(57)【要約】【課題】電子線の進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する構造により分離された複数の加速部を備える加速管や、単一の加速管に他の加速手段を同軸一体に設けた構成の装置に、複数のマイクロ波源またはマイクロ波パルスを選択的に接続することにより同一または異なる性質の電子線の発生を可能にする加速装置および加速装置を用いたＸ線発生装置を提供する。【解決手段】本発明によるＸ線発生装置は、電子銃１５、加速管１６、第１のマイクロ波源１２、第２のマイクロ波源１３、マイクロ波スイッチ１４、制御回路１１を含む加速装置により、Ｘ線ターゲット１７を励起してＸ線を発生させる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロ波源の出力を選択的に単一の加速管に接続して電子線を加速する加速装置でＸ線ターゲットを励起するＸ線発生装置であって、
複数のマイクロ波源を前記加速管に選択的に接続するマイクロ波スイッチと、
前記マイクロ波源、および前記マイクロ波スイッチの動作を制御する制御回路と、
を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線発生装置において、
前記マイクロ波スイッチはフェライトを用いたマイクロ波スイッチまたは真空管を用いたマイクロ波スイッチであることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項３】
複数のマイクロ波源の出力を選択的に加速管に接続して電子線を加速し、特性が同一または異なるエネルギーの電子線を発生する加速装置を用いるＸ線発生装置であって、
電子線の進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する遮断部により分離された第１および第２加速部を備える加速管と、
第１電子銃と、
前記遮断部に関連して設けられた第２電子銃と、
Ｘ線ターゲットと、
各マイクロ波源の動作と接続を制御する制御回路と、
を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項４】
請求項３記載のＸ線発生装置において、
前記制御回路は、第１加速部に第１のマイクロ波源を接続しているときは、第２加速部を不作動状態に制御することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項５】
請求項３記載のＸ線発生装置において、
第２電子銃は、第１加速部の出力電子線を通過させるリングカソードと前記リングカソードが発生した電子を加速収束する加速収束電極を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項６】
電子銃と前記電子銃からの電子を加速する加速管を含む加速器と、
他の電子銃を含み前記加速管に同軸一体に設けられた加速手段と、
前記加速管にマイクロ波を供給するマイクロ波源と、
前記加速手段を通過した電子線によりＸ線を発生させられるＸ線ターゲットと、
前記加速手段に加速電界を供給する加速電圧供給部と、
前記マイクロ波源および前記加速電圧供給部の動作を制御する制御回路と、
を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項７】
請求項６記載のＸ線発生装置において、
前記他の電子銃は前記加速管の出力電子線を通過させるリングカソードと前記リングカソードが発生した電子を加速収束する加速収束電極を含むことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項８】
請求項６記載のＸ線発生装置において、
前記制御回路は前記加速管を動作させるときは前記加速手段を不作動状態に制御することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項９】
複数のマイクロ波源の出力を選択的に加速管に接続して電子線を加速し、特性が同一または異なるエネルギーの電子線を発生する加速装置を用いるＸ線発生装置であって、
電子銃と、
電子線の進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する遮断部により分離された第１および第２加速部を備える加速管と、
前記第１および第２加速部にそれぞれ接続されている第１および第２のマイクロ波源と、
第２加速部を通過した電子線により励起されてＸ線を発生するＸ線ターゲットと、
第１および第２のマイクロ波源の動作を制御する制御回路と、
を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項１０】
請求項１〜９記載のＸ線発生装置において、
前記制御回路は、前記電子銃の動作を前記マイクロ波源の動作に連動して制御することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項１１】
請求項１〜９記載のＸ線発生装置において、
前記複数のマイクロ波源は、同一または異なる特徴をもつマイクロ波を発生することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項１２】
複数のマイクロ波源の出力を選択的に加速管に接続して電子線を加速し、特性が同一または異なる電子線を発生する加速装置において、
高圧パルスを出力するパルス生成回路と、
前記パルス生成回路が出力した高圧パルスによってマイクロ波パルスを供給する複数のマイクロ波源と、
電子銃と、
加速管と、
前記複数のマイクロ波源がそれぞれ入力として接続される前記マイクロ波源を選択的に前記加速管に接続するマイクロ波スイッチと、
を具備することを特徴とする加速装置。
【請求項１３】
複数のマイクロ波源の出力を選択的に加速部に接続して電子線を加速し、特性が同一または異なる電子線を発生する加速装置であって、
電子線の進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する遮断部により分離された第１および第２加速部を備える加速管と、
第１電子銃と、
前記遮断部に関連して設けられた第２電子銃と、
第１および第２のマイクロ波源と、
第１および第２のマイクロ波源の動作を制御するパルス生成回路と、
を具備することを特徴とする加速装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の加速装置において、
前記第２電子銃は、第１加速部の出力電子線を透過させるリングカソードと前記リングカソードが発生した電子を加速収束する加速収束電極を含むことを特徴とする加速装置。
【請求項１５】
高圧パルスを出力するパルス生成回路と、
前記パルス生成回路が出力した高圧パルスによってマイクロ波パルスを供給するマイクロ波源と、
前記パルス生成回路が出力した高圧パルスにより加速電界を供給する加速電圧供給部と、
電子銃と前記マイクロ波源が接続されている加速管を含む加速器と、
前記加速管に同軸一体に設けられ、他の電子銃をもち前記加速電圧供給部から電圧が供給される加速手段と、
を具備することを特徴とする加速装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の加速装置において、
