(57)【要約】  高電圧静電場発生器は、軸（Ａ−Ａ）について本質的に円筒対称形である、赤道ギャップ（１４）により分離された同心状電気伝導性ハーフシェル（１０）のアセンブリを備える。少なくとも選択されたハーフシェル（２０）サブセットの、赤道ギャップ（１４）に隣接する端部領域（１６）は、広がりを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本質的に軸（Ａ−Ａ）について円筒対称形である、赤道ギャップ（１４）により分離された同心状電気伝導性ハーフシェル（１０）のアセンブリを備える高電圧静電場発生器であって、
少なくとも選択されたハーフシェル（２０）サブセットの、前記赤道ギャップ（１４）に隣接する端部領域（１６）の形状は、前記サブセットの半径方向外側のハーフシェル（１０６、１１６）の端部領域が前記軸から離れるように半径方向に広がりを有する一方で、前記サブセットの半径方向内側のハーフシェル（１０１、１１１）の端部領域（１６）が半径方向内側に広がりを有し、且つ、前記広がった端部領域が、前記端部領域（１６）の周辺における静電等電位線（１８）に対して略平行に整列し、これにより広がった前記端部領域それぞれの周辺における静電応力が最小化されるようなものとされることを特徴とする、高電圧静電場発生器。
【請求項２】
前記選択されたサブセットが最も半径方向外側のハーフシェルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項３】
前記選択されたサブセットが最も半径方向内側のハーフシェルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項４】
前記選択されたサブセットが全ハーフシェルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項５】
前記選択されたサブセットのハーフシェル以外のハーフシェルの端部領域が広がりを有さないことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項６】
減少した赤道ギャップ（１４’）が前記最も内側のハーフシェル（１０１、１１１）の間に設けられ、且つ、前記最も内側のハーフシェルの前記広がりは、前記最も半径方向内側のハーフシェルそれぞれの赤道開口（２７）が全体としてのハーフシェルの径に比べて遥かに小さな径を有するように、連続していることを特徴とする、請求項３に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項７】
請求項１に記載の高電圧静電場発生器を設計する方法であって、
ハーフシェルの初期配置の数値モデルを与えるステップと；
前記モデル化された配置により使用時に発生するであろう静電等電位線の数値シミュレーションを行うステップと；
前記ハーフシェルの端部領域（１６）が対応する静電等電位線とより厳密に整列するように前記モデルを適合させるステップと、
を含む方法。
【請求項８】
前記適合されたモデル配置により使用時に発生するであろう静電等電位線の数値シミュレーションを行うステップと；
前記端部領域に適切な広がりを付与することにより、前記ハーフシェルの端部領域（１６）が対応する静電等電位線とより厳密に整列するように前記モデルをさらに適合させるステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項９】
前記数値シミュレーションを行うステップと前記さらに適合させるステップとが複数回反復して繰り返されることを特徴とする、請求項８に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１０】
前記ハーフシェルのうち１つ以上は、その端部領域が広がりを有さないことが要請されるように束縛されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１１】
前記ハーフシェルのうち、最も内側のハーフシェル（１０１、１１１）を除く全ハーフシェルは、その端部領域が広がりを有さないことが要請されるように束縛されることを特徴とする、請求項１０に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１２】
