。同一のまたは類似の構成要素は、すべての図の中で同じ参照番号によって全体的に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】中央平面によって表されたシンクロサイクロトロンのＲＦシステムの基本図である。
【図２】シンクロサイクロトロン内の加速電場のテンポ周波数構造の図である。
【図３ａ】本発明の第１実施形態によるＲＦシステムの部分的な長手方向断面図である。
【図３ｂ】図３ａのＲＦシステムの平面ＡＡによる横断面図である。
【図４ａ】本発明の代替的なまたは追加の形態によるＲＦシステムの部分的な長手方向断面図である。
【図４ｂ】図４ａのＲＦシステムの平面ＢＢによる横断面図である。
【図５ａ】本発明のより好ましい形態によるＲＦシステムの部分的な長手方向断面図である。
【図５ｂ】図５ａのＲＦシステムの平面ＣＣによる横断面図である。
【図６ａ】本発明のさらにより好ましい形態によるＲＦシステムの部分的な長手方向断面図である。
【図６ｂ】図６ａのＲＦシステムの平面ＤＤによる横断面図である。
【図７ａ】本発明のさらにより好ましい形態によるＲＦシステムの部分的な長手方向断面図である。
【図７ｂ】図７ａのＲＦシステムの平面ＥＥによる横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の枠組み内では、「ＲＦ」は、無線周波数、すなわち３ＫＨｚから３００ＧＨｚの間にある周波数を意味すると理解されるべきことに留意されたい。シンクロサイクロトロンでは、この周波数は、たとえば５９ＭＨｚから８８ＭＨｚの間で変化する。
【００１４】
図１は、最初に、本発明によるＲＦシステム（１）を全体的かつ概略的に表している。このＲＦシステムは、伝導筺体（５）を備える共振空洞（２）を含み、伝導筺体（５）内には、荷電粒子をシンクロサイクロトロン内で所望の軌道（３０）に沿って加速させることができる加速電極（４）に連結された第１の端部を有する伝導性ピラー（３）と、ピラー（３）の第１の端部とは反対の第２の端部と伝導筺体（５）との間に結合された回転式可変コンデンサ（１０）（「ｒｏｔｃｏ」とも呼ばれる）であって、その可変静電容量が、共振空洞（２）の共振周波数を経時的に周期的に変化させることができる、回転式可変コンデンサ（１０）とが置かれる。前記可変コンデンサ（１０）は、固定式電極と、可動式電極を備えるロータとを備え、固定式電極および可動式電極は前記可変静電容量を形成する。作動においては、ロータは、好ましくは１分当たり５０００回転を上回る速度で回転する。
ＲＦシステムがシンクロサイクロトロン上に装着され、作動状態にあるとき、伝導筺体（５）の内部は、全体的には非常に低い圧力下、または実際には疑似真空下、たとえば１０−３ｍｂａｒ未満の圧力、好ましくは１０−４ｍｂａｒと１０−５ｍｂａｒの間の圧力にあることが留意されなければならない。
たとえば、ピラー（３）に静電容量式に結合することができるＲＦ発生器（４０）が、空洞（２）を供給するために使用される。図示する場合では、発生器（４０）および伝導筺体（５）が接地される。
図２は、そのようなＲＦシステムの加速電極（４）によって発生させたものなどの加速電場のテンポ周波数構造を表す。
かかるシステムは知られているため、ここではこれ以上詳細には説明されない。
【００１５】
次に可変コンデンサ（１０）側に位置するＲＦシステムの部分、すなわちピラー（３）に関して加速電極（４）の反対側に位置する部分に注意が向けられる。
図３ａおよび図３ｂは、部分的な長手方向断面および本発明によるＲＦシステムを貫通する横断面「ＡＡ」をそれぞれ表している。
ｒｏｔｃｏは、ピラー（３）の第１の端部とは反対の第２の端部に固定された固定式電極（１１）を備える。ｒｏｔｃｏはまた、可動式電極（１２）が装着されたロータ（１３）も備える。ロータ（１３）は、たとえば、ピラー（３）の軸に対して平行である、またはこの軸と一致する回転軸（Ｚ）の周りをモータ（Ｍ）によって回転駆動され得る。固定式電極（１１）および可動式電極（１２）は、Ｚ軸に沿って軸方向に延び、したがってモータ（Ｍ）が作動状態にあるとき周期的に互いに面することになる。ｒｏｔｃｏは、したがって、時間に伴って周期的に変化する静電容量を有する。明確にするために、図３ａおよび３ｂに示すｒｏｔｃｏは、単一の固定式電極（１１）と、単一の可動式電極（１２）とを備える。しかし、ｒｏｔｃｏは、一般に、いくつかの固定式および／または可動式電極を備える。数多くの他のｒｏｔｃｏ構成が、本発明の枠組み内で可能であることも明白である。