前記他の電子銃は、前記加速管の出力電子線を通過させるリングカソードをもち、前記リングカソードが発生した電子を加速収束する加速収束電極を含むことを特徴とする加速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームの進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する遮断部により分離された複数の加速部を備える加速管や、単一の加速部に他の加速手段を同軸一体に設けた構成の装置に、複数のマイクロ波源またはマイクロ波パルスを選択的に接続することにより一本の加速管から同一または異なる性質の電子線を発生することができる加速装置および加速装置を用いたＸ線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速器は、検査対象物の状態を診断する非破壊検査や放射線診断、および放射線治療などに使用されるが、一本の加速管の出力エネルギーは固定のものが多い。
例えば、放射線治療では、治療のために用いる高エネルギーの加速管と診断または治療の成果を確認する目的で病巣部の画像を得るために用いる低エネルギーの加速管とが必要であった。すなわち必要とされるエネルギーレベルが大きく違うため、異なる加速管が用いられる（例えば、特許文献３）。
【０００３】
特許文献３の放射線治療装置では、同文献の図１に示すように治療用Ｘ線３ａを出射する小形電子リニアックと、診断用の弱いファンビームＸ線であるＸ線３ｂを照射するリアルタイム・イメージャ７４のＸ線源７７Ａ、７７Ｂとを備え、医師は、リアルタイム・イメージャ７４で検出されたＸ線透過データにより治療中に生成された画像を観察しながら治療を行うことができる。
【０００４】
低エネルギーのＸ線と高エネルギーのＸ線（検査またはシュミレーション用のＸ線と治療用のＸ線）間に齟齬が発生しないように、発生源の光軸を一致させようとする提案がなされている。
特許文献１記載の荷電粒子加速器の発明は、その図５において、加速器のＸ線放出軸にＸ線ターゲットを出没させることにより、荷電粒子である電子線と、Ｘ線を選択的に使用する先行例を開示している。
同文献の図１〜３および図６に示されている実施例は、高エネルギー用のＸ線と低エネルギー用のＸ線を利用する加速器を開示している。
加速器により加速された荷電粒子である電子線の軸に４５度を保って配置されている高エネルギー用の透過形のターゲットと低エネルギー用の反射形のターゲットを透過したＸ線を高エネルギー用のＸ線として利用している。加速器の電子銃とは別に設けられた熱電子放射陰極を用いて低エネルギー用の反射形のターゲットより反射されたＸ線を高エネルギー用のＸ線として利用している。この実施例は低エネルギー用の熱電子線の方向が高エネルギー用電子線の走行方向と異なるので、低エネルギー用のＸ線と高エネルギー用のＸ線の同軸の度合いが正確でないという問題がある。
【０００５】
特許文献２記載の加速管及び加速管使用の放射線発生装置の発明は、加速管内に第２のアノードを機械的に出没させる構造を提案している。時間的な応答が機械的な移動に依存させられるという問題がある。
【特許文献１】特開平６−５４９１７号公報
【特許文献２】特開平９−２０４９９６号公報
【特許文献３】特開２００４−９７６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加速装置について、前述したように同軸方向に異なる特徴を備える電子線を発生したいという要請とともに、加速装置が発生する電子線の平均ビーム電力を上昇させたいという強い要請がある。
本発明の目的は、単一の加速管に同一または異なる特性を備える２以上のマイクロ波源を選択的に接続して、同一または異なる種類の電子線を得るとともに電子線の平均ビーム電力を上昇させることができる加速装置、またはそれらの加速装置を用いて同一または異なる特性のＸ線を同軸方向に発生することができるとともにＸ線のエネルギーを向上させることができるＸ線発生装置を提供することにある。
本発明のさらに具体的な目的は、単一の加速管を使ってエネルギー、電流量の異なる電子ビームを出力すること、または一本の加速管の平均電力を上げることにある。
そのために複数の電力源（マイクロ波源と昇圧回路）を接続し、接続した電力源から有効に給電を受けるために加速管の中を複数の領域に分けてその領域にパルスを用いて給電したり、マイクロ波スイッチで接続する加速装置および加速装置を用いたＸ線発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明による請求項１記載のＸ線発生装置は、
複数のマイクロ波源の出力を選択的に単一の加速管に接続して電子線を加速する加速装置でＸ線ターゲットを励起するＸ線発生装置であって、
複数のマイクロ波源を前記加速管に選択的に接続するマイクロ波スイッチと、
前記マイクロ波源、および前記マイクロ波スイッチの動作を制御する制御回路と、
を具備することを特徴としている。
【０００８】
本発明による請求項２記載のＸ線発生装置は、請求項１記載のＸ線発生装置において、  前記マイクロ波スイッチはフェライトを用いたマイクロ波スイッチまたは真空管を用いたマイクロ波スイッチであることを特徴としている。
【０００９】
本発明による請求項３記載のＸ線発生装置は、
複数のマイクロ波源の出力を選択的に加速管に接続して電子線を加速し、特性が同一または異なるエネルギーの電子線を発生する加速装置を用いるＸ線発生装置であって、
電子線の進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する遮断部により分離された第１および第２加速部を備える加速管と、
第１電子銃と、
前記遮断部に関連して設けられた第２電子銃と、
Ｘ線ターゲットと、
各マイクロ波源の動作と接続を制御する制御回路と、
を具備することを特徴としている。
【００１０】
本発明による請求項４記載のＸ線発生装置は、請求項３記載のＸ線発生装置において、  前記制御回路は、第１加速部に第１のマイクロ波源を接続しているときは、第２加速部を不作動状態に制御することを特徴としている。
【００１１】
本発明による請求項５記載のＸ線発生装置は、請求項３記載のＸ線発生装置において、  第２電子銃は、第１加速部の出力電子線を通過させるリングカソードと前記リングカソードが発生した電子を加速収束する加速収束電極を具備することを特徴としている。
【００１２】
本発明による請求項６記載のＸ線発生装置は、
電子銃と前記電子銃からの電子を加速する加速管を含む加速器と、
他の電子銃を含み前記加速管に同軸一体に設けられた加速手段と、
前記加速管にマイクロ波を供給するマイクロ波源と、
前記加速手段を通過した電子線によりＸ線を発生させられるＸ線ターゲットと、
前記加速手段に加速電界を供給する加速電圧供給部と、
前記マイクロ波源および前記加速電圧供給部の動作を制御する制御回路と、
を具備することを特徴としている。
【００１３】
本発明による請求項７記載のＸ線発生装置は、請求項６記載のＸ線発生装置において、  前記他の電子銃は前記加速管の出力電子線を通過させるリングカソードと前記リングカソードが発生した電子を加速収束する加速収束電極を含むことを特徴としている。
【００１４】
本発明による請求項８記載のＸ線発生装置は、請求項６記載のＸ線発生装置において、  前記制御回路は前記加速管を動作させるときは前記加速手段を不作動状態に制御することを特徴としている。
【００１５】
本発明による請求項９記載のＸ線発生装置は、
複数のマイクロ波源の出力を選択的に加速管に接続して電子線を加速し、特性が同一または異なるエネルギーの電子線を発生する加速装置を用いるＸ線発生装置であって、
電子銃と、
電子線の進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する遮断部により分離された第１および第２加速部を備える加速管と、
前記第１および第２加速部にそれぞれ接続されている第１および第２のマイクロ波源と、
第２加速部を通過した電子線により励起されてＸ線を発生するＸ線ターゲットと、