前記ハーフシェルのうち、最も外側のハーフシェル（１０６、１１６）を除く全ハーフシェルは、その端部領域が広がりを有さないことが要請されるように束縛されることを特徴とする、請求項１０に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１３】
前記ハーフシェルのうち、最も内側のハーフシェル（１０１、１１１）及び最も外側のハーフシェル（１０６、１１６）を除く全ハーフシェルは、その端部領域が広がりを有さないことが要請されるように束縛されることを特徴とする、請求項１０に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の高電圧静電場発生器を製造する方法であって、
請求項７〜１３の何れか一項に記載の方法により前記高電圧静電場発生器を設計するステップと；
そのように設計された前記高電圧静電場発生器を製造するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＸＰ−００２６６５１６２，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＰＡＣ’１０，Ｋｙｏｔｏ，Ｊａｐａｎ，ｐｐ．７１１−７１３，Ｐ．Ｂｅａｓｌｅｙ，Ｏ．Ｈｅｉｄ，Ｔ．Ｈｕｇｈｅｓ「Ａ  ｎｅｗ  ｌｉｆｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ」に記載されているような、高電圧静電粒子加速器に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような加速器の例を図１に示す。このような加速器では、同心状の導電性ハーフシェル１０が設けられる。これらのハーフシェルは互いに電気的に絶縁されるが、コッククロフト・ウォルトン（Ｃｏｃｋｒｏｆｔ−Ｗａｌｔｏｎ）（グライナッヘル（Ｇｒｅｉｎａｃｈｅｒ））・カスケード方式でダイオードと相互接続される。これらの同心状の導電性シェルにより、所望の静電容量が得られる。これらのシェルは、ハーフシェル１０の周りの空間及びハーフシェル１０とハーフシェル１０との間の空間が排気されるように、真空容器（図示せず）内に収容され得る。ＡＣ電圧をアセンブリに印加することにより、各シェル１０は次のシェルに対して特定のＤＣ電圧分帯電することとなり、その結果、最も内側のシェルと最も外側のシェルとの間で非常に大きな静電ポテンシャル差が生じる。
【０００３】
図２は、ハーフシェル１０の間でのダイオード１５接続、及びＡＣ電源１７の接続を図示する簡略図を示す。図示するように、ＡＣ電源１７は、接地３０と、図面では１０ａとラベリングされている１つのハーフシェルと、の間に接続されている。ハーフシェル１０ａは、１０ｂとラベリングされた隣接する内側ハーフシェルに容量結合されている。次いでハーフシェル１０ｂは、１０ｃとラベリングされた隣接する内側ハーフシェルに容量結合され、次いでハーフシェル１０ｃは、１０ｄとラベリングされた隣接する内側ハーフシェルに容量結合されている。
【０００４】
ＡＣ電圧は、ハーフシェル１０ａ〜１０ｄの間に容量結合される。これらのＡＣ結合されたハーフシェルは、所望のコッククロフト・ウォルトン（グライナッヘル）・カスケードを形成するように、ダイオード１５により図面中の対応するＤＣハーフシェル１０ｅ〜１０ｈに接続される。稼働中、印加されるＡＣ電圧は整流され、使用されるハーフシェル・セットの数の２倍に増幅されるため、最も内側のＤＣハーフシェル１０ｈに蓄積する最大電圧は２×４×Ｖａｃとなる。通常、メガボルトの範囲の電圧が得られる。最も内側のＤＣハーフシェルにおける電圧Ｕｔｏｔａｌは、Ｕｔｏｔａｌ＝２ｎＵ０と表すことができ、これにリップル電圧が重畳される。Ｕ０はＡＣ入力電圧Ｕｉｎのピーク値である。従って、Ｕｉｎ＝Ｕ０ｓｉｎ（ωｔ）である。
【０００５】
４つの同心状ハーフシェル１０の対が図２に示されているが、本発明が取り組む種類の高電圧静電場発生器では、必要とする出力電圧に応じて、同心状ハーフシェルの対は幾分多くても、また少なくてもよい。
【０００６】
ＤＣハーフシェル１０ｅ〜１０ｈを貫通する粒子ビーム用通路を設けることにより、コンパクトな高電圧静電粒子加速器が構築可能である。
【０００７】
