(57)【要約】【課題】粒子加速器用真空チャンバの内部の非磁性導体層に局所的な欠陥が生じるのを防止して荷電粒子の制御が良好な粒子加速器用真空チャンバを提供すること。【解決手段】両端面から内周面にかけて導体層７がそれぞれ形成された筒状のセラミック部材１と、このセラミック部材１の両端面の導体層にそれぞれセラミック部材と同軸状にロウ付けされた筒状の金属部材６と、セラミック部材１および金属部材６の内周面の全面に被着された非磁性導体層５とを具備している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端面から内周面にかけて導体層がそれぞれ形成された筒状のセラミック部材と、該セラミック部材の前記両端面の前記導体層にそれぞれ前記セラミック部材と同軸状にロウ付けされた筒状の金属部材と、前記セラミック部材および前記金属部材の内周面の全面に被着された非磁性導体層とを具備していることを特徴とする粒子加速器用真空チャンバ。
【請求項２】
前記導体層は、前記セラミック部材の内周面の部位の幅が４乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の粒子加速器用真空チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波またはパルス状の電磁場によって電子、重粒子等の荷電粒子を加速および偏向させるための粒子加速器用真空チャンバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の粒子加速器用真空チャンバを図２に示す。図２は粒子加速器用真空チャンバの断面図である。図２で、１１は電気絶縁性でありかつ非磁性材料から成る筒状のセラミック部材であり、その内部は高周波またはパルス状電磁場により電子、重粒子等の荷電粒子を加速あるいは偏向させる際の荷電粒子の軌道となる真空空間として作用する。
【０００３】
また、１６はセラミック部材１１の両端面にロウ付けされた筒状の金属部材であり、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等からなり、その内部は真空空間を形成し、セラミック部材１１との接合面と反対側の端部が他の真空容器や真空部品に接続されることにより真空空間を連続的に形成する。
【０００４】
１７はセラミック部材１１の端面に予め被着されたモリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）メタライズ層の表面にＮｉメッキ層を被着させた導体層であり、このセラミック部材１１の端面の導体層１７と金属部材１６とがロウ材１８を介して接合される。
【０００５】
また、１５はセラミック部材１１および金属部材１６の内周面に形成された非磁性導体層であり、チタン（Ｔｉ）や窒化チタン（ＴｉＮ）等の導電性の非磁性材料から成る。
【０００６】
このような非磁性導体層１５は、セラミック部材１１と金属部材１６とをロウ付けした後、これらの内周面に真空蒸着法により被着させることにより形成される。
【０００７】
そして、粒子加速器でこのような真空チャンバを使用する場合、セラミック部材１１の中心付近を荷電粒子が通過する。この時に発生する電場分布が荷電粒子軌道方向において常に一定であることが求められるため、非磁性導体層１５は局所的な欠陥が無いように連続して粒子加速器用真空チャンバの内周面に被着形成されている必要がある（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−２７５１３１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の粒子加速器用真空チャンバにおいて、セラミック部材１１と金属部材１６をロウ付けする際、ロウ材１８が導体層１７の端部より、セラミック部材１１の内側に突出してはみ出し易く、このロウ材１８のはみ出し部がセラミック部材１１の内周面の開口端を全周にわたって覆ってしまい、ロウ材１８のはみ出し部においてセラミック部材１１の内周面に非磁性導体層１５が全周にわたって形成されないという問題があった。
【００１０】
そのため、非磁性導体層１５と導体層１７とが電気的に非接触となっている部分が全周にわたって発生し、これにより粒子加速器中で使用した場合、荷電粒子により発生する電場やセラミック部材１１の外部に設けられるマグネットによる変動磁場により、非磁性導体層１５と導体層１７との間で放電が発生し、荷電粒子の制御に悪影響をおよぼすという問題があった。