第１および第２のマイクロ波源の動作を制御する制御回路と、
を具備することを特徴としている。
【００１６】
本発明による請求項１０記載のＸ線発生装置は、請求項１〜９記載のＸ線発生装置において、
前記制御回路は、前記電子銃の動作を前記マイクロ波源の動作に連動して制御することを特徴としている。
【００１７】
本発明による請求項１１記載のＸ線発生装置は、請求項１〜９記載のＸ線発生装置において、
前記複数のマイクロ波源は、同一または異なる特徴をもつマイクロ波を発生することを特徴としている。
なおこの特徴はマイクロ波源動作のパラメータ（周波数，電圧，繰り返し周波数，バーストの幅）の任意の組み合わせにより種々選択できる。
【００１８】
本発明による請求項１２記載の加速装置は、
複数のマイクロ波源の出力を選択的に加速管に接続して電子線を加速し、特性が同一または異なる電子線を発生する加速装置において、
高圧パルスを出力するパルス生成回路と、
前記パルス生成回路が出力した高圧パルスによってマイクロ波パルスを供給する複数のマイクロ波源と、
電子銃と、
加速管と、
前記複数のマイクロ波源がそれぞれ入力として接続される前記マイクロ波源を選択的に前記加速管に接続するマイクロ波スイッチと、
を具備することを特徴としている。
【００１９】
本発明による請求項１３記載の加速装置は、
複数のマイクロ波源の出力を選択的に加速部に接続して電子線を加速し、特性が同一または異なる電子線を発生する加速装置であって、
電子線の進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する遮断部により分離された第１および第２加速部を備える加速管と、
第１電子銃と、
前記遮断部に関連して設けられた第２電子銃と、
第１および第２のマイクロ波源と、
第１および第２のマイクロ波源の動作を制御するパルス生成回路と、
を具備することを特徴としている。
【００２０】
本発明による請求項１４記載の加速装置は、請求項１３記載の加速装置において、
前記第２電子銃は、第１加速部の出力電子線を透過させるリングカソードと前記リングカソードが発生した電子を加速収束する加速収束電極を含むことを特徴としている。
【００２１】
本発明による請求項１５記載の加速装置は、
高圧パルスを出力するパルス生成回路と、
前記パルス生成回路が出力した高圧パルスによってマイクロ波パルスを供給するマイクロ波源と、
前記パルス生成回路が出力した高圧パルスにより加速電界を供給する加速電圧供給部と、
電子銃と前記マイクロ波源が接続されている加速管を含む加速器と、
前記加速管に同軸一体に設けられ、他の電子銃をもち前記加速電圧供給部から電圧が供給される加速手段と、
を具備することを特徴としている。
【００２２】
本発明による請求項１６記載の加速装置は、請求項１５記載の加速装置において、
前記他の電子銃は、前記加速管の出力電子線を通過させるリングカソードをもち、前記リングカソードが発生した電子を加速収束する加速収束電極を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、一つの加速管からエネルギー強度、電流量が異なる電子線を出力し、一つの加速管の平均電力を変えることができる。
この効果をさらに敷衍して説明する。マイクロ波源の出力エネルギーは、クライストロンでは５Ｍｗ（または６Ｋｗ）であり、パルス幅（ｐｗ）は６μsec 、周期は２００ｐｐｓに決まっている。それを増加させることは簡単ではないが、本発明によれば、この問題は前述の構成により解決できる。
【００２４】
また、一つの加速管から電子ビームの中心軸を共通にするエネルギーの異なる複数の電子線を出力することができるというさらに他の効果がある。この効果も応用例等を示しさらに敷衍して説明する。非破壊検査では、エネルギーが異なるＸ線を使って撮影した画像を合成することによってより詳細な画像情報を得ることができるため、非破壊検査の信頼性を高めることができる。従来照射エネルギーが異なる２つ以上のＸ線管（加速管によって加速した電子線をＸ線ターゲットに衝突させてＸ線を発生させる）を用いないと、詳細な画像情報を得ることができなかったが、本発明によればこれを一つの加速管によって一度で測定可能となった。
同じ加速管から出力されたＸ線を用いているため、エネルギーが高いＸ線とエネルギーが低いＸ線の照射ポイントが揃うので、より正確な画像情報を得ることができる。すなわち放射線治療の結果を確認しながら放射線治療を行うには、撮影用（診断用）の加速管と、治療用の加速管を別に用意する必要があったが、本発明によれば、電力の高いマイクロ波パルス源と電力の低いマイクロ波パルス源を用いることにより１本の加速管によって治療と診断をリアルタイムで行うことができる。
またマイクロ波源の出力の調整を可能に構成すれば、放射線治療時の照射線量分布の選択の自由度を増すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下図面等を参照して本発明による加速装置とＸ線発生装置の実施の形態を説明する。本発明は、加速装置とその加速装置を主要部とするＸ線発生装置に係るものであるが、まず初めにＸ線発生装置について説明し、続いて加速装置の構成と動作に言及する。
【００２６】
（Ｘ線発生装置の第１の実施形態）図１Ａは、本発明によるＸ線発生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
このＸ線発生装置は、複数のマイクロ波源１２，１３の出力を選択的に単一の加速管１６に接続して電子線を加速する加速装置でＸ線ターゲット１７を励起するものである。
マイクロ波スイッチ１４は、複数のマイクロ波源１２，１３を加速管１６に選択的に接続する。制御回路１１はマイクロ波源１２，１３およびマイクロ波スイッチ１４の動作を制御する。制御回路１１は内部に電子銃制御部１１Ａ、マイクロ波源制御部１１Ｂ，１１Ｄ、マイクロ波スイッチ制御部１１Ｃが設けられている。
【００２７】
電子銃制御部１１Ａは電子銃から効率よく電子を放射するために電子銃１５のヒータの電力を制御し、陰電極（図示せず）に負の高電圧を供給する。
マイクロ波源制御部１１Ｂは第１のマイクロ波源１２のマイクロ波の発振と停止を制御する。同様にマイクロ波源制御部１１Ｄは第２のマイクロ波源１３のマイクロ波の発振と停止を制御する。
マイクロ波スイッチ制御部１１Ｃはマイクロ波スイッチ１４を制御し、一定時間第１のマイクロ波源１２のマイクロ波を加速管１６に供給し、他の一定時間第２のマイクロ波源１３のマイクロ波を加速管１６に供給するタイミングを制御している。
【００２８】
マイクロ波スイッチ１４は従来のフェライトまたはギャップ放電管を利用したマイクロ波スイッチを利用し、大電力のスイッチングを可能にしている。
【００２９】
第１のマイクロ波源１２と第２のマイクロ波源１３において、正弦波状のマイクロ波の発振時間は５μsec と短い。この短い時間に電力を供給することにより、瞬時電力が極めて大きく取れるので、加速された電子のエネルギーは１０ＭｅＶに達する。
第１のマイクロ波源の発振開始と次の発振開始までの時間間隔は３．３ｍｓｅｃである。繰り返し周期は、１秒当たり３００パルスである３００ｐｐｓになる。
第１のマイクロ波源１２と第２のマイクロ波源１３の周波数は基本的に同じ周波数であるが、後述するように二つの加速部を用いる場合には加速の効率を上げるために、第１のマイクロ波源１２と第２のマイクロ波源１３の周波数は各加速部のキャビティの共振周波数に選択される。
第１のマイクロ波源１２と第２のマイクロ波源１３の能力がほぼ同じであっても、接続時間の差によって供給電力を変えることもできる。
