(57)【要約】      （修正有）【課題】実用性が高く、低コストで、かつ簡単に所望の共振周波数に調整することが可能な高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法および高周波伝送用ロータリージョイントを提供する。【解決手段】本発明の高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法は、内部に高周波伝送用の中空の導波路１２ｂ、１４ｂを有する１対の導波管１２、１４が同軸の軸心Ｚ−Ｚを中心に互いに相対的に回転可能に接続されてなる高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法である。１対の導波管１２、１４のうちいずれか一方の導波管の円筒部１６を軸方向に直列に配列される少なくとも３つのブロックからなる構成とし、そのうちの軸方向中間部に位置するブロックを周波数調整用ディスクとし、周波数調整用ディスクの軸方向の厚さを調整して所望の共振周波数に調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に高周波伝送用の中空の導波路を有する１対の導波管が同軸の軸心を中心に互いに相対的に回転可能に接続されてなる高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法であって、
前記１対の導波管のうちいずれか一方の導波管の円筒部を軸方向に直列に配列される少なくとも３つのブロックからなる構成とし、そのうちの軸方向中間部に位置するブロックを周波数調整用ディスクとし、該周波数調整用ディスクの軸方向の厚さを調整して所望の共振周波数に調整する、ことを特徴とする高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法。
【請求項２】
前記周波数調整用ディスクを含む前記各ブロックにより導波管を仮組みし、この導波管を用いてロータリージョイントを構成し、該ロータリージョイントの共振周波数を測定し、該測定結果に基づいて前記周波数調整用ディスクの軸方向の厚さを微調整する、ことを特徴とする請求項１に記載の高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法。
【請求項３】
内部に高周波伝送用の中空の導波路を有する１対の導波管が同軸の軸心を中心に互いに相対的に回転可能に接続されてなる高周波伝送用ロータリージョイントであって、
前記１対の導波管のうちいずれか一方の導波管の円筒部は、軸方向に直列に配列される少なくとも３つのブロックから構成されており、そのうちの軸方向中間部に位置するブロックは周波数調整用ディスクであり、該周波数調整ディスクの軸方向の厚さを調整することにより所望の共振周波数に調整されている、ことを特徴とする高周波伝送用ロータリージョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療装置等に用いる高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法および高周波伝送用ロータリージョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネトロンやクライストロンで発生したマイクロ波を用いた放射線治療装置として、例えば、下記特許文献１が開示されている。
【０００３】
特許文献１の放射線治療装置は、図４に示すように、電子銃、線形加速器及びターゲットを有する照射ヘッド５１と、この照射ヘッドを予め定めた球面座標上で支持しかつ移動させる支持移動機構５２と、床に設置されるマイクロ波発振器５３と、一端部がマイクロ波発振器に電磁気的に接続され他端部が線形加速器に電磁気的に接続される導波管部５４と、照射ヘッド内に位置する導波管部に設けられるＲＦ窓とを具備するものである。
【０００４】
またこのような放射線治療装置において、各導波管部５４は金属製の中空管であることから、複数の導波管部を回転可能にかつ電磁気的に接続するために、ロータリージョイントが用いられる。
このロータリージョイント（特許文献１におけるロータリＲＦカプラ）は、図５に示すように、導波管５４の導波路はロータリージョイント５６の回転部材に取り囲まれた回転スペース５７ａ，５７ｂに連通し、この中を管内モード２ａ（２ｂ）でマイクロ波が導かれるようになっている。
なお、この図において、５８は軸受を示し、５９はλ／４波長チョークを示す。このようなロータリージョイント５６と導波管部５４との組み合わせにより、床等に固定されたクライストロン等の加速マイクロ波源から移動する照射ヘッドへ加速用のマイクロ波を円滑に供給することができる。
【０００５】
ところで、近年の高周波機器における技術動向は大電力で小型の方向に向かっており、大電力の高周波を伝送可能な機器が望まれている。一般的な高周波機構では、その伝送するマイクロ波の周波数帯域が広いため、数１０ＭＨｚレベルで共振周波数を合わせ込む必要はない。しかし、大電力の高周波を伝送するような高周波機構においては、導波路内での放電を防ぐために、表面電界強度を小さくする形状・寸法を採用する必要があり、それにより伝送する周波数帯域が、２０ＭＨｚ程度まで狭くなってしまう場合がある。さらに、ロータリージョイントの場合には、回転機構に起因する共振周波数の変動が３０ＭＨｚ程度ある。このため、ロータリージョイントの共振周波数を運転周波数に極力近づける必要がある。
