(57)【要約】      （修正有）【課題】空洞内でロッドを移動させることなく空洞内の周波数の微調整を行なうことができる、小型で構造が簡単な空洞の形状調整装置及び加速空洞の周波数調整装置を提供する。【解決手段】周波数調整装置１０では、空洞Ｓを形成する壁部２ａに局所的に略凹陥状の空間部３５を設け、それにより空洞Ｓの共振周波数調整に関与する形状変動部３０を形成するとともに、空間部３５に設けた回転操作部３２によって形状変動部３０を形状変動させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞の形状を調整するための形状調整装置であって、
前記空洞を内側に形成する壁部にその外面から内面に向かって略凹陥状の空間部を設けることによりこの空間部と前記壁部の内面との間に形成される、その形状が変動される形状変動部と、
前記空間部内に配置され、前記形状変動部の形状を変動させるための回転操作部と、
前記回転操作部の回転方向の操作力を直線方向の力に変換して前記形状変動部に作用させる力変換機構と、
を備えることを特徴とする形状調整装置。
【請求項２】
前記力変換機構は、前記直線方向の力により前記形状変動部を前記空洞内部に対して突没させるように形状変動させることを特徴とする請求項１に記載の形状調整装置。
【請求項３】
前記力変換機構は、同軸的に配された２つのネジ部のピッチ差を利用することにより前記回転操作部の回転に応じて前記形状変動部を押し引きする差動ネジ機構から成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の形状調整装置。
【請求項４】
前記差動ネジ機構は、
前記形状変動部からこれと一体で前記空間部内へと延びる延在部の外周に形成され、前記回転操作部の内周面に形成されたネジと螺合する第１のネジ部と、
前記壁部に対して固定された状態で前記第１のネジ部と同軸的に配され、前記第１のネジ部のピッチと異なるピッチで形成されるとともに、前記回転操作部の外周面に形成されたネジと螺合する第２のネジ部と、
を有していることを特徴とする請求項３に記載の形状調整装置。
【請求項５】
荷電粒子を加速するための加速空洞の共振周波数を調整する周波数調整装置であって、
前記加速空洞を内側に形成する壁部にその外面から内面に向かって略凹陥状の空間部を設けることによりこの空間部と前記壁部の内面との間に形成される、その形状が変動される形状変動部と、
前記空間部内に配置され、前記形状変動部の形状を変動させるための回転操作部と、
前記回転操作部の回転方向の操作力を直線方向の力に変換して前記形状変動部に作用させる力変換機構と、
を備えることを特徴とする周波数調整装置。
【請求項６】
前記力変換機構は、前記直線方向の力により前記形状変動部を前記加速空洞内部に対して突没させるように形状変動させることを特徴とする請求項５に記載の周波数調整装置。
【請求項７】
前記力変換機構は、同軸的に配された２つのネジ部のピッチ差を利用することにより前記回転操作部の回転に応じて前記形状変動部を押し引きする差動ネジ機構から成ることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の周波数調整装置。
【請求項８】
前記差動ネジ機構は、
前記形状変動部からこれと一体で前記空間部内へと延びる延在部の外周に形成され、前記回転操作部の内周面に形成されたネジと螺合する第１のネジ部と、
前記壁部に対して固定された状態で前記第１のネジ部と同軸的に配され、前記第１のネジ部のピッチと異なるピッチで形成されるとともに、前記回転操作部の外周面に形成されたネジと螺合する第２のネジ部と、
を有していることを特徴とする請求項７に記載の周波数調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料で形成される各種空洞の表面形状を微調整するための形状調整装置に係り、特に加速空洞周波数を調整するための周波数調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子シンクロトロンに入射する電子ビームの発生源として高周波電子銃が利用されている。高周波電子銃は、円筒状を成し内部に空洞が形成されている高周波加速空洞を備え、当該高周波加速空洞の一端部にカソードを装着し、他端部に電子ビーム出射ポートを形成している。そして、高周波加速空洞の側面に形成した高周波供給用ポートから供給される高周波により空洞内に高周波電界を形成し、カソードで発生された電子がこの高周波電界で引き出され、加速されて、電子ビーム出射ポートから出射されるようにしている。
【０００３】