ロータ（１３）の外部層は、３００Ｋにおいて２０×１０６Ｓ／ｍ（すなわち３００ケルビンにおいて１メートル当たり２０．０００．０００ジーメンス）を上回る伝導性を有し、それによってロータ内のＲＦ電流の良好な伝導を可能にする。優先的なやり方では、ロータ（１３）の外部層は、アルミニウムのもの（すなわち３００Ｋにおいて約３７．７×１０６Ｓ／ｍ）以上の電気伝導性を有する。これは、たとえば銅または銀層でもよい。好ましくは、この層は、たとえば銅から作製される。したがって、たとえば、外部部分上に銅層が重ね合わされた、アルミニウム、またはたとえば７０００系のアルミニウム合金から作製されたロータが提供されてよい。用語「層」はまた、「領域」または「ゾーン」を意味すると理解されるべきである。したがって、たとえば頑丈な銅のロータを有することも可能であり、この場合、ロータの外部ゾーンは当然ながら銅から作製される。
【００１６】
図３ａおよび３ｂに概略的に表すように、伝導筺体（５）の内部表面（６）に面して位置するロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも一部は、０．５以上、かつ１未満である垂直全放射率を有する。
代替的に、または加えて、図４ａおよび４ｂに示すように、何らかの瞬間にロータ（１３）の外部表面（１５）に面し得る伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部は、０．５以上、かつ１未満である垂直全放射率を有する。
用語「面する」は、何らかの瞬間に、前記２つの表面（６および１５）が、１本の直線をいかなる妨害物にも遭遇することなく前記２つの表面間に引くことができるように互いに向かい合うことを示している。
この垂直全放射率は、３００Ｋの温度においてＡＳＴＭ規格Ｅ４０８−７１（２００８）の方法Ａ（「Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｏｔａｌ  ｎｏｒｍａｌ  ｅｍｉｔｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ−ｍｅｔｅｒ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（検針器技術を用いた表面の全垂直放射率のための標準試験方法）」）にしたがって測定される。この規格にしたがった測定機器の較正中、測定の場所において考慮される表面の曲率半径とほぼ同じ曲率半径を有する基準表面が、選好的に使用される。
【００１７】
好ましくは、本発明によるＲＦシステム（１）は、前記ロータ（１３）と直接接触する流体の強制対流によってロータ（１３）を冷却するためのいかなる手段も備えない。
【００１８】
好ましくは、伝導筺体（５）の内部表面（６）に面して位置するロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも５０％、または少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％または１００％は、０．５以上かつ１未満であり、好ましくは０．６を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．７を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．８を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．９を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．９５を上回りかつ１未満である垂直全放射率を有する。
【００１９】
代替的なまたは追加のやり方では、何らかの瞬間にロータ（１３）の外部表面（１５）に面し得る伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも５０％、または少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％または１００％は、０．５以上かつ１未満であり、好ましくは０．６を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．７を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．８を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．９を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．９５を上回りかつ１未満である垂直全放射率を有する。
【００２０】
図５ａおよび５ｂに示す本発明の好ましい実施形態によれば、ＲＦシステム（１）は、さらには、強制対流によって伝導筺体（５）を冷却するための第１の手段（２０）と、強制対流によって伝導筺体（５）を冷却するための第２の手段（２１）とを備え、前記第２の手段（２１）は、第１の手段（２０）の付加的なものであり、ロータ（１３）のレベルに位置している。
