(57)【要約】【課題】ベーキング処理に要する時間を短縮できる高周波入力結合器の製造方法を提供する。【解決手段】内導体18、外導体19、およびこれら内導体18と外導体19との間を閉塞する高周波透過窓20を有する高周波入力結合器10の製造方法である。高周波入力結合器10内に連通する排気管36を有するブラケット32を高周波入力結合器10に気密に装着する。排気管36からブラケット32内および高周波入力結合器10内を排気するとともに高周波入力結合器10を加熱するベーキング処理を施す。ベーキング処理後に、排気管36を封止する。【選択図】図１
2017021977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内導体、外導体、およびこれら内導体と外導体との間を閉塞する高周波透過窓を有する高周波入力結合器の製造方法において、
前記高周波入力結合器内に連通する排気管を有するブラケットを前記高周波入力結合器に気密に装着し、
前記排気管から前記ブラケット内および前記高周波入力結合器内を排気するとともに前記高周波入力結合器を加熱するベーキング処理を施し、
前記ベーキング処理後に、前記排気管を封止する
ことを特徴とする高周波入力結合器の製造方法。
【請求項２】
前記ベーキング処理後に、前記ブラケット内に設けたゲッタを活性化させる
ことを特徴とする請求項１記載の高周波入力結合器の製造方法。
【請求項３】
前記排気管の封止は、前記排気管に設けられたバルブを閉じる
ことを特徴とする請求項１または２記載の高周波入力結合器の製造方法。
【請求項４】
内導体、外導体、およびこれら内導体と外導体との間を閉塞する高周波透過窓を有する高周波入力結合器の製造装置において、
前記高周波入力結合器内に連通する排気管を有し、前記高周波入力結合器に気密に装着されるブラケットと、
前記排気管から前記ブラケット内および前記高周波入力結合器内を排気するとともに前記高周波入力結合器を加熱するベーキング処理を施すベーキング装置と、
前記ベーキング処理後に前記排気管を封止する封止手段と
を具備することを特徴とする高周波入力結合器の製造装置。
【請求項５】
前記ブラケット内に設けたゲッタを具備する
ことを特徴とする請求項４記載の高周波入力結合器の製造装置。
【請求項６】
前記封止手段は、前記排気管に設けられたバルブである
ことを特徴とする請求項４または５記載の高周波入力結合器の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高周波増幅器から放出された高周波（マイクロ波）を加速空胴に入力する高周波入力結合器の製造方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷電粒子（電子、イオン）加速器において、クライストロン等の高周波増幅器から放出された高周波（マイクロ波）を加速空胴に入力するのに高周波入力結合器が用いられている。
【０００３】
高周波入力結合器は、同軸配置される内導体および外導体を備えるとともに、これら内導体と外導体との間を閉塞し、高周波が通過してくる導波管の内部の大気圧と加速空胴の内部の高真空とを隔絶し、高周波を効率良く透過する高周波透過窓を備えた構造となっている。
【０００４】
加速空胴の内部は、残留ガスとの衝突によって粒子が損失することを抑えるために、１Ｅ−７Ｐａ以下の超高真空に保たれる必要がある。また、電子加速器の場合は電子放出の起点となる電子銃の加速部分で高電圧を印加する必要があり、最近では５００ｋＶに及ぶ超高電圧を印加する電子銃も現出しており、この電圧維持のために加速空胴の内部に１Ｅ−８Ｐａ以下の超真空度を確保することが求められている。
【０００５】
多くの高周波入力結合器の組み立ての際にろう接合を用いているが、水素炉でろう接合を行った場合、高周波入力結合器の構成材中に多くの水素ガスが含有されるものとなる。高周波入力結合器の構造材に浸透、蓄積した水素ガスが長期間に渡って拡散により表面から放出され続けると、要求通りの真空度を維持することができない。
【０００６】
そのため、高周波入力結合器を加速空胴に装着し、排気装置によって加速空胴の内部から高周波入力加速器の内部を排気しながら高周波入力加速器を加熱し、高周波入力加速器の構成材から水素ガスを放出させるベーキング処理が行われている。
【０００７】
しかしながら、高周波入力結合器を加速空胴に装着してベーキング処理を行う際、多くの場合は２００℃程度の温度にしか加熱できないため、高周波入力結合器の構成材のごく表層に含有した水素しか排出できない。
【０００８】
したがって、ベーキング処理の際に、高周波入力結合器の構造材の深層部に浸透、蓄積した水素ガスが長期間に渡って拡散により表面から放出され続けることになるので、放出ガスが枯渇するまでには、長期間にわたってベーキング処理を施す必要がある。
【０００９】