ところで、高周波電子銃の高周波加速空洞は、その共振周波数の調整が微妙であり、使用状況に応じて共振周波数を変える必要が生じる。高周波加速空洞の共振周波数は内部空洞の寸法によって決まるため、この内部空洞の形状を変形させる共振周波数調整装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の共振周波数調整装置は、高周波加速空洞の側壁にポートを開け、ここから直線導入機によりロッドを空洞内に出し入れするものである。
【特許文献１】特開平０５−２９０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の共振周波数調整装置は、高周波加速空洞内でロッドを移動させるための機構である直線導入機が大型で複雑であるといった問題があった。
【０００５】
本発明は、空洞内でロッドを移動させることなく空洞の表面形状を変形させることができ、また、それにより空洞内の周波数の微調整を行なうことができる、小型で構造が簡単な空洞の形状調整装置及び加速空洞の周波数調整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】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、空洞の形状を調整するための形状調整装置であって、前記空洞を内側に形成する壁部にその外面から内面に向かって略凹陥状の空間部を設けることによりこの空間部と前記壁部の内面との間に形成される、その形状が変動される形状変動部と、前記空間部内に配置され、前記形状変動部の形状を変動させるための回転操作部と、前記回転操作部の回転方向の操作力を直線方向の力に変換して前記形状変動部に作用させる力変換機構とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この請求項１に記載された発明によれば、空洞を形成する壁部に局所的に略凹陥状の空間部を設け、それにより空洞の形状調整に関与する形状変動部を形成するとともに、前記空間部に設けた回転操作部によって形状変動部を形状変動させるようにしているため、簡単且つコンパクトな安価な構成で空洞の形状を局所的に変動させることができ、細かい形状調整を効果的に行なうことが可能になる。
【０００８】
なお、上記構成において、力変換機構により形状変動部に対して加えられる力の作用方向は、一方向だけでも良く、あるいは、両方向であっても良い。
【０００９】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記力変換機構は、前記直線方向の力により前記形状変動部を前記空洞内部に対して突没させるように形状変動させることを特徴とする。
【００１０】
この請求項２に記載された発明によれば、請求項１に記載された発明と同様の作用効果が得られるとともに、形状変動部を空洞内部に対して突没させるように形状変動させているため、両方向の形状変動により空洞の容積を幅広い範囲で変えることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載された発明において、前記力変換機構は、同軸的に配された２つのネジ部のピッチ差を利用することにより前記回転操作部の回転に応じて前記形状変動部を押し引きする差動ネジ機構から成ることを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２に記載された発明と同様の作用効果が得られるとともに、差動ネジの原理を採用しているため、回転操作部の回転方向の操作力をコンパクトな構成で簡単且つ効率的に直線方向の力に変換して形状変動部に作用させることができる。
【００１３】
また、請求項４に記載された発明は、請求項３に記載された発明において、前記差動ネジ機構は、前記形状変動部からこれと一体で前記空間部内へと延びる延在部の外周に形成され、前記回転操作部の内周面に形成されたネジと螺合する第１のネジ部と、前記壁部に対して固定された状態で前記第１のネジ部と同軸的に配され、前記第１のネジ部のピッチと異なるピッチで形成されるとともに、前記回転操作部の外周面に形成されたネジと螺合する第２のネジ部とを有していることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載された発明によれば、請求項３に記載された発明と同様の作用効果が得られるとともに、形状変動部から成る可動側と壁部に一体の固定側とにそれぞれネジ部を設ける差動ネジ機構を採用しているため、少ない部品点数で形状変動部の螺合進退動作を実現することができるとともに、形状変動部を所定の変動位置（形状調整位置）で保持（固定）することができ、振動や衝撃に強く安定性の良い形状調整を行なうことができる。