これらの第２の手段（２１）は、したがって、ロータ（１３）の外部表面（１５）によって放射され、筺体（５）によって吸収される熱のより良好な排出のための追加の手段を構成する。これらの第１および第２の手段（２０，２１）は、たとえば、液体を用いるまたはガスを用いる冷却手段であり得る。たとえば、第２の手段（２１）は、伝導筺体（５）と直接的にまたは間接的に接触して置かれた、液体窒素または任意の低温液体の循環に適合された管（２２）を備えることができる。これらの第２の手段（２１）は、ロータ（１３）のレベルにて伝導筺体（５）の外部表面にわたって分散された複数の冷却手段を備えることができる。
【００２１】
上記で特定した垂直全放射率レベルは、様々な方法で得ることができ、以降で説明される。
ロータ（１３）の外部表面（１５）は、少なくとも部分的には、伝導性反磁性材料または半伝導性反磁性材料から作製されてよく、この表面は０．５以上かつ１未満である垂直全放射率を有する。反磁性材料は、負の磁化率を有する材料である。この材料は、たとえば、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンブラックまたは白金黒などの伝導性材料であり得る。代替的には、これらの材料は、好ましくは不純物を有さない半伝導性材料でもよい。この材料は化合物でも構わない。用語の化合物は、たとえば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化第一銅（Ｃｕ２０）、酸化銅（ＣｕＯ）、または酸化銀（ＡｇＯ）などの、少なくとも２つの異なる化学元素から構成された化学物質を定義する。
本発明の好ましい実施形態によれば、ロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも一部は、酸化銅から作製される。この酸化銅は、酸化銅（または酸化銅（ＩＩ）すなわちＣｕＯ）または酸化銅（または酸化銅（Ｉ）すなわちＣｕ２Ｏ）でもよい。優先的なやり方では、酸化銅（ＩＩ）が使用される。
代替的なやり方では、ロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも一部は、グラファイトカーボン、カーボンナノチューブ、炭化ケイ素、白金黒、またはカーボンブラックの中から選択される材料を含む。
代替的には、ロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも一部は、銅または酸化銅から作製され、ショットピーニング、サンドブラスティング、ショットブラスティング、研磨、ボーリングまたはこれらのプロセスの組み合わせなどの機械的衝撃による表面処理を施されている。
【００２２】
図６ａおよび図６ｂに示すようなさらにより好ましいやり方では、何らかの瞬間にロータ（１３）の外部表面（１５）に面し得る伝導筺体（５）の内部表面（６）の全体が、０．５以上かつ１未満であり、好ましくは０．６を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．７を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．８を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．９を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．９５を上回りかつ１未満である垂直全放射率を有する。
【００２３】
代替的または追加的なやり方では、何らかの瞬間にロータ（１３）の外部表面（１５）に面し得る伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部が、酸化銅から作製される。この酸化銅は、酸化銅（Ｉ）または酸化銅（ＩＩ）でよい。さらにより好ましいやり方では、伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部は、酸化銅（ＩＩ）から作製される。
代替的には、伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部は、グラファイトカーボン、カーボンナノチューブ、炭化ケイ素、グラファイトブラックまたはカーボンブラックの中から選択される材料を含む。
代替的には、伝導筺体（５）の内部部分（６）の少なくとも一部は、銅または酸化銅から作製され、ショットピーニング、サンドブラスティング、ショットブラスティング、研磨、ボーリング、またはこれらのプロセスの組み合わせなどの機械的衝撃による表面処理を施されている。
【００２４】
本発明のより好ましい実施形態によれば、ロータ（１３）の外部層の外部表面（１５）の少なくとも一部および伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部は、１つの同じ材料からのものである。