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、粒子加速器用真空チャンバの内部の非磁性導体層に局所的な欠陥が生じるのを防止して荷電粒子の制御が良好な粒子加速器用真空チャンバを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の粒子加速器用真空チャンバは、両端面から内周面にかけて導体層がそれぞれ形成された筒状のセラミック部材と、該セラミック部材の前記両端面の前記導体層にそれぞれ前記セラミック部材と同軸状にロウ付けされた筒状の金属部材と、前記セラミック部材および前記金属部材の内周面の全面に被着された非磁性導体層とを具備していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の粒子加速用真空チャンバは、両端面から内周面にかけて導体層がそれぞれ形成された筒状のセラミック部材と、このセラミック部材の両端面の導体層にそれぞれセラミック部材と同軸状にロウ付けされた筒状の金属部材と、セラミック部材および金属部材の内周面の全面に被着された非磁性導体層とを具備していることにより、セラミック部材と金属部材とを接合するロウ材をセラミック部材の内周面に形成した導体層の表面に濡れ広がらせることができ、ロウ材がセラミック部材の内側に部分的に突出することなく全周にわたってなだらかな表面となるように被着させることができる。その結果、局所的に非磁性導体層と導体層とが電気的に非接触となっている部分が発生することを抑制することができるため、荷電粒子により発生する電場やセラミック部材の外部に設けられるマグネットによる変動磁場により局部的に放電が発生し、荷電粒子の制御に悪影響をおよぼすようなことが無くなり、また、マグネットにより発生した磁場に悪影響をおよぼすこともなくなるため、より信頼性の高い粒子加速器用真空チャンバとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の粒子加速器用真空チャンバを以下に詳細に説明する。図１は本発明の粒子加速器用真空チャンバについて実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１はセラミック部材、５は非磁性導体層で、６は金属部材、７は導体層、８はロウ材である。
【００１５】
本発明のセラミック部材１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化ケイ素（ＳｉＮ）質焼結体，窒化アルミ（ＡｌＮ）質焼結体等のセラミックスから成り、電気的に絶縁性の非磁性材料から成る筒状体である。また、セラミック部材１は、その軸方向に垂直な断面形状が円形、楕円形および一対の対向する直線部の両端同士を円弧状の曲線で結んだ長円形状等であり、その内部空間は電子等の荷電粒子を加速させるためのものである。
【００１６】
金属部材６はセラミック部材１の両端面にロウ付けされた筒状のものであり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属からなる。そして、その内部は真空空間となっており、セラミック部材１との接合面と反対側の端部が他の真空容器や真空部品に接続されることにより、セラミック部材１、金属部材６、真空容器および真空部品による連続した真空空間が形成される。
【００１７】
また、セラミック部材１の両端面から内周面にかけて導体層７が被着形成されている。この導体層７はＭｏ−Ｍｎ等のメタライズ層から成り、その表面にはロウ材８の濡れ性をよくしてロウ材８との密着性を向上させるためにＮｉメッキ層などが被着されているのがよい。
【００１８】
非磁性導体層５は、セラミック部材１および金属部材６の内周面に形成されており、ＴｉまたはＴｉＮ等の導電性の非磁性材料から成る。このような非磁性導体層５は、セラミック部材１と金属部材６とをロウ材８で接合した後、これらの内周面に真空蒸着法により被着されることにより形成される。
【００１９】
導体層７は、セラミック部材１の内周面の部位の幅が４乃至１０ｍｍであるのがよい。これにより、セラミック部材１と金属部材６とを接合するロウ材８をセラミック部材１の内周面に形成した導体層７の表面に濡れ広がらせることができ、ロウ材８がセラミック部材１の内側に部分的に突出することなく全周にわたってなだらかな表面となるように被着させることができる。その結果、局所的に非磁性導体層５と導体層７とが電気的に非接触となっている部分が発生することを抑制することができるため、荷電粒子により発生する電場やセラミック部材１の外部に設けられるマグネットによる変動磁場により局部的に放電が発生し、荷電粒子の制御に悪影響をおよぼすようなことが無くなり、また、マグネットにより発生した磁場に悪影響をおよぼすこともなくなるため、より信頼性の高い粒子加速器用真空チャンバとすることができる。
【００２０】
導体層７の幅が４ｍｍより小さい場合、セラミック部材１と金属部材６とをロウ付けした際、流れ出したロウ材８が導体層７の端部に溜まり、セラミック部材１の内側に突出してはみ出し易くなり、その結果、このロウ材８のはみ出し部がセラミック部材１の開口の一部を覆ってセラミック部材１の内面に非磁性導体層５が形成され難くなる。また、導体層７の幅が１０ｍｍを超え場合、Ｎｉメッキ層の磁性が大きくなって無視できなくなり、粒子加速器中で使用した場合、マグネットにより発生する磁場に対してＮｉメッキ層の磁性が悪影響をおよぼし易くなる。