【００１５】
なお、この請求項４の構成において、第２のネジ部は、壁部（空間部の内面）に対して直接に形成されていても良く、あるいは、壁部に固定された別個の部材に対して形成されていても良い。
【００１６】
また、請求項５に記載された発明は、荷電粒子を加速するための加速空洞の共振周波数を調整する周波数調整装置であって、前記加速空洞を内側に形成する壁部にその外面から内面に向かって略凹陥状の空間部を設けることによりこの空間部と前記壁部の内面との間に形成される、その形状が変動される形状変動部と、前記空間部内に配置され、前記形状変動部の形状を変動させるための回転操作部と、前記回転操作部の回転方向の操作力を直線方向の力に変換して前記形状変動部に作用させる力変換機構とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この請求項５に記載された発明によれば、加速空洞を形成する壁部に局所的に略凹陥状の空間部を設け、それにより加速空洞の共振周波数調整に関与する形状変動部を形成するとともに、前記空間部に設けた回転操作部によって形状変動部を形状変動させるようにしているため、簡単且つコンパクトな安価な構成で加速空洞の形状を局所的に変動させて、加速空洞の共振周波数を微調整することができる。また、空間部が加速空洞に達していないため、加速空洞内の例えば超高真空雰囲気に影響を与えることもない。
【００１８】
また、請求項６に記載された発明は、請求項５に記載された発明において、前記力変換機構は、前記直線方向の力により前記形状変動部を前記加速空洞内部に対して突没させるように形状変動させることを特徴とする。
【００１９】
この請求項６に記載された発明によれば、請求項５に記載された発明と同様の作用効果が得られるとともに、形状変動部を加速空洞内部に対して突没させるように形状変動させているため、両方向の形状変動により加速空洞の容積を幅広い範囲で変えることができ、したがって、加速空洞の共振周波数を幅広い範囲で調整することができる。
【００２０】
また、請求項７に記載された発明は、請求項５または請求項６に記載された発明において、前記力変換機構は、同軸的に配された２つのネジ部のピッチ差を利用することにより前記回転操作部の回転に応じて前記形状変動部を押し引きする差動ネジ機構から成ることを特徴とする。
【００２１】
この請求項７に記載された発明によれば、請求項５または請求項６に記載された発明と同様の作用効果が得られるとともに、差動ネジの原理を採用しているため、回転操作部の回転方向の操作力をコンパクトな構成で簡単且つ効率的に直線方向の力に変換して形状変動部に作用させることができる。
【００２２】
また、請求項８に記載された発明は、請求項７に記載された発明において、前記差動ネジ機構は、前記形状変動部からこれと一体で前記空間部内へと延びる延在部の外周に形成され、前記回転操作部の内周面に形成されたネジと螺合する第１のネジ部と、前記壁部に対して固定された状態で前記第１のネジ部と同軸的に配され、前記第１のネジ部のピッチと異なるピッチで形成されるとともに、前記回転操作部の外周面に形成されたネジと螺合する第２のネジ部とを有していることを特徴とする。
【００２３】
この請求項８に記載された発明によれば、請求項７に記載された発明と同様の作用効果が得られるとともに、形状変動部から成る可動側と壁部に一体の固定側とにそれぞれネジ部を設ける差動ネジ機構を採用しているため、少ない部品点数で形状変動部の螺合進退動作を実現することができるとともに、形状変動部を所定の変動位置（所定の周波数調整位置）で保持（固定）することができ、振動や衝撃に強く安定性の良い周波数調整を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、空洞内でロッドを移動させることなく空洞の表面形状を変形させることができ、また、それにより空洞内の周波数の微調整を行なうことができる、小型で構造が簡単な空洞の形状調整装置及び加速空洞の周波数調整装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
【００２６】
図１および図２には、本発明の一実施形態に係る周波数調整装置１０が設置された高周波電子銃の高周波加速空洞本体１が示されている。図示のように、加速空洞本体１は、荷電粒子を加速するための空洞（加速空洞）Ｓをその内側に形成する壁部２ａを含むハウジング２を備えている。ハウジング２には、図示しないカソードをガイドするガイド部材６が装着されている。また、ハウジング２の高周波供給ポートからは導波管８が一方向に向けて延びている。また、ハウジング２には、ガイド部材６と対向して電子ビーム出射ポート１２が設けられており、この電子ビーム出射ポート１２には図示しない加速管が取り付けられるようになっている。