そのため、新規のシステムの立ち上げや、機器の交換などにおいては、高周波入力結合器のベーキング処理に長期間を要するというシステム運用上の難点が指摘されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−６０５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、ベーキング処理に要する時間を短縮できる高周波入力結合器の製造方法およびその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施形態は、内導体、外導体、およびこれら内導体と外導体との間を閉塞する高周波透過窓を有する高周波入力結合器の製造方法である。高周波入力結合器内に連通する排気管を有するブラケットを高周波入力結合器に気密に装着する。排気管からブラケット内および高周波入力結合器内を排気するとともに高周波入力結合器を加熱するベーキング処理を施す。ベーキング処理後に、排気管を封止する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態を示す高周波入力結合器の結合器本体をベーキング処理するベーキング装置の断面図である。
【図２】同上高周波入力結合器の断面図である。
【図３】同上高周波入力結合器を加速空胴に装着した断面図である。
【図４】第２の実施形態を示す高周波入力結合器の断面図である。
【図５】第３の実施形態を示す高周波入力結合器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、第１の実施形態を、図１ないし図３を参照して説明する。
【００１５】
図３に示すように、高周波入力結合器10は、例えばクライストロンのような高周波増幅器と加速器11の加速空胴12との間を接合するとともに、高周波増幅器との接続側の大気圧と加速空胴12内の高真空とを隔離し、高周波増幅器から放出された高周波を加速空胴12に入力するのに用いられる。
【００１６】
高周波入力結合器10は、結合器本体15、この結合器本体15に取り付けられた導波管16および高周波案内体17を備えている。
【００１７】
結合器本体15は、同軸配置された円柱状の内導体18と円筒状の外導体19、およびこれら内導体18と外導体19との間を閉塞する環状の高周波透過窓20を備えている。内導体18の先端部と外導体19の先端部とがアンテナ（ループ）21で結合されている。外導体19の周囲には加速空胴12に高周波入力結合器10を装着するためのフランジ22が設けられている。そして、高周波透過窓20は、例えばセラミックス製で、中央に孔を設けた円板状に形成されている。高周波透過窓20の孔に内導体18が挿入されるとともにこの高周波透過窓20が外導体19に挿入され、高周波透過窓20と内導体18および外導体19との接合面がろう接合によって気密に接合されている。
【００１８】
導波管16は、クライストロンのような高周波増幅器に接続される入力側導波管と接続され、高周波増幅器から放出された高周波を高周波入力結合器10に導く。
【００１９】
高周波案内体17は、高周波増幅器から導波管16に入力される高周波を高周波透過窓20の方向に導く。
【００２０】
次に、図１には、高周波入力結合器10の製造装置31を示す。製造装置31は、ブラケット32、ベーキング装置33、および封止手段34等を備えている。
【００２１】
ブラケット32は、結合器本体15が組み上げられてから加速空洞12に装着されるまでの間、先端のアンテナ21を保護するためにも結合器本体15に装着されている。
【００２２】
ブラケット32は、一端が開口された円筒状で、開口側の周囲にフランジ35が設けられている。ブラケット32の端面には、ブラケット32内に連通する円筒状の排気管36が気密に接続されている。排気管36は、圧着封止が容易に可能な銅製である。
【００２３】
ブラケット32のフランジ35がパッキング37を介して結合器本体15のフランジ22に装着され、これらフランジ22，35がボルト38およびナット39によって締め付けられて気密に保持されている。
【００２４】
なお、ベーキング装置33によるベーキング処理の際には、耐熱性に優れないアルミニウム製のものが多い導波管16、およびベーキング処理の必要のない高周波案内体17は、結合器本体15に取り付けられていない。
【００２５】
また、ベーキング装置33は、ブラケット32が取り付けられた結合器本体15を装着してベーキング処理する。ベーキング装置33は、結合器本体15を収容する容器40、この容器40内に配設されたヒータ41、容器40内を排気する排気装置42、および容器40内に収容されたブラケット32内および結合器本体15内を排気する排気装置43を備えている。
【００２６】
容器40は、ベース44、およびこのベース44上に対して開閉可能なカバー45を備え、これらベース44とカバー45との間に結合器本体15を収容する。カバー45は、上面が閉塞されるとともに下面が開口された円筒状に形成されている。ベース44とカバー45との間にはパッキング46が介在され、ベース44とカバー45とが閉じ合わさった状態で容器40内の気密性が保たれる。
【００２７】
ヒータ41は、ベーキング装置33に装着される結合器本体15の周囲を囲むように円筒状に形成されている。
【００２８】
排気装置42は、容器40のベース44に接続された排気ポート47を通じて、容器40内を排気する。
【００２９】
排気装置43は、容器40のベース44を貫通された排気ポート48を通じて、容器40内に収容されたブラケット32内および結合器本体15内を排気する。排気ポート48の先端は容器40内に突出され、この排気ポート48の先端にブラケット32の排気管36が気密に接続される。
【００３０】