図３に、このような加速器を部分断面にて模式的に図示する。図３では、その構造は、ＤＣハーフシェル１０ｅ〜１０ｈを貫通する粒子ビーム用通路を形成する整列ホール１９を除き、軸Ａ−Ａの周りで本質的に円筒対称形である。本明細書において、「半径方向（ｒａｄｉａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」又は「軸方向（ａｘｉａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」との記載は、この軸Ａ−Ａに対するものである。加速器は、一連の電気伝導性ハーフシェル１０の対を備える。対の一方は外部ＡＣ駆動を経由して接続され、対の他方は蓄積されたＤＣ電圧を有する。各ハーフシェルの対は、赤道ギャップ（ｅｑｕａｔｏｒｉａｌ  ｇａｐ）１４だけ離間している。著しいＤＣポテンシャル差が同心状シェル間で蓄積される。ここで、通常は最も外側のＤＣハーフシェルが接地電圧にあり、また、通常は最も内側のハーフシェルが数メガボルトとなる。加速器の構造上の一体性は、ハーフシェルとハーフシェルとの間の固体電気絶縁体（図示せず）によりもたらされる。
【０００８】
従来、図３の部分断面図に示すように、このような高電圧静電場発生器はハーフシェル１０を有し、これらのハーフシェル１０は、ギャップ１４の両側に位置するハーフシェル１０の端部領域１６に至るまで、互いに平行である。隣接するハーフシェルの間の離間距離は変更可能であり、これは、粒子のスピードが増加するように、ビーム通路に沿った全位置において、加速粒子に適切な電圧勾配を掛けるのに有用であり得る。ハーフシェル１０は通常、正方形又は丸みを帯びた形状の端部を有する薄い導電性材料から作られる。通常、静電場発生器は、できる限り小型且つ軽量になるように設計される。これらの目的の両方に対し、ハーフシェル用に薄い金属シートを使用することにより、著しい貢献がなされる。
【０００９】
ＤＣ結合ハーフシェル中の一連の整列ホール１９により、ビーム加速用の通路が与えられる。
【００１０】
図４は、図２の静電場発生器の拡大部分を示す。真空チャンバー１２は電気伝導性であり、且つ接地されている。必ずしも必要ではないが、この例では、真空チャンバー１２は、任意の２つの隣接するハーフシェルの間の離間距離ｓよりも大きな距離ｄだけハーフシェル１０から離間している。
【００１１】
図４では、ハーフシェル１０１〜１０６、１１１〜１１６の端部領域１６は、特にハーフシェル１０２の端部領域１６の拡大図中の２３に示すが、正方形状に切り取られるか、又は丸みを帯びたものとすることができる。これは、製造の利便性のためである。というのは、このような薄い材料をその他の端部領域形状とするのは非常に困難と考えられるためである。この結果形成される角部２３により、丸みを帯びた端部であったとしても、シェルの端部近傍の力線に変化が生じるため、１８で示す高静電応力領域が生じる。
【００１２】
静電等電位線をギャップ１４の領域に示す。赤道ギャップ１４から離れると、図面には示していないが、等電位線は、隣接するハーフシェルに対して平行に延びる。静電等電位線が集まっているのは、静電応力の値が相対的に高いことを表す。
【００１３】
高静電応力は、最も外側のハーフシェル１０６、１１６の端部領域１６、特にそれらの内側表面近傍で最も顕著である。次に顕著な高静電応力は、最も内側のハーフシェル１０１、１１１の端部領域１６、特にその外側表面近傍で見られる。
【００１４】
高静電応力領域は避けなければならず、実際に可能である限り、取り除かなければならない。電気的応力の高い領域が存在すると、例えば真空又は空気を通じて、ハーフシェル間の絶縁が破壊されるおそれがある。このような静電気放電は、シェルの材料に損傷を与え、蓄積される電荷の損失を招く。これは、最も内側のＤＣ接続ハーフシェルの目標電圧に到達できない可能性があることを意味する。静電気放電に伴って電流が急激にピークを持つと、静電場発生器に関連する電源及びダイオードが損傷を受けるおそれがある。
【００１５】
小型化及び軽量化の目的を追及して、静電場発生器は通常、同心状シェルの数を最少として構築される。これは、ひいては、隣接するＤＣハーフシェル間に比較的大きなポテンシャル差が生じることを意味し、これにより静電破壊が促される傾向がある。
【００１６】
既存の装置では、角部２３にある程度の丸み付けが行われているが、こうした努力によっても高応力領域１８が著しく減少することはなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、改良された静電場発生器、及び、このような加速器を用いた、赤道ギャップ１４の領域におけるハーフシェルの端部領域１６の改良された幾何学構造を有し、これによりピーク静電応力が抑制される、改良された粒子加速器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