【００２７】
したがって、このような構成では、導波管８から供給される高周波により空洞Ｓ内に高周波電界が形成され、カソードで発生された電子は、前記高周波電界により引き出されて加速され、電子ビーム出射ポート１２から出射される。
【００２８】
なお、ハウジング２（壁部２ａ）は、例えば無酸素銅によって形成されている。また、ハウジング２には、空洞Ｓ内部を外部から観察するためのビューポート管１４が装着されている。
【００２９】
また、本実施形態において、周波数調整装置１０は、ハウジング２の複数個所に設置されている。これらの周波数調整装置１０は、図２に明確に示されるように、例えば空洞Ｓの中心Ｏに対して対称に且つ放射状に配置されている。
【００３０】
図３に詳しく示されるように、各周波数調整装置１０は、空洞Ｓの共振周波数を調整するためのものであり、その形状が変動される形状変動部３０を有している。この形状変動部３０は、壁部２ａにその外面２０から内面２２に向かって略凹陥状の空間部３５を設けることによりこの空間部３５と壁部２ａの内面２２との間に形成される。本実施形態において、形状変動部３０は、その形状変動を容易ならしめるため、また、所定の強度を確保するため、例えば１ｍｍ厚（＝Ｗ）に形成されている。
【００３１】
また、周波数調整装置１０は、形状変動部３０の形状を変動させるための回転操作部３２を空間部３５内に有している。この回転操作部３２は、例えば真鍮により形成されており、円筒状の軸部材として構成されている。また、回転操作部３２の内周面にはＭ５の雌ネジ３２ａが所定の第１のピッチ（例えば０．５ｍｍピッチ）で形成されており、回転操作部３２の外周面にはＭ１０の雄ネジ３２ｂが前記第１のピッチと異なるピッチ、好ましくは第１のピッチよりも大きい所定の第２のピッチ（例えば０．７５ｍｍピッチ）で形成されている。
【００３２】
また、周波数調整装置１０は、回転操作部３２の回転方向の操作力を直線方向の力に変換して形状変動部３０に作用させるための力変換機構５０を有している。この力変換機構５０は、前記直線方向の力により形状変動部３０を空洞Ｓ内部に対して突没させるように形状変動させるものであり、特に本実施形態では、同軸的に配された２つのネジ部のピッチ差を利用することにより回転操作部３２の回転に応じて形状変動部３０を押し引きする差動ネジ機構から成っている。
【００３３】
具体的には、力変換機構５０は、形状変動部３０からこれと一体で空間部３５内へと延びる延在部としての押し引きネジ部材５１と、押し引きネジ部材５１と同軸的に配置され且つ壁部２ａに固定された固定ネジ部材５２とを備えている。押し引きネジ部材５１は、その外周面に第１のネジ部５１ａが形成されており、回転操作部３２の内孔に同軸的に且つ螺合した状態で進退可能に挿通されている。すなわち、第１のネジ部５１ａは、回転操作部３２の雌ネジ３２ａと螺合しており、前記第１のピッチ（例えば０．５ｍｍピッチ）で形成されたＭ５の雄ネジとして構成されている。
【００３４】
一方、固定ネジ部材５２は、例えばステンレスから成る円筒部材として形成されている。本実施形態において、この固定ネジ部材５２は、壁部２ａに固着された円筒状の溶接スペーサ５８内に嵌合され、その状態で溶接スペーサ５８に対して溶接されている。なお、溶接スペーサ５８は、例えばステンレスから成り、空間部３５内に嵌合されて壁部２ａ（空間部３５の内面）に対してロウ付けされている。
【００３５】
また、固定ネジ部材５２は、その内周面に第２のネジ部５２ａが形成されており、その内孔には回転操作部３２が同軸的に且つ螺合状態で進退可能に挿通されている。すなわち、第２のネジ部５２ａは、回転操作部３２の雄ネジ３２ｂと螺合しており、前記第２のピッチ（例えば０．７５ｍｍピッチ）で形成されたＭ１０の雌ネジとして構成されている。
【００３６】
以上のような構成では、回転操作部３２を回転させると、第１のネジ部５１ａと第２のネジ部５２ａとのネジピッチの差に応じた牽引力または押圧力により押し引きネジ部材５１が押し引きされ、それにより、形状変動部３０が空洞Ｓ内部に対して突没するように形状変動する。具体的には、例えば回転操作部３２を時計回りに回転させると、押し引きネジ部材５１が押し出され、それにより、形状変動部３０が空洞Ｓ内に突出して、その分だけ空洞Ｓの容積が減少する。そのため、空洞Ｓの共振周波数が増大する。一方、回転操作部３２を反時計回りに回転させると、押し引きネジ部材５１が牽引され、それにより、形状変動部３０が空洞Ｓから退避し或いは空間部３５内に略凹状（円弧状）に引き込まれて、その分だけ空洞Ｓの容積が増大する。そのため、空洞Ｓの共振周波数が減少する。