加速管１６は交互に第１のマイクロ波源１２のマイクロ波の出力と第２のマイクロ波源１３のマイクロ波の出力を受ける。これらのマイクロ波源のマイクロ波の出力により加速された加速電子はＸ線ターゲット室１８に配置されているＸ線ターゲット１７に衝突して、Ｘ線を発生させる。
【００３０】
図１Ｂは、本発明によるＸ線発生装置の第１の実施形態における電子銃１５、加速管１６、Ｘ線ターゲット室１８の一部の平面断面図である。
加速管１６は内部に複数のキャビティが設けられている。マイクロ波スイッチ１４からのマイクロ波出力がこのキャビティに供給される。各キャビティは結合キャビティ１６Ａ〜１６Ｎから電力を受ける。よって電子銃１５からの電子は各キャビティの電界により次々に加速される。このように一本の加速管１６にマイクロ波スイッチ１４を介して第１のマイクロ波源１２および第２のマイクロ波源１３の出力が順番に供給される。
【００３１】
図６は、本発明による加速装置の第１の実施形態の動作を説明するための波形図である。図１Ａに示すＸ線発生装置がこの加速装置を用いたものとして動作を説明する。
各マイクロ波源１２，１３の出力のタイミングは図６に示すタイミングになる。第１のマイクロ波源１２のマイクロ波パルスＰ1 は、図６の上段に示すタイミングで発振する。マイクロ波の発振群が１秒間に繰り返す数は３００ｐｐｓ程度になる。
一方第２のマイクロ波源１３のマイクロ波パルスＰ2 は、図６の中段に示すタイミングで発振する。同じくマイクロ波の発振群が１秒間に繰り返す数は３００ｐｐｓ程度になる。よって加速管１６に供給されるマイクロ波パルスは、図６の下段に示す波形になる。
すなわち第１のマイクロ波源１２が出力するマイクロ波パルスＰ1 の間に第２のマイクロ波源１３が出力するマイクロ波マイクロ波パルスＰ2 が挿入される。すなわち、Ｐ1 とＰ2 が同じであれば、実効的には６００ｐｐｓになる。
制御回路１１は、Ｐ1 のマイクロ波の出力とＰ2 のマイクロ波の出力を交互に出力させる同期制御を行う。
【００３２】
本発明によるＸ線発生装置の第１の実施形態は以上にように構成され動作させられるものであるから以下のような特徴が得られる。
１）マイクロ波源がパルス制御で、瞬時にマイクロ波源の最大の能力で動作させることができ、瞬時の電力を大きくすることができる。
２）パルス制御により、熱の消費がおさえられるために、たとえば、印加電圧が４５ＫＶ、ピーク電流が６ＫＶ、５μsec の期間にパルス尖頭電力は、効率５０％として１６ＭＷに達する。マイクロ波源に使われるクライストロンは、電気特性の限界までに出力電力を上げることができる。
３）複数のマイクロ波源を用いることにより一本の加速管で、強度の異なるＸ線を発生することができるので、応用面では、Ｘ線治療（診断用Ｘ線と治療用Ｘ線の応答の速いリアルタイム制御によって、心臓などの可動臓器部への治療が可能）や非破壊試験にも利用できる。
４）高エネルギーの電子と低エネルギー電子が同じ加速管軸を走行して加速されるので発生Ｘ線の発生軸が一致する。その結果、Ｘ線治療では精度の良い診断と治療が同時に可能となり、非破壊試験においては精度の高い非破壊試験ができる。
【００３３】
（Ｘ線発生装置の第２の実施形態）図２Ａは、本発明によるＸ線発生装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
この実施形態では、電子線の進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する構造（以下単に遮断部）により分離された第１および第２加速部２５，２７を備える加速管を使用する。
図２Ｂは本発明によるＸ線発生装置の第２の実施形態における第１加速部２５の一部、遮断部２６、第２加速部２７の一部の平面断面図である。
制御回路２１は内部に電子銃制御部２１Ａ、マイクロ波源制御部２１Ｂ，２１Ｄ、遮断部２６に設けられた電子銃（リングカソード２６２，加速収束電極２６３を含む）の制御部である遮断部電子銃制御部２１Ｃを備えている。
電子銃制御部２１Ａは電子銃から効率よく電子を放射するために電子銃のヒータの電力を制御し、陰電極に負の高電圧を供給する。
マイクロ波源制御部２１Ｂは第１のマイクロ波源２２のマイクロ波の発振と停止を制御する。同様にマイクロ波源制御部２１Ｄは第２のマイクロ波源２３のマイクロ波の発振と停止を制御する。遮断部電子銃制御部２１Ｃは遮断部２６にあるリングカソード２６２と加速収束電極２６３間に高い負の電圧（３００ＫＶ）を供給する。これによりリングカソード２６２から電子が放出され加速収束させられる。
【００３４】
第１のマイクロ波源２２は第１加速部２５にマイクロ波を供給する。同様に第２のマイクロ波源２２は第２加速部２７にマイクロ波を供給する。
マイクロ波が供給されるタイミングは、マイクロ波源制御部２１Ｂとマイクロ波源制御部２１Ｄによって、一定時間第１のマイクロ波源２２のマイクロ波が第１加速部２５に供給され、他の一定時間第２のマイクロ波源２３のマイクロ波が第２加速部２７に供給されるように制御される。
第１のマイクロ波源２２と第２のマイクロ波源２３の周波数は基本的に同じ周波数であるが、異なる周波数に選択することもできる。第１のマイクロ波源２２と第２のマイクロ波源２３の出力電力は同じでもまた異なる出力電力でもよく、利用する用途で自由に選択できる。ここでは異なる電力の場合について説明する。
電子銃２４から放出される電子は第１のマイクロ波源２２のマイクロ波の出力によって第１加速部２５で強力に加速させられる。電子エネルギーは約１０Ｍｅｖになる。
この期間では遮断部２６と第２加速部２７は第２のマイクロ波源２３のマイクロ波の出力を受けないので、加速電子はそのまま走行を続けて、Ｘ線ターゲット２８を励起して、Ｘ線を発生させる。
一方、第１のマイクロ波源２２のマイクロ波の発振が停止している期間では、遮断部２６にあるリングカソード２６２は負の高い電圧を受けて、電子を放出する。そして第２のマイクロ波源２３の出力電力が第２加速部２７に供給されるので、電子は第２加速部２７によって加速される。電子エネルギーは約１Ｍｅｖになる。第１のマイクロ波源２２と第２のマイクロ波源２３は交互に発振するので、Ｘ線ターゲット２８には速度の異なる電子が衝突する。よって強度の異なるＸ線が交互に放射される。第１加速部２５の管長を第２加速部２７の管長より長くすると、まず強力なＸ線が放射され、次に比較的弱いＸ線が放射される。たとえば、Ｘ線治療用の医療機器として、比較的弱いＸ線は診断用に、強力なＸ線は治療用に利用できる。
【００３５】
図２Ｂに示すように、第１加速部２５と第２加速部２７を遮断する部分に遮断部２６が設けられている。
セラミック円管壁よりなる絶縁材２６１が遮断部２６を構成している。この遮断部２６には電子銃が設けられている。
この電子銃は、管軸の部分が開口している加速収束電極２６３と管軸の部分が同様に開口しているリングカソード２６２で構成されている。
電子銃２４から放射された電子とリングカソード２６２から放出された電子が各加速部により交互に加速される構造になっている。
このように接続された各加速部２５，２７に第１のマイクロ波源２２および第２のマイクロ波源２３の出力が順番に供給される。
【００３６】
図９は、本発明による加速装置の第２の実施形態の動作を説明するための波形図である。図２Ａに示すＸ線発生装置がこの加速装置を用いたものとして動作を説明する。
各マイクロ波源２２，２３の出力のタイミングは図９に示すタイミングになる。すなわち第１のマイクロ波源２２が出力するマイクロ波パルスＰ1 の間に第２のマイクロ波源２３が出力するマイクロ波パルスＰ2 が出力される。ただしこの制御の場合は、前述したとおり、Ｐ1 とＰ2 のマイクロ波出力は異なる。よって強度の異なるＸ線が交互に出力されることになる。