従って、本発明は、添付の特許請求の範囲に規定される構造体を提供する。
【００１９】
上述の、また以下でさらに述べる、本発明の対象、特徴、及び利点は、その特定の実施形態について添付図面と併せて記載された以下の説明から、より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明により取り組まれ得るような高電圧静電場発生器を含む従来型高電圧静電粒子加速器の断面図を模式的に示す。
【図２】図１に示されるような静電場発生器に関連する電気的接続を模式的に示す。
【図３】本発明により取り組まれ得るような別の従来型高電圧静電粒子加速器の部分断面図を示す。
【図４】図３の部分断面の拡大部分を表し、静電等電位を表示することにより静電応力領域を示す。
【図５】赤道ギャップの領域における静電場発生器のハーフシェルの端部領域の改良された幾何学構造を備える、本発明の実施形態の図４の視図に対応する拡大部分断面図を示す。また、静電等電位線を示す。
【図６】赤道ギャップの領域における静電場発生器のハーフシェルの端部領域の改良された幾何学構造を備える、本発明の実施形態の図４の視図に対応する拡大部分断面図を示す。また、静電等電位線を示す。
【図７】赤道ギャップの領域における静電場発生器のハーフシェルの端部領域の改良された幾何学構造を備える、本発明の実施形態の図４の視図に対応する拡大部分断面図を示す。また、静電等電位線を示す。
【図８】赤道ギャップの領域における静電場発生器のハーフシェルの端部領域の改良された幾何学構造を備える、本発明の実施形態の図４の視図に対応する拡大部分断面図を示す。また、静電等電位線を示す。
【図９】赤道ギャップの領域における静電場発生器のハーフシェルの端部領域の改良された幾何学構造を備える、本発明の実施形態の図４の視図に対応する拡大部分断面図を示す。また、静電等電位線を示す。
【図１０】本発明の実施形態に係る実際の高電圧静電場発生器の斜視図を示す。本発明によってシェルを成形し、応力を低減させた実際の３次元での実施例が示される。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明によると、赤道ギャップ１４の領域におけるハーフシェルの端部領域１６の幾何学構造が修正され、これによりピーク静電応力が抑制される。
【００２２】
図４の従来の配置を考えると、静電等電位線が、隣接するハーフシェル１０の表面に平行な状態から著しく逸脱している、高静電応力領域１５が生じていることがわかる。図示された例では、この状態は、ハーフシェルの端部領域１６において赤道ギャップ１４の近傍で生じている。
【００２３】
本発明の特徴によると、ハーフシェル１０の端部領域１６は、隣接する静電等電位が、端部領域１６においても確実にハーフシェルの表面に略平行となるように、図４の端部領域１６が平行である配置とは異なるものに変形される。
【００２４】
図５は、本発明の実施形態による、図４の視点と同様の視図を示す。図５では、ハーフシェル１０の端部領域１６は、端部領域１６が平行である配置とは異なるものに変形されている。示されている静電等電位線は、ハーフシェルの端部領域１６においても、ハーフシェルの表面に略平行である。
【００２５】
図５に示されるように、この配置は、ハーフシェル１０の端部領域１６の近傍の領域の形状を局所的な静電等電位線に沿うようにすることにより実現される。図５からわかるように、この配置は、内側のハーフシェル１０及び外側のハーフシェル１０の端部領域１６の形状を、次第に隣接するハーフシェルから遠ざかるようなものとすることにより実現される。そのため、１０５、１１５、１０６、１１６等の外側のハーフシェルの端部領域１６は、半径方向外側に、即ち軸Ａ−Ａから離れて真空容器１２の方へ広がっており、一方、１０１、１１１、１０２、１１２等の内側のハーフシェルの端部領域１６は、半径方向内側に、即ち軸Ａ−Ａの方へ真空容器１２から離れて広がっている。
【００２６】
図５からわかるように、このような端部領域の形状付けは、ハーフシェル１０の端部領域１６の周辺の静電等電位線の形状に沿って行われる。
【００２７】
１０３、１１３、１０４、及び１１４等の中間ハーフシェルの端部領域は、それほど広がっていない。製造の経済性の理由のため、本発明のいくつかの実施形態では、このような中間ハーフシェルの端部領域は、意図的に広がっていない状態のままとすることができる。