これは実際には、ロータから伝導筺体への放射による熱伝達を最大限にすることを可能にするが、その理由は、当該表面が、こうして、周波数領域においてほぼ同じ放射率スペクトルを有するためである。
【００２５】
好ましくは、ロータ（１３）の外部表面（１５）の前記少なくとも一部は酸化銅（ＩＩ）から作製され、伝導筺体（５）の内部表面（６）の前記少なくとも一部は酸化銅（ＩＩ）から作製される。
代替的には、ロータ（１３）の外部表面（１５）の前記少なくとも一部が酸化銅（Ｉ）から作製され、伝導筺体（５）の内部表面（６）の前記少なくとも一部が酸化銅（Ｉ）から作製される。
代替的には、ロータ（１３）の外部表面（１５）の前記少なくとも一部がグラファイトカーボン、カーボンナノチューブ、炭化ケイ素、白金黒またはカーボンブラックから作製され、伝導筺体（５）の内部表面（６）の前記少なくとも一部がグラファイトカーボン、カーボンナノチューブ、炭化ケイ素、白金黒またはカーボンブラックからそれぞれ作製される。
代替的には、ロータ（１３）の外部表面（１５）の前記少なくとも一部は、銅から作製され、ショットピーニング、サンドブラスティング、ショットブラスティング、研磨、ボーリング、またはこれらのプロセスの組み合わせなどの機械的衝撃による表面処理を施されており、伝導筺体（５）の内部表面（６）の前記少なくとも一部は、銅から作製され、ショットピーニング、サンドブラスティング、ショットブラスティング、研磨、ボーリング、またはこれらのプロセスの組み合わせなどの衝撃による同じ機械的処理を施されている。優先的なやり方では、ロータ（１３）の外部表面（１５）および伝導筺体（５）の内部表面（６）はまた、機械的衝撃による処理のステップの後に、酸化させるステップにかけられる。
【００２６】
図７ａおよび図７ｂに示すような本発明のさらにより好ましい実施形態では、ロータ（１３）は、複数の可動式電極（１２）および複数の固定式電極（１１）を備える。第２の冷却手段（２２）は、ロータ（１３）のレベルにある伝導筺体（５）の外部表面の全体に存在することができる。
【００２７】
本発明はまた、上記の例のいずれか１つに説明したようなＲＦシステムを備えるシンクロサイクロトロンに関する。
【００２８】
本発明の別の態様は、シンクロサイクロトロンにおいて荷電粒子を加速させるための電圧を発生させることができるＲＦシステム（１）を製造するための方法であって、ＲＦシステム（１）が、伝導筺体（５）を備える共振空洞（２）を含み、伝導筺体（５）内には、荷電粒子を加速させることができる加速電極（４）に連結された第１の端部を有する伝導性ピラー（３）と、ピラー（３）の第１の端部とは反対の第２の端部と伝導筺体との間に結合された回転式可変コンデンサ（１０）であって、固定式電極（１１）と、可動式電極（１２）を備えるロータ（１３）とを備え、固定式電極（１１）および可動式電極（１２）は、共振空洞（２）の共振周波数を経時的に周期的に変化させることができる可変静電容量を形成し、ロータ（１３）の外部層は、３００Ｋにおいて２０．０００．０００Ｓ／ｍを上回る伝導性を有するコンデンサとが置かれ、その方法が、伝導筺体（５）の内部表面（６）に面するロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも一部の垂直全放射率を実質的に増大させる表面処理のステップを含むことを特徴とする、方法に関する。
代替的または追加的には、この方法が、何らかの瞬間にロータ（１３）の外部表面（１５）に面し得る伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部の表面処理のステップを含み、前記表面処理は、何らかの瞬間にロータ（１３）の外部表面（１５）に面し得る伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部の垂直全放射率を実質的に増大させる。
【００２９】
「放射率の実質的な増大」との表現は、処理ステップ後の垂直全放射率（ε２）が、以下の公式によって処理ステップ前の垂直全放射率（ε１）に関連付けられることを意味すると理解されるべきである：
ε２＞ε１＋ｋ（１−ε１）
式中、ｋ＝０．１である。
好ましいやり方では、ｋ＝０．２またはｋ＝０．３またはｋ＝０．４またはｋ＝０．５である。
好ましくは、処理ステップ後の垂直全放射率（ε２）は、０．５を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．６を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．７を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．８を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．９を上回りかつ１未満であり、好ましくは０．９５を上回りかつ１未満である。