【０００６】
ここで、下記特許文献２には、シンクロトロン放射光発生装置等に用いる高周波加速管の共振周波数の調整に関する技術が開示されている。特許文献２の「高周波加速空洞用共振周波数調整装置」は、図６に示すように、高周波加速空洞内６１に、共振周波数調整用筒体６２を挿入量可変に挿入することにより高周波加速空洞６１の共振周波数を調整するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３?１７５１１７号公報
【特許文献２】特開平５−４７４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来、共振周波数を合わせ込む必要のある加速管では、特許文献２のような共振周波数を調整する機構が設けられている。しかしながら、高周波伝送用ロータリージョイントにこのような共振周波数の調整機構を別途設けることは、実用性に欠けるだけでなく、コストの増大を招くことにもなる。
【０００９】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、実用性が高く、低コストで、かつ簡単に所望の共振周波数に調整することが可能な高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法および高周波伝送用ロータリージョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法は、内部に高周波伝送用の中空の導波路を有する１対の導波管が同軸の軸心を中心に互いに相対的に回転可能に接続されてなる高周波伝送用ロータリージョイントの共振周波数調整方法であって、前記１対の導波管のうちいずれか一方の導波管の円筒部を軸方向に直列に配列される少なくとも３つのブロックからなる構成とし、そのうちの軸方向中間部に位置するブロックを周波数調整用ディスクとし、該周波数調整用ディスクの軸方向の厚さを調整して所望の共振周波数に調整する、ことを特徴としている（請求項１）。
【００１１】
また、上記本発明において、好ましくは、前記周波数調整用ディスクを含む前記各ブロックにより導波管を仮組みし、この導波管を用いてロータリージョイントを構成し、該ロータリージョイントの共振周波数を測定し、該測定結果に基づいて前記周波数調整用ディスクの軸方向の厚さを微調整する（請求項２）。
【００１２】
また、本発明の高周波伝送用ロータリージョイントは、内部に高周波伝送用の中空の導波路を有する１対の導波管が同軸の軸心を中心に互いに相対的に回転可能に接続されてなる高周波伝送用ロータリージョイントであって、前記１対の導波管のうちいずれか一方の導波管の円筒部は、軸方向に直列に配列される少なくとも３つのブロックから構成されており、そのうちの軸方向中間部に位置するブロックは周波数調整用ディスクであり、該周波数調整ディスクの軸方向の厚さを調整することにより所望の共振周波数に調整されている、ことを特徴としている（請求項３）。
【発明の効果】
【００１３】
ロータリージョイントの共振周波数は、導波管の内径や長さなど体積によって調整することができる。本発明では、１対の導波管のいずれか一方を軸方向に配列される少なくとも３つのブロックからなる構成とし、そのうちの軸方向中間部に位置するブロックを周波数調整用ディスクとし、この周波数調整用ディスクの軸方向の厚さを調整して所望の共振周波数に調整するので、共振周波数の微調整が可能であり、ロータリージョイント完成後の調整が不要である。また、導波管の一構成部分に周波数調整機構を組み込んだので、ロータリージョイントに周波数調整機構を別途設ける必要がなく、したがって、低コストで共振周波数を調整することができる。また、周波数調整用ディスクの厚さは、解析からある程度見積もることができるので、ディスクの修正加工による調整は一回程度の少ない回数で済み、極めて簡便に共振周波数の調整が可能となる。
【００１４】
つまり、本発明によれば、実用性が高く、低コストで、かつ簡単に所望の共振周波数に調整することが可能となる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係るロータリージョイントの断面図である。このロータリージョイント１０は、マグネトロンやクライストロンで発生した大電力（例えば１０ＭＷ）で約１１ＧＨｚの高周波を伝送するために用いる。
【００１７】
同図に示すように、ロータリージョイント１０は、１対の導波管１２、１４と、回転支持部２０と、１／４波長チョーク３０とを備えている。１対の導波管１２、１４は、その端面が一定の隙間１５を隔てて直列に、かつ、回転支持部２０によって同心の軸心Ｚ−Ｚを中心に互いに相対的に回転可能に接続されている。
【００１８】
この導波管１２、１４は、内部にマグネトロンやクライストロンで発生した高周波を伝送するための中空の導波路１２ｂ、１４ｂを有し、内部に断面円形の導波路を形成する中空円筒形の円筒部１６と、円筒部１６の端部を閉じる端板１７と、円筒部１６と端板１７に連結されその軸方向が円筒部１６の軸方向と直角方向を向き内部に断面矩形の導波路を形成する矩形部１８とから構成されている。
【００１９】
回転支持部２０は、一方の導波管１２に嵌合する円筒形の補強ピース２１と、補強ピース２１の外周部に嵌合する軸受２２と、これらを覆う軸受ハウジング２３とから構成され、これにより、１対の導波管１２、１４の相対的回転を支持している。なお、補強ピース２１と軸受ハウジング２３の間にはガスシール２４が介装され、これにより導波管内に封入したガスが隙間１５から漏れるのを防止している。