制御回路２１は、Ｐ1 のマイクロ波の出力とＰ2 のマイクロ波の出力を交互に出力させるように同期制御を行う。
【００３７】
本発明によるＸ線発生装置の第２の実施形態は以上のように構成されているので、次の動作の特徴が得られる。
１）複数のマイクロ波源を用いることにより１本の加速管で、強度の異なるＸ線を発生することができるので、応用面では、Ｘ線治療（診断用Ｘ線と治療用Ｘ線の応答の速いリアルタイム制御によって、心臓などの可動臓器部への治療が可能）や非破壊試験にも利用できる。
２）この装置の動作の一例を次に示す。
マイクロ波源２２  周波数      ２８５６ＭＨｚ
ピーク電力  ６Ｍｗ
平均電力    ６Ｋｗ
パルス幅    ６μｓｅｃ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
マイクロ波源２３  周波数      ２８５６ＭＨｚ
ピーク電力  １００Ｋｗ
平均電力    １Ｋｗ
パルス幅    ６０μｓｅｃ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
【００３８】
（Ｘ線発生装置の第３の実施形態）図３Ａに、本発明によるＸ線発生装置の第３の実施形態を示すブロック図、図３Ｂに、本発明によるＸ線発生装置の第３の実施形態における加速管の一部と加速手段とＸ線ターゲット室の一部の平面断面図を示す。
加速器は、電子銃３４と電子銃３４からの電子を加速する加速管３５を含んでいる。加速手段３６は他の電子銃を含み、加速管３５に管軸一体に設けられている。
マイクロ波源３２は加速管３５にマイクロ波を供給する。Ｘ線ターゲット３８は、加速手段３６を透過した電子線によりＸ線を発生する。加速電圧供給部３３は、加速手段３６に加速電界を供給する。制御回路３１はマイクロ波源３２および加速電圧供給部３３の動作を制御する。
【００３９】
制御回路３１は内部に電子銃制御部３１Ａ、マイクロ波源制御部３１Ｂ、加速電圧供給部制御部３１Ｃを備えて構成されている。
電子銃制御部３１Ａは電子銃３４から効率よく電子を放射するために電子銃のヒータの電力を制御し、陰電極（図示せず）に負の高電圧を供給する。
マイクロ波源制御部３１Ｂはマイクロ波源３２のマイクロ波の発振と停止を制御する。同様に加速電圧供給部制御部３１Ｃは加速電圧供給部３３のパルス電圧の発生と停止を制御する。加速電圧供給部制御部３１Ｃは加速電圧供給部３３により、加速手段３６にあるリングカソード３６２と加速収束電極３６３間にパルス状の負の高電圧（３００ＫＶ）を供給させる。
これによりリングカソード３６２から電子が放出され加速収束され、Ｘ線ターゲット室３９内に配置されたＸ線ターゲット３８を励起し、Ｘ線を発生させる。
マイクロ波源３２は加速管３５にマイクロ波を供給する。同様に加速電圧供給部３３は加速手段３６にパルス状の負の高電圧を供給する。
【００４０】
マイクロ波とパルス状の電圧が供給されるタイミングは、マイクロ波源制御部３１Ｂと加速電圧供給部制御部３１Ｃによって、一定時間マイクロ波源３２のマイクロ波が加速管３５に供給され、他の一定時間加速電圧供給部３３からの３００ＫＶのパルス状の電圧が加速手段３６に供給されるように制御される。
電子銃３４から放出される電子はマイクロ波源３２のマイクロ波の出力によって加速管３５で強力に加速させられる。この期間では加速手段３６は加速電圧供給部３３からパルス状の電圧を受けないので、加速電子はそのまま走行を続けて、Ｘ線ターゲット３８を励起して、Ｘ線を発生させる。
一方、マイクロ波源３２のマイクロ波の発振が停止している期間では、加速手段３６にあるリングカソード３６２は負の高いパルス電圧を受けて、電子を放出する。そして放出された電子がＸ線ターゲット３８に衝突し、Ｘ線が発生する。
マイクロ波源３２と加速電圧供給部３３は交互に動作するので、Ｘ線ターゲット３８には速度の異なる電子が交互に衝突する。よって強度の異なる強力なＸ線と比較的弱いＸ線が交互に放射される。たとえばＸ線治療用の医療機器として、弱いＸ線は診断用に、強力なＸ線は治療用に利用できる。
【００４１】
図３Ｂに示すように、加速手段３６は、セラミック円管壁よりなる絶縁材３６１と、管軸の部分が開口している加速収束電極３６３と管軸の部分が同様に開口しているリングカソード３６２で構成されている電子銃を含んでいる。加速手段３６は、加速収束電極３６３に対してリングカソード３６２に負のパルス状高電圧が印加されると、リングカソード３６２から電子が放射されＸ線ターゲット室３９に配置されたＸ線ターゲット３８を励起する。
制御回路３１は、マイクロ波源３２の出力と加速電圧供給部３３のパルス状電圧を交互に出力させるように同期制御を行う。
図１０は、本発明による加速装置の第３の実施形態の動作を説明するための波形図である。この波形図を利用して、本発明によるＸ線発生装置の第３の実施形態の制御のタイミングを説明する。すなわち、マイクロ波源３２の出力Ｐの間に加速電圧供給部３３のパルス状電圧Ｑを出力させる。
【００４２】
本発明によるＸ線発生装置の第３の実施形態の動作の特徴は次の通りである。
１）加速管と加速手段により強度の異なるＸ線を発生することができるので、応用面では、Ｘ線治療（診断用Ｘ線と治療用Ｘ線の応答の速いリアルタイム制御によって、心臓などの可動臓器部への治療が可能）や非破壊試験にも利用できる。
２）前述の第３の実施形態の動作例を次に示す。
マイクロ波源３２  周波数      ２８５６ＭＨｚ
ピーク電力  ６Ｍｗ
平均電力    ６Ｋｗ
パルス幅    ６μｓｅｃ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
パルス電源３３    パルス幅    ６０μｓｅｃ〜３ｍｓｅｃ
電圧        １２０ＫＶ
ピーク電流  １０ｍＡ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
【００４３】
（Ｘ線発生装置の第４の実施形態）図４Ａは、本発明によるＸ線発生装置の第４の実施形態を示すブロック図、図４Ｂは、本発明によるＸ線発生装置の第４の実施形態における電子銃と第１加速部と遮断部と第２加速部とＸ線ターゲット室の平面断面図を示す。
加速管は、電子線の進行を妨げることなくマイクロ波を遮断する構造（遮断部４３）により分離された第１および第２加速部４５，４６を備えている。
電子銃４４は第１加速部４５に接続されている。第１および第２のマイクロ波源４１，４２が用いられる。Ｘ線ターゲット４７は第２加速部４６に連接されたＸ線ターゲット室４８に設けられている。Ｘ線ターゲット４７は第２加速部４６を通過した電子線により励起されてＸ線を発生する。制御回路４０は、第１および第２のマイクロ波源４１，４２の動作を制御する。
制御回路４０は、内部に電子銃制御部、マイクロ波源制御部を含んでいる。
特に本実施形態では、第１加速部４５と第２加速部４６の間に遮断部４３が設けられている。
電子銃制御部は電子銃４４から効率よく電子を放射するために電子銃のヒータの電力を制御し、陰電極に負の高電圧を供給する（なお図４Ａにおいて接続線を省略してある）。
マイクロ波源制御部は第１のマイクロ波源４１のマイクロ波の発振と停止を制御する。同様に第２のマイクロ波源４２のマイクロ波の発振と停止を制御する。
第１のマイクロ波源４１は第１加速部４５にマイクロ波を供給する。同様に第２のマイクロ波源４２は第２加速部４６にマイクロ波を供給する。
マイクロ波が供給されるタイミングは、マイクロ波源制御部によって、一定時間第１のマイクロ波源４１のマイクロ波が第１加速部４５に供給し、他の一定時間第２のマイクロ波源４２のマイクロ波が第２加速部４６に供給されるように制御される。
【００４４】