垂直全放射率のこれらの値は、３００Ｋの温度においてＡＳＴＭ規格Ｅ４０８−７１（２００８）の方法Ａ（「Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｏｔａｌ  ｎｏｒｍａｌ  ｅｍｉｔｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ−ｍｅｔｅｒ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（検針器技術を用いた表面の全垂直放射率のための標準試験方法）」）にしたがって測定される。この規格にしたがった測定機器の較正中、測定の場所において考慮される表面の曲率半径とほぼ同じ曲率半径を有する基準表面が、選好によって使用される。
【００３０】
先に説明した方法の好ましい実施形態によれば、この方法は、前記ロータ（１３）と直接接触する流体の強制対流によってロータ（１３）を冷却するための手段をＲＦシステム（１）に装備するためのいかなるステップも含まない。
【００３１】
優先的なやり方では、ロータ（１３）の外部層の少なくとも一部は、銅から作製され、表面処理の前記ステップは、ロータ（１３）の外部層の外部表面（１５）の少なくとも一部を酸化させるステップを含む。
代替的なやり方では、ロータ（１３）の外部層の少なくとも一部は、銅から作製され、表面処理の前記ステップは、ロータ（１３）の外部層の外部表面（１５）の少なくとも一部の粗さを機械的に増大させるステップ、たとえばロータ（１３）の外部層の外部表面（１５）の前記少なくとも一部の、ショットピーニング、サンドブラスティング、ショットブラスティング、研磨、ボーリング、またはこれらのプロセスの組み合わせなどの衝撃による機械的処理のステップなどを含む。
より優先的なやり方では、ロータ（１３）の外部層の少なくとも一部は、銅から作製され、表面処理の前記ステップは、ロータ（１３）の外部層の表面（１５）の少なくとも一部の粗さを機械的に増大させるステップ、たとえばロータ（１３）の外部層の外部表面（１５）の前記少なくとも一部の、ショットピーニング、サンドブラスティング、ショットブラスティング、研磨、ボーリング、またはこれらのプロセスの組み合わせなどの衝撃による機械的処理のステップなど、その後の、ロータ（１３）の外部層の外部表面（１５）の少なくとも一部を酸化させるステップを含む。
表面粗さは、実際の表面積と幾何学的表面積の比であると定義される。表面粗さの機械的増大は、処理後の粗さ（Ｒ２）が、以下の公式によって処理前の粗さ（Ｒ１）を上回ることを示す：
Ｒ２＞（１＋ｘ）Ｒ１
この場合ｘ＝０．１である。
好ましくは、ｘ＝０．２またはｘ＝０．３またはｘ＝０．４またはｘ＝０．５である。
【００３２】
方法のステップは、伝導性反磁性材料または半伝導性反磁性材料からなる層をロータ（１３）の外部層の少なくとも一部に上重ねすることでよく、層の外部表面（１５）は、０．５以上、かつ１未満である垂直全放射率を有する。これらの材料は、たとえば、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンブラックまたは白金黒などの伝導性材料でもよい。代替的には、これらの材料は、好ましくは不純物を有さない無機の半伝導性化合物、たとえば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化第一銅（Ｃｕ２０）、酸化銅（ＣｕＯ）または酸化銀（ＡｇＯ）などでもよい。
好ましいやり方では、表面処理の前記ステップは、グラファイトカーボン、カーボンナノチューブ、炭化ケイ素、白金黒、カーボンブラックまたはこれらの材料の組み合わせの中から選択された材料を含む層をロータ（１３）の外部層の少なくとも一部に上重ねするステップを含む。
【００３３】
代替的または相補的には、この方法が、何らかの瞬間にロータ（１３）の外部表面（１５）に面し得る伝導筺体（５）の内部表面（６）を処理するステップを含む。表面処理のこのステップは、伝導性反磁性材料または半伝導性反磁性材料からなる層を伝導筺体（５）の内部表面（６）に上重ねするステップでもよく、処理後の伝導筺体（５）の内部表面（６）は、０．５以上かつ１未満である垂直全放射率を有する。
【００３４】
代替的または相補的なやり方では、伝導筺体（５）の内部表面（６）は、銅から作製され、表面処理の前記ステップは、伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部を酸化させるステップを含む。この酸化させるステップは、銅を酸化銅（Ｉ）または酸化銅（ＩＩ）に変換することができる。
【００３５】