【００２８】
見て取れるように、図５の配置には、図４に示す領域１８における静電応力の強度と同程度の強度の高静電応力領域は含まれない
【００２９】
本発明に係る、ハーフシェルの端部領域１６に適用される広がり形状の可能な設計方法が以下に説明される。これらの方法は、数値モデリングツールを実装した周知のコンピュータの使用に基づく。
【００３０】
図４の単純な従来型配置の数値モデルが出発点として使用され得る。数値計算は、従来式の、当業者にとって容易に入手可能な任意の場のモデル化ツールを使用して実行され得る。端部領域１６の領域における静電等電位がプロットされる。
【００３１】
次いで、数値モデルが、ハーフシェルの端部領域１６に広がりを与えるように修正される。この広がりは、広がった端部領域が前ステップでプロットされた対応する静電等電位線に沿うように配置される。静電等電位線のモデリングは、この修正モデルについて実行される。
【００３２】
図５は、設計におけるこの段階でのモデルを示す。このような設計で十分であるとされることもあり、静電加速器は、この段階で計算された、図５に示されるような広がった端部領域を有するように構築され得る。
【００３３】
しかしながら、特に図５における最も外側のシェル及び最も内側のシェルに関して見て取れるように、付与された広がりは、今度は過度のものとなってしまうおそれがある。設計全体における静電応力が軽減されて、静電等電位線は、上述の場合ほどにはハーフシェルの名目上の（ｎｏｍｉｎａｌ）表面から遠ざかるように広がらない場合もある。例えば、ハーフシェル１０６及び１１６の端部領域においては、静電応力が最も外側の面上で増加し、内側の面上では応力が抑制されることがわかる。
【００３４】
付与される広がりを改善するために、上述のモデリングステップが再度実行され得る。ハーフシェルの端部領域１６に付与される広がりは、計算された適切な等電位に沿うように、再度調節される。通常は、この結果として、図６に示されるように、全ハーフシェルの広がりが抑制されることとなる。
【００３５】
この工程が反復されて、設計者が設計に満足するまで任意の回数実行され得る。説明されている静電加速器のような設計構造は、構築されると、正確に設計通りには作動しないのが一般的である。このため、必ずしも設計段階で多数の反復をやり抜く必要はないことがわかる。
【００３６】
図６は、満足のいくものとされ得る広がりが付与されたハーフシェル１０の設計を示す。広がりを付けられたハーフシェルの端部領域１６は、静電等電位線に略平行であり、静電応力が増大する領域は存在しない。
【００３７】
ハーフシェルの各端部領域１６に広がりが付与されているということは、製造工程中のステップ数が非常に多いということである。図６では、中間ハーフシェル１０３、１０４、１１３、１１４はそれぞれ広がりを有しているが、その広がりは小さい。製造上の経済性のために、これらのハーフシェルを、広がりを有さない、図４に示されるようなハーフシェル本来の広がっていない位置に束縛されるものとすることもできる。数値モデルは、許容できないほどの高静電応力領域を確実に生じさせないように、これらのハーフシェルが広がりを有さないものとして再計算され得る。
【００３８】
図７は、このような設計の例を示す。図７では、半径方向内側のハーフシェル１０１、１１１、１０２、１１２及び半径方向外側のハーフシェル１０５、１１５、１０６、１１６は広がりを有するが、中間ハーフシェル１０３、１１３、１０４、１１４は広がりを有していない。モデル計算された静電等電位線は、広がっていないハーフシェルの端部領域１６の領域において静電応力が僅かに増加していることを示すが、これらの増加の程度は、図４に示す領域１８で生じる静電応力と比べると遥かに抑制されている。図７に示されるような設計では、製造効率と動作性能との最適な妥協点が表され得る。
【００３９】
図８は、この型の改良例を示す。図８の設計では、最も半径方向内側のもの１０１、１１１及び最も半径方向外側のもの１０６、１１６を除き、全ハーフシェルが広がっていない状態のままであるように束縛される。このような静電加速器の製造では、図６に示されるような全ハーフシェルが広がりを有する実施形態と比べて、広がりを付与する操作が少なくて済むにもかかわらず、発生するピーク静電応力は、実際の寸法及び印加される電圧に応じて、許容範囲のものとすることが可能である。本実施形態のさらなる改良例では、最も内側のハーフシェル１０１、１１１の端部領域のみが広がりを有するものとすることができる。代わりに、最も外側のハーフシェル１０６、１１６の端部領域のみが広がりを有するものとすることもできる