第１のマイクロ波源４１と第２のマイクロ波源４２の周波数は基本的に同じ周波数であるが、異なる周波数でも選択できる。第１のマイクロ波源４１と第２のマイクロ波源４２の出力電力は同じでも、また、異なる出力電力でもよく、利用する用途で自由に選択できる。
電子銃４４から放出される電子は第１のマイクロ波源４１のマイクロ波の出力によって第１加速部４５で加速される。
この実施形態では、第１加速部４５の管長を１０ｃｍ程度、第２加速管４６の管長を８０ｃｍ程度に設定する。
第１加速部４５で加速される電子エネルギーは約１ＭｅＶになる。加速された電子線は、遮断部４３を通過し、さらに電気的に励起されていない第２加速部４６を通過して、Ｘ線ターゲット室４８に配置されているＸ線ターゲット４７に衝突する。
一方、第２加速部４６が励起されている期間では、第１加速部４５は励起されていないので、電子銃４４から放出される電子はそのまま加速されずに遮断部４３を通過して、第２加速管４６に入る。第２加速部４６の管長は８０ｃｍ程度であるので、電子は強力に加速されて、電子エネルギーが１０Ｍｅｖのレベルに達する。この電子がＸ線ターゲット４７を励起して、高いエネルギーのＸ線を発生する。
【００４５】
図４Ｂに示すように、第１加速部４５と第２加速部４６を接続する部分に遮断部４３が配置されている。遮断部４３は左右の加速部４５，４６を電気的に絶縁している。
第１加速部４５と第２加速部４６のマイクロ波を励起するタイミングは時間的に分離されている。遮断部４３の両端の加速キャビティの形状は、結合キャビティ４５Ａ，４５Ｂ、４６Ａ〜４６Ｎの応答性を配慮して決める。マイクロ波の通り道である加速キャビティの電位的連続性をなくし、第１マイクロ波源４１が接続される第１加速部４５と第２マイクロ波源４２が接続される第２加速部４６の電気的分離を図っている。電子銃４４からの電子が第１加速部４５で加速された電子線により比較的弱いＸ線を、第２加速部４６で加速された電子線により強いＸ線を発生する構造になっている。第２の電子銃は設けられていない。
図９に示すような励振動波形により、発生させられるＸ線は、時間的に分割された比較的弱いＸ線と強力なＸ線の組み合わせで発生させられる。Ｘ線治療用の医療機器として、弱いＸ線は診断用に、強いＸ線は治療用に利用できる。
【００４６】
本発明によるＸ線発生装置の第４の実施形態の動作の特徴は次の通りである。
１）複数のマイクロ波源を用いることにより二本の加速部をもつ一本の加速管で、強度の異なるＸ線を発生することができるので、応用面では、Ｘ線治療（診断用Ｘ線と治療用Ｘ線の応答の速いリアルタイム制御によって、心臓などの可動臓器部への治療が可能）や非破壊試験にも利用できる点は前述の実施形態の場合と同様である。
２）第４の実施形態の動作例を次に示す。
マイクロ波源４１  周波数      ２８５６ＭＨｚ
ピーク電力  ２００Ｋｗ
平均電力    ２Ｋｗ
パルス幅    ６０μｓｅｃ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
マイクロ波源４２  周波数      ２８５６ＭＨｚ
ピーク電力  ６Ｍｗ
平均電力    ６Ｋｗ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
【００４７】
本発明による加速装置は前述したＸ線発生装置に利用できるだけではなく、さらに他の応用が可能である。基本的には、一つの加速部または複数の加速部に同一の特性または異なる特性（周波数、バーストの間隔、繰り返し周波数、平均電力、ピーク電力の組み合わせ）の励振マイクロ波を印加することにより、異なる特性の加速電子の出力を得ることができる。
【００４８】
（加速装置の第１の実施形態）図５に、本発明による加速装置の第１の実施形態のブロック図を示す。
複数のマイクロ波源５１，５２の出力を選択的に加速管５５に接続して電子線を加速して特性が同一または異なるエネルギーの電子線を発生する加速装置である。
パルス生成回路５０は高圧パルスを出力する。複数のマイクロ波源５１，５２はパルス生成回路５０が出力した高圧パルスによってマイクロ波パルスを供給する。
電子銃５４は加速管５５に接続されている。マイクロ波スイッチ５３には複数のマイクロ波源５１，５２がそれぞれ入力として接続され、マイクロ波源５１，５２を選択的に加速管５５に接続する。
パルス生成回路５０には、マイクロ波源５１，５２から加速管５５に給電を行う電力源および前記電力源による給電時間を指定したタイムスケジュールテーブル、前記タイムスケジュールテーブルに基づいてマイクロ波スイッチ５３の切り換え、電力源の接続の選択、電子銃の制御を行う制御部が設けられている。パルス生成回路５０の制御部は、加速管５５に給電すべき第１のマイクロ波源５１，第２のマイクロ波源５２から選択する。制御部は、電子銃５４が電子線を出力するタイミングおよび加速管５５にいずれかのマイクロ波源５１，５２を接続するタイミングを制御する。
【００４９】
パルス生成回路５０は、例えば、Ｘ線診断または治療、非破壊検査等を目的とするときには、図１Ａに示すブロック図における構成すなわち、電子銃制御部、マイクロ波源制御部、マイクロ波スイッチ制御部を含む構成とすることもできる。電子銃制御部は電子銃５４から効率よく電子を放射するために電子銃のヒータの電力を制御し、電子銃５４の陰電極に負の高電圧を供給する（なお接続線の図示を省略してある）。
マイクロ波源制御部は第１のマイクロ波源５１のマイクロ波の発振と停止と、同様に第２のマイクロ波源５２のマイクロ波の発振と停止を制御する。マイクロ波スイッチ制御部はマイクロ波スイッチ５３を制御し、一定時間第１のマイクロ波源５１のマイクロ波を加速管５５に供給し、他の一定時間第２のマイクロ波源５２のマイクロ波を加速管５５に供給するタイミングを制御している。
マイクロ波スイッチ５３としてＸ線発生装置のマイクロ波スイッチ１４と同様なものを利用できる。
【００５０】
第１のマイクロ波源５１と第２のマイクロ波源５２において、正弦波状のマイクロ波の発振時間は５μsec と短い。この短い時間に電力を供給することにより、瞬時電力が極めて大きく取れるので、加速された電子のエネルギーは１０ＭｅＶに達する。第１のマイクロ波源５１の発振開始と第２のマイクロ波源５２の発振開始までの時間間隔は３．３ｍｓｅｃである。繰り返し周期は、１秒当たり３００パルスである３００ｐｐｓになる。
第１のマイクロ波源５１と第２のマイクロ波源５２の周波数は基本的に同じ周波数であるが、加速管の効率を上げるために、第１のマイクロ波源５１と第２のマイクロ波源５２の周波数は加速管のキャビティの共振周波数に選択される。
この例では、第１のマイクロ波源５１と第２のマイクロ波源５２の出力電力はほぼ同じである。
【００５１】
また各マイクロ波の出力のタイミングは図６に示すタイミングになる。
第１のマイクロ波源５１の出力Ｐ1 と第２のマイクロ波源５２の出力Ｐ2 が図示のタイミングで一本の加速管５５にマイクロ波スイッチ５３を介して順番に供給される。これにより加速管５５は交互に第１のマイクロ波源５１のマイクロ波の出力Ｐ1 と第２のマイクロ波源５２のマイクロ波の出力Ｐ2 を受ける。
これらマイクロ波源のマイクロ波の出力により加速された加速電子は窓を透過し、または他の真空室内に放射される。
パルス生成回路５０は、Ｐ1 のマイクロ波の出力とＰ2 のマイクロ波の出力を交互に出力させるように同期制御を行う。
【００５２】
本発明による加速装置の第１の実施形態の動作には次の特徴がある。
１）マイクロ波源がパルス制御されるので、瞬時の電力が大きい。
２）パルス制御により、熱の消費がおさえられるために、たとえば、印加電圧が４５ＫＶ、ピーク電流が６ＫＶ、５μsec の期間にパルス尖頭電力は、効率５０％として１６ＭＷに達する。マイクロ波源に使われるクライストロンは、電気特性の限界までに出力電力を上げることができる。