【００２１】
【実施例】
本発明の粒子加速器用真空チャンバの実施例について以下に説明する。
【００２２】
図１の構成の粒子加速器用真空チャンバを以下のようにして製作した。純度約９９重量％のアルミナ質焼結体からなり、電気的に絶縁性の非磁性材料からなる筒状体のセラミック部材１を用意した。このセラミック部材１は、内径７２．７ｍｍ、外径７８．５ｍｍ、全長３００ｍｍであった。
【００２３】
そして、セラミック部材１の両端面および両端面から内周面にかけて４ｍｍの範囲にＭｏ粉末、Ｍｎ粉末および酸化ケイ素（ＳｉＯ２）粉末に有機バインダや溶剤を混合してなる金属ペーストを、約１０μｍの厚さとなるように印刷塗布し、乾燥後加湿したフォーミングガス中で約１４００℃の温度で焼成して、セラミック部材１にＭｏ−Ｍｎ合金からなるメタライズ層を被着した。
【００２４】
その後、メタライズ層上にＮｉメッキ層を電解メッキ法により約２μｍの厚さで被着して導体層７を形成した。
【００２５】
しかる後、セラミック部材１の両端面に筒状の金属部材６をロウ付けした。金属部材６はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなり、内径７３ｍｍ、外径７４．５ｍｍの円筒形状で軸方向の長さは１５ｍｍであった。
【００２６】
そして、ロウ材８としてのＡｇ−Ｃｕ合金からなる箔をセラミック部材１と金属部材６との接合部に設置し粒子加速器用真空チャンバ全体を８２０℃に加熱してロウ付けした。
【００２７】
最後に、セラミック部材１および金属部材６の内面に真空蒸着法によりＴｉの非磁性導体層５を膜厚５μｍ形成した。
【００２８】
このようにして製作したサンプルを粒子加速器中で使用したが、問題なく目的の性能を発揮し、加速器の構成部品として機能した。
【００２９】
次にセラミック部材１の内周面の導体層７の幅を１０ｍｍとすること以外は同様にして粒子加速器用真空チャンバを製作し、加速器中で使用したが、問題なく目的の性能を発揮し、加速器の構成部品として機能した。
【００３０】
次にセラミック部材１の内周面の導体層７の幅を３ｍｍとすること以外は同様にして粒子加速器用真空チャンバを製作し、加速器中で使用したが、荷電粒子により発生する電場やセラミック部材１の外部に設けられたマグネットによる変動磁場により局所的に放電が発生し、荷電粒子の安定的な制御に問題が起きた。
【００３１】
次にセラミック部材１の内周面の導体層７の幅を１１ｍｍとすること以外は同様にして粒子加速器用真空チャンバを製作し、加速器中で使用したが、セラミック部材１の外部に設けられるマグネットのよる変動磁場が導体層７の磁性により、正しく荷電粒子に作用せず、荷電粒子の安定的な制御が困難になった。
【００３２】
以上のことから、本発明の粒子加速器用真空チャンバは局所的に非磁性導体層５と導体層７とが電気的に非接触となっている部分が発生せず、特にセラミック部材１の内周面の導体層７が４〜１０ｍｍであるときに優れた効果を有するものであることがわかった。
【００３３】
なお、本発明は以上の実施の形態の例および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の粒子加速用真空チャンバは、両端面から内周面にかけて導体層がそれぞれ形成された筒状のセラミック部材と、このセラミック部材の両端面の導体層にそれぞれセラミック部材と同軸状にロウ付けされた筒状の金属部材と、セラミック部材および金属部材の内周面の全面に被着された非磁性導体層とを具備していることにより、セラミック部材と金属部材とを接合するロウ材をセラミック部材の内周面に形成した導体層の表面に濡れ広がらせることができ、ロウ材がセラミック部材の内側に部分的に突出することなく全周にわたってなだらかな表面となるように被着させることができる。その結果、局所的に非磁性導体層と導体層とが電気的に非接触となっている部分が発生することを抑制することができるため、荷電粒子により発生する電場やセラミック部材の外部に設けられるマグネットによる変動磁場により局部的に放電が発生し、荷電粒子の制御に悪影響をおよぼすようなことが無くなり、また、マグネットにより発生した磁場に悪影響をおよぼすこともなくなるため、より信頼性の高い粒子加速器用真空チャンバとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粒子加速器用真空チャンバについて実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の粒子加速器用真空チャンバを示す断面図である。
【符号の説明】
１：セラミック部材
５：非磁性導体層
６：金属部材
７：導体層
【図１】
2004259528.tif 000003
【図２】
2004259528.tif 000004