【００４０】
図３を参照して論じたように、図４〜図８において１１１として示す最も内側のＤＣハーフシェルの体積全体にわたって一定の電圧が存在していることが好ましい。
【００４１】
図４〜図８に示すような配置では、最も内側のＤＣハーフシェル１１１は、ギャップ１４に対応して、赤道平面で比較的開いている。これにより、最も内側のＤＣハーフシェル内で電圧勾配が生じる。増大したＤＣバックグラウンドの最上点（ｔｏｐ）にＡＣ電圧があると、ＡＣハーフシェル上の力線は、通常ｋＨｚオーダーの入力周波数で、また１００ｋＶオーダーの電圧で、変化することになる。静電場発生器が単に電圧発生器として使用される場合は、このことは重要でない場合もあるが、静電場発生器が粒子加速器中で使用される場合は、これにより問題が発生するおそれがある。
【００４２】
図９は、本発明のさらなる実施形態を示す。図９では、最も内側のハーフシェル１０１、１１１が赤道平面の領域において部分的に閉じられている。
【００４３】
これは、最も半径方向内側のハーフシェルが極端に広がっていると考えることもできる。著しく減少した赤道ギャップ１４’が、最も内側のＡＣハーフシェル１０１と最も内側のＤＣハーフシェル１１１との間に設けられる。当該広がりは、最も半径方向内側のハーフシェルそれぞれの赤道開口（ｅｑｕａｔｏｒｉａｌ  ｏｐｅｎｉｎｇ）２７が、全体としてのハーフシェルの径に比べて遥かに小さな径を有するように、連続している。
【００４４】
この配置における最も半径方向内側のＤＣハーフシェル１１１は比較的閉じられたものになっているため、ハーフシェル１１１内の電圧は比較的一定となり、電圧勾配によって荷電粒子のビームがハーフシェル１１１内で偏向される傾向が著しく抑制されることになる。
【００４５】
図１０は、図９を参照して説明したような、本発明の実施形態に係る実際の高電圧静電場発生器の斜視図を示す。
【００４６】
本発明によると、少なくともいくつかのハーフシェルの端部領域は広がりを有し、当該広がりにより、当該領域における静電場の静電応力が軽減される。これにより、シェルの小型化及び省スペース化が可能になる。必要となる広がりを有する実際の形態は、シェルの大きさ及び形状に依存し、上述のようなモデル化及びシミュレーションの反復により最良のものが決定される。静電応力を抑制することにより、故障が発生する可能性が低減される。よりコンパクトな配置構成は、印加電圧をより大きくすることで構築可能であることが理解される。本発明により提供される改良により、ひいては、より勾配の大きな静電場を実現する機会が増えることとなる。
【符号の説明】
【００４７】
１０、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６  導電性ハーフシェル
１２  真空容器
１４、１４’  赤道ギャップ
１５  ダイオード
１６  端部領域
１７  ＡＣ電源
１８  高応力領域
１９  整列ホール
２０  ハーフシェル
２３  角部
２７  赤道開口
３０  接地
【図１】
2015530719.tif 000003
【図２】
2015530719.tif 000004
【図３】
2015530719.tif 000005
【図４】
2015530719.tif 000006
【図５】
2015530719.tif 000007
【図６】
2015530719.tif 000008
【図７】
2015530719.tif 000009
【図８】
2015530719.tif 000010
【図９】
2015530719.tif 000011
【図１０】
2015530719.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月17日(2015.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本質的に軸（Ａ−Ａ）について円筒対称形である、赤道ギャップ（１４）により分離された同心状電気伝導性ハーフシェル（１０）のアセンブリを備える高電圧静電場発生器であって、