３）複数のマイクロ波源を用いることにより一本の加速管で、強度の異なる電子線を発生することができる。
４）高エネルギーの電子と低エネルギーの電子が同じ加速管軸を走行させて加速するので高エネルギーの電子と低エネルギーの電子の電子線の発生軸が一致する。
【００５３】
（加速装置の第２の実施形態）図７に、本発明による加速装置の第２の実施形態のブロック図を示す。
第１加速部７４と第２加速部７６は、遮断部７５によりマイクロ波的に遮断されている。第１加速部７４は、電子銃７３が出力した電子線を、マイクロ波電力により加速する。
第２加速部７６は、遮断部７５に設けられた電子銃が出力した電子線を、マイクロ波電力により加速する。なお、遮断部７５に設けられた電子銃は、第１加速部７４で加速された電子の経路の妨げにならないように電子を供給する。
遮断部７５に設けられた電子銃は、リングカソード形電子銃と加速収束電極を含んでいる。
複数のマイクロ波電力源、この例では第１のマイクロ波源７１，第２のマイクロ波源７２が加速部７４，７６に電力を供給する。
パルス生成回路７０には、第１のマイクロ波源７１，第２のマイクロ波源７２から加速部７４，７６に給電を行う電力源および前記電力源による給電時間を指定したタイムスケジュールテーブル、選択部および制御部が設けられている。パルス生成回路７０の選択部は、給電すべきマイクロ波源７１，７２を選択する。
制御部は、電子銃７３と遮断部７５に設けられた電子銃が電子線を出力するタイミングおよび電力源が電力を供給すべきマイクロ波源７１，７２を選択するタイミングが合うように制御する。
【００５４】
パルス生成回路７０は、例えば、Ｘ線診断または治療、非破壊検査等を目的とするときには、図２Ａに示すブロック図における構成に類似する構成すなわち、電子銃（遮断部の電子銃を含む）制御部、マイクロ波源制御部を含む構成とすることもできる。
電子銃制御部は電子銃７３と遮断部７５に設けられた電子銃から効率よく電子を放射するために電子銃のヒータの電力を制御し、電子銃７３と遮断部７５に設けられた電子銃の陰電極に負の高電圧を供給する（なお接続線の図示を省略してある) 。マイクロ波源制御部は第１のマイクロ波源７１のマイクロ波の発振と停止と、第２のマイクロ波源７２のマイクロ波の発振と停止を制御する。また電子銃制御部は遮断部７５に設けられた電子銃にあるリングカソード（図示せず、ただし図２Ｂに示した２６２と同等の構成）に高い負の電圧を供給する。これによりリングカソードから電子が放出される。
第１のマイクロ波源７１は第１加速部７４にマイクロ波を供給する。同様に第２のマイクロ波源７２は第２加速部７６にマイクロ波を供給する。
マイクロ波の供給するタイミングは、パルス生成回路７０によって、一定時間第１のマイクロ波源７１のマイクロ波が第１加速部７４に供給され、他の一定時間第２のマイクロ波源７２のマイクロ波が第２加速部７６に供給されるタイミングになる。そのタイミングを、図９に示す。
第１のマイクロ波源７１の出力Ｐ1 と第２のマイクロ波源７２の出力Ｐ2 が図示のタイミングで加速部７４と７６に順番に供給される。これにより加速部７４と７６はそれぞれ第１のマイクロ波源７１のマイクロ波の出力Ｐ1 と第２のマイクロ波源７２のマイクロ波の出力Ｐ2 を受ける。
これらマイクロ波源のマイクロ波の出力により加速された加速電子は窓を透過し、または他の真空室内に放射される。
パルス生成回路７０は、Ｐ1 のマイクロ波の出力とＰ2 のマイクロ波の出力を交互に出力させるように同期制御を行う。
第１のマイクロ波源７１の出力Ｐ1 と第２のマイクロ波源７２の出力Ｐ2 の周波数は基本的に同じ周波数であるが、また、異なる周波数でも選択できる。第１のマイクロ波源７１と第２のマイクロ波源７２の出力電力は同じでも、また、異なる出力電力でもよく、利用する用途で自由に選択できる。ここでは異なる電力の場合について説明する。
【００５５】
電子銃７３から放出する電子は第１のマイクロ波源７１のマイクロ波の出力によって第１加速部７４で強力に加速される。電子エネルギーは約１０Ｍｅｖになる。
この期間では遮断部７５に設けられた電子銃と第２加速部７６は第２のマイクロ波源７２のマイクロ波の出力を受けないので、加速電子はそのまま走行を続けて、外部に放出される。
一方、第１のマイクロ波源７１のマイクロ波の発振が停止している期間では、遮断部７５に設けられた電子銃にあるリングカソードは負の高い電圧を受けて、電子を放出する。電子銃制御部は遮断部７５に設けられた電子銃にあるリングカソード（図示せず、ただし図２Ｂに示した２６２と同等の構成）に高い負の電圧を供給する。これによりリングカソードから電子が放出される。
そして第２のマイクロ波源７２の出力電力が第２加速部７６に供給されるので、電子は第２加速部７６によって加速される。電子エネルギーは約１Ｍｅｖになる。第１のマイクロ波源７１と第２のマイクロ波源７２は交互に発振するので、速度の異なる電子が外部に放出される。
【００５６】
本発明による加速装置の第２の実施形態の動作には次の特徴がある。
１）複数のマイクロ波源を用いることによりそれぞれの加速部で、異なる電子線を発生することができる。また同じ電子線も発生できるので、殺菌、Ｘ治療、診断、非破壊検査等応用範囲が広がる。
２）この実施形態の動作例を次に示す。
マイクロ波源７１  周波数      ２８５６ＭＨｚ
ピーク電力  ６Ｍｗ
平均電力    ６Ｋｗ
パルス幅    ６μｓｅｃ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
マイクロ波源７２  周波数      ２８５６ＭＨｚ
ピーク電力  １００Ｋｗ
平均電力    １Ｋｗ
パルス幅    ６０μｓｅｃ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
【００５７】
（加速装置の第３の実施形態）図８に、本発明による加速装置の第３の実施形態のブロック図を示す。
加速部８４は、電子銃８３が出力した電子線を、接続されたマイクロ波電力により加速する。加速手段８６は、遮断部８５に設けられている電子銃が出力した電子線を、接続された加速電圧供給部８２からのパルス電圧により加速する。
なお、遮断部８５に設けられている電子銃は、加速部８４で加速された電子の経路の妨げにならないように電子を供給するリングカソード形の電子源と加速収束電極を含んでいる。
マイクロ波源８１と加速電圧供給部８２が加速部８４と加速手段８６に電力を供給する。パルス生成回路８０には、マイクロ波源８１と加速電圧供給部８２から加速部８４と加速手段８６に給電を行う電力源および前記電力源による給電時間を指定したタイムスケジュールテーブル、選択部および制御部が設けられている。パルス生成回路８０の選択部は、給電すべきマイクロ波源８１と加速電圧供給部８２を選択する。
制御部は、電子銃８３と遮断部８５に設けられている電子銃が電子線を出力するタイミングおよび電力源が電力を供給すべきマイクロ波源８１，加速電圧供給部８２を選択するタイミングが合うように制御する。
【００５８】
パルス生成回路８０は、例えば、Ｘ線診断または治療、非破壊検査等を目的とするときには、図３Ａに示すブロック図における構成に類似する構成とすることができる。すなわち、図８の電子銃８３，遮断部８５と加速手段８６に含まれる電子銃の制御部、マイクロ波源８１の制御部、加速電圧供給部８２の制御部を含む構成とすることができる。
電子銃制御部は電子銃８３と遮断部８５に設けられている電子銃から効率よく電子を放出するために電子銃のヒータの電力を制御し、電子銃８３と遮断部８５に設けられている電子銃の陰電極に負の高電圧を供給する（接続線の図示を省略）。マイクロ波源制御部はマイクロ波源８１のマイクロ波の発振と停止を制御する。同様に加速電圧供給部制御部は加速電圧供給部８２の高電圧パルス電圧の発生と停止を制御する。