【００３７】
このような形状変動部３０による周波数調整の一例を定量的に示した実験結果が図４にグラフで示されている。この図では、１回転で２２０ｋＨｚの周波数変化が得られている。なお、グラフの縦軸は、所定の周波数ｆ（＝２８５２３６０ｋＨｚ）に対する周波数変化Δｆであり、横軸は、回転操作部３２の回転数である。ここで、時計回りの回転方向がプラスで表わされ、反時計回りの回転方向がマイナスで表わされている。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の周波数調整装置１０では、空洞Ｓを形成する壁部２ａに局所的に略凹陥状の空間部３５を設け、それにより空洞Ｓの共振周波数調整に関与する形状変動部３２を形成するとともに、空間部３５に設けた回転操作部３２によって形状変動部３０を形状変動させるようにしている。そのため、簡単且つコンパクトな安価な構成で空洞Ｓの形状を局所的に変動させて、空洞Ｓの共振周波数を微調整することができる。また、空間部３５が空洞Ｓに達していないため、空洞Ｓ内の例えば超高真空雰囲気に影響を与えることもない。
【００３９】
また、本実施形態では、形状変動部３０を空洞Ｓ内部に対して突没させるように形状変動させているため、両方向の形状変動により空洞Ｓの容積を幅広い範囲で変えることができ、したがって、空洞Ｓの共振周波数を幅広い範囲で調整することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、差動ネジの原理を採用しているため、回転操作部３２の回転方向の操作力をコンパクトな構成で簡単且つ効率的に直線方向の力に変換して形状変動部３０に作用させることができる。
【００４１】
更に、本実施形態では、形状変動部３０から成る可動側（押し引きネジ部材５１）と壁部２ａに一体の固定側（固定ネジ部材５２）とにそれぞれネジ部５１ａ，５２ａを設ける差動ネジ機構を採用しているため、少ない部品点数で形状変動部３０の螺合進退動作を実現することができるとともに、形状変動部３０を所定の変動位置（所定の周波数調整位置）で保持（固定）することができ、振動や衝撃に強く安定性の良い周波数調整を行なうことができる。無論、周波数調整保持の確実を期すため、周波数調整後に、回転操作部３２を例えばダブルナットにより固定しても構わない。
【００４２】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。例えば、前述した実施形態では、電子銃の電子放出部の空洞本体１に対して周波数調整装置１０が設置されているが、周波数調整装置１０は加速管の途中部分に設置されても構わない。また、前述した実施形態において、第２のネジ部５２ａは壁部２ａ側に固定された固定ネジ部材５２に設けられているが、第２のネジ部が壁部に対して直接に設けられていても構わない。その場合には、固定ネジ部材５２および溶接スペーサ５８を排除でき、空間部３５の内周面に第２のネジ部を形成することもできる。また、前述した実施形態において、力変換機構５０により形状変動部３０に対して加えられる力の作用方向は、両方向（押し引き方向）であるが、一方向だけであっても良い。その場合には、例えば力変換機構５０により形状変動部３０に対して押圧方向のみの力が加えられ、その押圧力が解除されると形状変動部３０がその復元力により元の形状へ戻されるようになっていても良い。また、周波数調整装置１０は、加速空洞以外の空洞部に対して適用することもできる。その場合、周波数調整装置１０は、単に空洞の形状を調整するための形状調整装置として機能する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る周波数調整装置が設置された高周波電子銃の高周波加速空洞本体の側面図である。
【図２】図１の高周波加速空洞本体の一部断面を含む平面図である。
【図３】周波数調整装置の断面図である。
【図４】形状変動部による周波数調整の一例を定量的に示した実験結果のグラフ図である。
【符号の説明】
【００４４】
２ａ  壁部
１０  周波数調整装置（形状調整装置）
３０  形状変動部
３２  回転操作部
３５  空間部
５０  力変換機構
５１ａ  第１のネジ部
５２ａ  第２のネジ部
Ｓ  加速空洞
【図１】
2008117667.tif 000003
【図２】
2008117667.tif 000004
【図３】
2008117667.tif 000005
【図４】
2008117667.tif 000006