少なくとも選択されたハーフシェル（２０）サブセットの、前記赤道ギャップ（１４）に隣接する端部領域（１６）の形状は、前記サブセットの半径方向外側のハーフシェル（１０６、１１６）の端部領域が前記軸から離れるように半径方向に広がりを有する一方で、前記サブセットの半径方向内側のハーフシェル（１０１、１１１）の端部領域（１６）が半径方向内側に広がりを有し、且つ、前記広がった端部領域が、前記端部領域（１６）の周辺における静電等電位線（１８）に対して略平行に整列し、これにより広がった前記端部領域それぞれの周辺における静電応力が最小化されるようなものとされることを特徴とする、高電圧静電場発生器。
【請求項２】
前記選択されたサブセットが最も半径方向外側のハーフシェルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項３】
前記選択されたサブセットが最も半径方向内側のハーフシェルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項４】
前記選択されたサブセットが全ハーフシェルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項５】
前記選択されたサブセットのハーフシェル以外のハーフシェルの端部領域が広がりを有さないことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項６】
減少した赤道ギャップ（１４’）が前記最も内側のハーフシェル（１０１、１１１）の間に設けられ、且つ、前記最も内側のハーフシェルの前記広がりは、前記最も半径方向内側のハーフシェルそれぞれの赤道開口（２７）が全体としてのハーフシェルの径に比べて小さな径を有するように、連続していることを特徴とする、請求項３に記載の高電圧静電場発生器。
【請求項７】
請求項１に記載の高電圧静電場発生器を設計する方法であって、
ハーフシェルの初期配置の数値モデルを与えるステップと；
前記モデル化された配置により使用時に発生するであろう静電等電位線の数値シミュレーションを行うステップと；
前記ハーフシェルの端部領域（１６）が対応する静電等電位線とより厳密に整列するように前記モデルを適合させるステップと、
を含む方法。
【請求項８】
前記適合されたモデル配置により使用時に発生するであろう静電等電位線の数値シミュレーションを行うステップと；
前記端部領域に適切な広がりを付与することにより、前記ハーフシェルの端部領域（１６）が対応する静電等電位線とより厳密に整列するように前記モデルをさらに適合させるステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項９】
前記数値シミュレーションを行うステップと前記さらに適合させるステップとが複数回反復して繰り返されることを特徴とする、請求項８に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１０】
前記ハーフシェルのうち１つ以上は、その端部領域が広がりを有さないことが要請されるように束縛されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１１】
前記ハーフシェルのうち、最も内側のハーフシェル（１０１、１１１）を除く全ハーフシェルは、その端部領域が広がりを有さないことが要請されるように束縛されることを特徴とする、請求項１０に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１２】
前記ハーフシェルのうち、最も外側のハーフシェル（１０６、１１６）を除く全ハーフシェルは、その端部領域が広がりを有さないことが要請されるように束縛されることを特徴とする、請求項１０に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１３】
前記ハーフシェルのうち、最も内側のハーフシェル（１０１、１１１）及び最も外側のハーフシェル（１０６、１１６）を除く全ハーフシェルは、その端部領域が広がりを有さないことが要請されるように束縛されることを特徴とする、請求項１０に記載の高電圧静電場発生器設計方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の高電圧静電場発生器を製造する方法であって、
請求項７〜１３の何れか一項に記載の方法により前記高電圧静電場発生器を設計するステップと；
そのように設計された前記高電圧静電場発生器を製造するステップと、
を含む方法。
【国際調査報告】
2015530719.tif 000013
2015530719.tif 000014
2015530719.tif 000015