加速電圧供給部８２は加速手段８６にあるリングカソード（図示せず、ただし図３Ｂに示すリングカソード３６２と同一の構成）にパルス状の負の高電圧（３００ＫＶ）を供給する。
【００５９】
マイクロ波源８１は加速部８４にマイクロ波を供給する。同様に加速電圧供給部８２は加速手段８６にパルス状の負の高電圧を供給する。
マイクロ波とパルス状の電圧を供給するタイミングは、パルス生成回路８０に設けられたマイクロ波源制御部と加速電圧供給部制御部によって、一定時間マイクロ波源８１のマイクロ波が加速部８４に供給し、他の一定時間、加速電圧供給部８２において３００ＫＶのパルス状の電圧を加速手段８６に供給するタイミングになる。
電子銃８３から放出される電子はマイクロ波源８１のマイクロ波の出力によって加速部８４で強力に加速される。この期間では加速手段８６は加速電圧供給部８２からパルス状の電圧を受けないので、加速電子はそのまま走行を続けて、外部に放出される。
一方、マイクロ波源８１のマイクロ波の発振が停止している期間では、加速手段８６にあるリングカソードは負の高いパルス電圧を受けて、電子が放出され加速収束されて外部に放出放射される。
【００６０】
マイクロ波源８１と加速電圧供給部８２は交互に動作するので、外部にエネルギーの異なる電子が交互に放出される。
パルス生成回路８０は、マイクロ波の出力とパルス状電圧が交互に出力するための同期を維持する重要な動作制御を行う。
制御のタイミングを図１０に示す。
マイクロ波源８１の出力Ｐと加速電圧供給部８２の出力Ｑが図示のタイミングで加速部８４と加速手段８６に順番に供給される。これにより加速部８４と加速手段８６はそれぞれマイクロ波源８１のマイクロ波の出力Ｐと加速電圧供給部８２のマイクロ波の出力Ｑを受ける。
これらマイクロ波源のマイクロ波の出力と加速電圧供給部の加速電圧により加速された加速電子は窓を通過し、または他の真空室内に放出される。
パルス生成回路８０は、Ｐのマイクロ波の出力とＱの加速電圧の出力を交互に出力させるように同期制御を行う。
マイクロ波源８１の出力Ｐはマイクロ波であるのに対し、加速電圧供給部８２の出力Ｑはパルス直流波形である。
【００６１】
本発明による加速装置の第３の実施形態の動作には次の特徴がある。
１）マイクロ波源と加速電圧供給部からの出力が一本の加速管とこれに同軸一体に設けられた加速手段により、強度の異なる２種類の電子線を発生することができる。
２）特に加速手段による弱いパルス波形の電子線が得られる点に特徴があり、前述の実施形態と同様に殺菌、Ｘ治療、診断、非破壊検査等応用範囲が広がる。小形化することができるから、携帯用の装置としての利用が可能になった。
３）この装置の動作の一例を次に示す。
マイクロ波源８１  周波数      ２８５６ＭＨｚ
ピーク電力  ６Ｍｗ
平均電力    ６Ｋｗ
パルス幅    ６μｓｅｃ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
パルス電源８２    パルス幅    ６０μｓｅｃ〜３ｍｓｅｃ
電圧        １２０ＫＶ
ピーク電流  １０ｍＡ
繰り返し    １８０ｐｐｓ
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１Ａ】本発明によるＸ線発生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本発明によるＸ線発生装置の第１の実施形態における電子銃、加速管、Ｘ線ターゲット室の一部の平面断面図である。
【図２Ａ】本発明によるＸ線発生装置の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図２Ｂ】本発明によるＸ線発生装置の第２の実施形態における第１加速部の一部、遮断部、第２加速部の一部の平面断面図である。
【図３Ａ】本発明によるＸ線発生装置の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図３Ｂ】本発明によるＸ線発生装置の第３の実施形態における加速管、加速手段、Ｘ線ターゲット室の一部の平面断面図である。
【図４Ａ】本発明によるＸ線発生装置の第４の実施形態を示すブロック図である。
【図４Ｂ】本発明によるＸ線発生装置の第４の実施形態における電子銃、第１加速部、遮断部、第２加速部、Ｘ線ターゲット室の一部の平面断面図である。
【図５】本発明による加速装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図６】本発明による加速装置の第１の実施形態の動作を説明するための加速管に加えられるマイクロ波電圧を示す波形図である。
【図７】本発明による加速装置の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明による加速装置の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図９】本発明による加速装置の第２の実施形態の動作を説明するための加速部に加わるマイクロ波電圧波形図である。
【図１０】本発明による加速装置の第３の実施形態の動作を説明するための加速管（加速部）と加速手段に加わる電圧波形図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１  制御回路
１１Ａ  電子銃制御部
１１Ｂ，１１Ｄ  マイクロ波源制御部
１１Ｃ  マイクロ波スイッチ制御部
１２  第１のマイクロ波源
１３  第２のマイクロ波源
１４  マイクロ波スイッチ
１５  電子銃
１６  加速管
１６Ａ〜１６Ｎ  結合キャビティ
１７  Ｘ線ターゲット
１８  Ｘ線ターゲット室
２１  制御回路
２１Ａ  電子銃制御部
２１Ｂ，２１Ｄ  マイクロ波源制御部
２１Ｃ  遮断部電子銃制御部
２２  第１のマイクロ波源
２３  第２のマイクロ波源
２４  電子銃
２５  第１加速部
２６  遮断部（電子銃を含む）
２７  第２加速部
２８  Ｘ線ターゲット
２９  Ｘ線ターゲット室
２６１  絶縁材
２６２  リングカソード
２６３  加速収束電極
３１  制御回路
３１Ａ  電子銃制御部
３１Ｂ  マイクロ波源制御部
３１Ｃ  加速電圧供給部制御部
３２  マイクロ波源
３３  加速電圧供給部
３４  電子銃
３５  加速管
３６  加速手段（電子銃を含む）
３８  Ｘ線ターゲット
３９  Ｘ線ターゲット室
３６１  絶縁材
３６２  リングカソード
３６３  加速収束電極
４０  制御回路
４１  第１のマイクロ波源
４２  第２のマイクロ波源
４３  遮断部
４４  電子銃
４５  第１加速部
４５Ａ，４５Ｂ  結合キャビティ
４６  第２加速部
４６Ａ〜４６Ｎ  結合キャビティ
４７  Ｘ線ターゲット
４８  Ｘ線ターゲット室
５０  パルス生成回路
５１  第１のマイクロ波源
５２  第２のマイクロ波源
５３  マイクロ波スイッチ
５４  電子銃
５５  加速管
７０  パルス生成回路
７１  第１のマイクロ波源
７２  第２のマイクロ波源
７３  電子銃
７４  第１加速部
７５  遮断部（電子銃を含む）
７６  第２加速部
８０  パルス生成回路
８１  マイクロ波源
８２  加速電圧供給部
８３  電子銃
８４  加速管
８５  遮断部（電子銃を含む）
８６  加速手段
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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