代替的なやり方では、伝導筺体（５）の内部表面（６）が、銅から作製され、表面処理の前記ステップは、伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部の、ショットピーニング、サンドブラスティング、ショットブラスティング、研磨、ボーリングまたはこれらのプロセスの組み合わせなどの衝撃による機械的処理によって粗さを機械的に増大させるステップを含む。
【００３６】
さらにより優先的なやり方では、伝導筺体（５）の内部表面（６）が、銅から作製され、表面処理の前記ステップは、伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部の、ショットピーニング、サンドブラスティング、ショットブラスティング、研磨、ボーリングまたはこれらのプロセスの組み合わせなどの衝撃による機械的処理によって粗さを機械的に増大させるステップ、その後の、伝導筺体（５）の内部表面（６）の少なくとも一部を酸化させるステップを含む。
【００３７】
代替的なやり方では、伝導筺体（５）の内部表面（６）の表面処理の前記ステップが、グラファイトカーボン、カーボンナノチューブ、炭化ケイ素、白金黒、カーボンブラックまたはこれらの材料の組み合わせの１つをこの表面に上重ねすることを含む。
【００３８】
好ましいやり方では、ロータ（１３）の外部表面（１５）の表面処理のステップおよび伝導筺体（５）の内部表面（６）の表面処理のステップが、同一である。
【００３９】
好ましくは、本発明に係るＲＦシステムは、ロータと直接接触する流体の強制対流によってロータを冷却するための手段、たとえばロータ内で液体および／またはガスを強制循環させることによって冷却するための手段のいかなるものも備えない。しかし、これは、ロータと接触する構成要素、たとえばロータの軸を支えるローラ軸受などが、流体の強制対流によって冷却されることは排除しない。強制対流は、流体が、非自然的な手段によって、たとえばポンプなどによってで循環することを意味すると理解されるべきである。
【００４０】
本発明はまた、以下の通りにまとめられ得る：シンクロサイクロトロンにおいて荷電粒子を加速させるための電圧を発生させることができるＲＦシステム（１）であって、伝導筺体（５）を備える共振空洞（２）を含み、伝導筺体（５）内には、荷電粒子を加速させることができる加速電極（４）に連結された第１の端部を有する伝導性ピラー（３）と、ピラー（３）の第１の端部とは反対の第２の端部と伝導筺体（５）との間に結合された回転式可変コンデンサ（１０）であって、固定式電極（１１）と、可動式電極（１２）を備えるロータ（１３）とを備え、固定式電極（１１）および可動式電極（１２）は、共振空洞（２）の共振周波数を経時的に周期的に変化させることができる可変静電容量を形成し、ロータ（１３）の外部層は、３００Ｋにおいて２０．０００．０００Ｓ／ｍを上回る伝導性を有する、コンデンサ（１０）とが置かれる、ＲＦシステム（１）。ロータ（１３）の外部表面（１５）の少なくとも一部は、０．５を上回りかつ１未満である垂直全放射率を有する表面であり、それによってロータのより良好な冷却を可能にし、かつ／または、伝導によっておよび／または対流によってロータを冷却するための装置を省略することを可能にする。
【００４１】
本発明は、単に例示的な値を有し、限定するものと考えられてはならない特有の実施形態を併用して説明された。一般的に、上記で例示しかつ／または説明した例に本発明が限定されないことは、当業者に当然に明らかであろう。図の参照番号の存在は、これらの番号が特許請求の範囲に示される場合も含めて、限定するものと考えられない。
動詞の「備える」や「含む」、または任意の他の変形、ならびにそれらの活用形の使用は、述べられたもの以外の要素の存在をいかなる方法においても排除することはできない。要素を紹介するための不定冠詞「ひとつの（ａ，ａｎ）」、または定冠詞「その（ｔｈｅ）」の使用は、複数のこれらの要素の存在を排除するものではない。
【図１】
2014533871.tif 000003
【図２】
2014533871.tif 000004
【図３ａ】
2014533871.tif 000005
【図３ｂ】
2014533871.tif 000006
【図４ａ】
2014533871.tif 000007
【図４ｂ】
2014533871.tif 000008
【図５ａ】
2014533871.tif 000009
【図５ｂ】
2014533871.tif 000010
【図６ａ】
2014533871.tif 000011
【図６ｂ】
2014533871.tif 000012
【図７ａ】
2014533871.tif 000013
【図７ｂ】
2014533871.tif 000014
【国際調査報告】
2014533871.tif 000015
2014533871.tif 000016