【００２０】
１／４波長チョーク３０は、断面コ字型の空間が周方向に延びて形成されており、このチョーク構造により、回転支持部２０側への高周波漏れを低減している。
【００２１】
図２は、１対の導波管のうち一方（図１の左側）の導波管１２の断面図である。この図に示すように、導波管１２の円筒部１６は、軸方向に配列される３つのブロック１６ａ、１６ｂ、１６ｃから構成されている。この３つのブロック１６ａ、１６ｂ、１６ｃのうち軸方向中間部（図で中央部）に位置するブロック１６ｂは、周波数調整用ディスクであり、この周波数調整用ディスク１６ｂの軸方向の厚さを調整することにより所望の共振周波数に調整されている。ロータリージョイントの共振周波数は、導波管の内径や長さなど体積によって調整することができる。本発明では、この周波数調整ディスク１６ｂの厚さを調整することで、導波管の長さ（図１の符号L）を調整し、共振周波数調整を行うこととしたものである。
【００２２】
具体的には、次のような方法によりロータリージョイントの共振周波数を調整する。まず、１対の導波管のうちいずれか一方の導波管の円筒部１６を構成する３つのブロック１６ａ、１６ｂ、１６ｃを製作し、軸方向中間部分のブロック１６ｂを周波数調整用ディスクとする。このとき、各ブロック１６ａ、１６ｂ、１６ｃの内周部に段差が生じないように各ブロック１６ａ、１６ｂ、１６ｃの内径が同一寸法となるように製作する。このような段差が生じると、段差部での放電を生じ材質劣化の原因となり得、また、共振周波数に影響を与え所望の共振周波数に調整することが困難となるからである。
【００２３】
次いで、周波数調整用ディスク１６ｂを他の２つのブロック１６ａ、１６ｃで挟み込み、仮組み状態で図１のようなロータリージョイント１０を構成する。次に、このロータリージョイント１０の共振周波数を測定する。この測定には、例えば、低電力高周波を発振する測定器を用いることができる。そして、この測定結果に基づいて、周波数調整用ディスク１６ｂの軸方向の厚さを所望の共振周波数となるように切削等により微調整する。
【００２４】
ここで、図３は、周波数調整用ディスク１６ｂの厚さと共振周波数の関係（測定値）の一例を示すものであり、横軸にディスク厚をとり、縦軸に共振周波数をとっている。また、この例の運転条件は、運転温度：２０℃、絶縁ガス：ＳＦ６、圧力：０．３ＭＰａ、比誘電率ε：１．００６１２（見積）である。図３から、周波数調整用ディスクの厚さと共振周波数とは一定の関係を有していることが分かる。したがって、周波数調整ディスク用の厚さは解析からある程度見積もることができる。これにより、ディスクの修正加工による調整は一回程度の少ない回数で済ませることができる。なお、この例では、周波数の変化量は、４０ＭＨｚ／ｍｍであった。
【００２５】
このように周波数調整用ディスク１６ｂの厚さを調整し、所望の共振周波数に調整したならば、最終工程のロウ付けを実施し、周波数調整用ディスク１６ｂと他のブロック１６ａ、１６ｂ、および他の部品を接合し、ロータリージョイント１０を完成させる。
【００２６】
このように、本発明によれば、１対の導波管のうちいずれか一方の導波管の円筒部を軸方向に配列される少なくとも３つのブロックからなる構成とし、そのうちの軸方向中間部に位置するブロックを周波数調整用ディスクとし、この周波数調整用ディスクの軸方向の厚さを調整して所望の共振周波数に調整するので、共振周波数の微調整が可能であり、ロータリージョイント完成後の調整が不要である。また、導波管の一構成部分を周波数調整機構としたので、ロータリージョイントに周波数調整機構を別途設ける必要がなく、したがって、低コストで共振周波数を調整することができる。また、周波数調整用ディスクの厚さは、解析からある程度見積もることができるので、ディスクの修正加工による調整は一回程度の少ない回数で済み、極めて簡便に共振周波数の調整が可能となる。つまり、実用性が高く、低コストで、かつ簡単に所望の共振周波数に調整することが可能となる、という優れた効果が得られる。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る高周波伝送用ロータリージョイントの断面図である。
【図２】図１に示す導波管の断面図である。
【図３】周波数調整用ディスクの厚さと共振周波数の関係を示す図である。
【図４】特許文献１の「放射線治療装置」の全体模式図である。
【図５】特許文献１の「ロータリＲＦカプラ」の説明図である。
【図６】特許文献２の「高周波加速空洞用共振周波数調整装置」の構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ロータリージョイント
１２、１４  導波管
１２ｂ、１４ｂ  導波路
１５  隙間
１６  円筒部
１６ａ、１６ｃ  ブロック
１６ｂ  ブロック（周波数調整用ディスク）
１７  端板
１８  矩形部
２０  回転支持部
２１  補強ピース
２２  軸受
２３  軸受ハウジング
２４  ガスシール
３０  １／４波長チョーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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