また、封止手段34は、一対の治具によって排気管36の中間部を両側から圧着して封止する圧着封止機構49である。
【００３１】
次に、高周波入力結合器10の製造方法について説明する。
【００３２】
結合器本体15にブラケット32を取り付け、この結合器本体15をベーキング装置33に装着する。結合器本体15をベーキング装置33に装着する際には、容器40を開き、ブラケット32の排気管36を排気ポート48に接続し、その後、容器40を閉じる。
【００３３】
排気装置42により排気ポート47を通じて容器40内を排気するとともに、排気装置43により排気ポート48および排気管36を通じて結合器本体15およびブラケット32の内部を排気する。
【００３４】
結合器本体15を取り囲むヒータ41により結合器本体15を加熱しながら、排気装置43により結合器本体15およびブラケット32の内部からの放出ガスが枯渇するまで排気する。このときの結合器本体15を加熱するベーキング温度は４００℃程度である。
【００３５】
結合器本体15の周囲は容器40内を排気する排気装置42によって真空に保たれているので、結合器本体15の外表面の酸化を抑制することができる。
【００３６】
結合器本体15およびブラケット32の内部から排気される放出ガスを監視し、その放出ガスが枯渇した段階で、ヒータ41による加熱を停止する。
【００３７】
結合器本体15の温度が室温レベルまで低下した段階で、容器40を開き、ブラケット32の排気管36を封止手段34（圧着封止機構49）によって圧着封止するとともに切り離し、結合器本体15をベーキング装置33から取り出して処理が完了となる。
【００３８】
そして、図２は、製造された高周波入力結合器10を示す。
【００３９】
ブラケット32の排気管36は、圧着された封止部36aで封止され、封止部36aよりも先端側が切り離されている。結合器本体15およびブラケット32の内部は真空状態に保たれている。また、結合器本体15には導波管16および高周波案内体17が取り付けられる。
【００４０】
高周波入力結合器10は、加速空洞12に装着する際まで結合器本体15にブラケット32を装着した状態で保管される。そのため、高周波入力結合器10の保管中は、結合器本体15の内部が真空状態に保たれ、結合器本体15の内部へのガス吸着が防止される。
【００４１】
そして、図３は、高周波入力結合器10を加速空胴12に装着した状態を示す。
【００４２】
高周波入力結合器10を加速空胴12に装着する際には、結合器本体15からブラケット32を取り外す。
【００４３】
この際、結合器本体15の内部は真空に保持されているため、ブラケット32を含む結合器本体15の先端部を、窒素ガスが導入されるグローブボックス等に入れて、結合器本体15からブラケット32を外し、結合器本体15の内部を開放する。このように、結合器本体15の内部の開放を窒素ガスが導入されたグローブボックス内で行うことにより、結合器本体15の内表面への水成分の吸着を抑制するうえで効果的である。
【００４４】
高周波入力結合器10を加速空胴12に装着するには、結合器本体15の先端側を加速空洞12に挿入し、フランジ22を加速空胴12が備えるフランジ51にパッキング52を介して取り付ける。
【００４５】
ガス放出の処理を十分行った高周波入力結合器10は、加速空胴12に取り付ける前に結合器本体15の内部を開放するが、高周波入力結合器10の構造材に内表面へのガス吸着は軽微なものとなる。そのため、加速空胴12への高周波入力結合器10の装着後に、２００℃程度のベーキング処理を行えば、短時間で元の真空度である１Ｅ−７Ｐａ以下の超高真空、極高真空領域に達するものとすることが可能となる。
【００４６】
なお、図３中に示す加速空洞12は加速器11の一部であり、加速空洞12の右側には電子銃からの電子ビームが入射し、加速空洞12の左側には次段の加速空洞に電子ビームが出射する。
【００４７】
以上のように、高周波入力結合器10は、ベーキング装置33内でベーキング処理を施すことにより、高周波入力結合器10を加速空胴12に装着してから行っている通常のベーキング温度（〜２００℃）よりも高い温度（〜４００℃）でのベーキング処理ができるので、ベーキング処理に要する時間を短縮できる。
【００４８】
高周波入力結合器10は、加速空洞12に装着する際まで結合器本体15にブラケット32を装着した状態で保管されるため、高周波入力結合器10の保管中は、結合器本体15の内部が真空状態に保たれ、結合器本体15の内表面へのガス吸着を防止することができる。
【００４９】
次に、図４に第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。
【００５０】
ブラケット32内にゲッタ55が配設され、このゲッタ55の活性化のためのヒータ端子56がブラケット32に設けられた絶縁部57を貫通して外部に引き出されている。
【００５１】
図１に示したベーキング装置33での結合器本体15のベーキング処理および冷却が完了した段階で、ヒータ端子56からゲッタ55のヒータに通電し、ゲッタ55の活性化処理を行ってから排気管36を圧着封止する。
【００５２】
ベーキング処理が完了すれば結合器本体15の内部の真空領域は１Ｅ−４Ｐａ程度の真空度に維持されるが、ゲッタ55により、結合器本体15の内部からの残留放出ガスを効果的に吸着することにより、１Ｅ−６Ｐａ程度の良好な真空度を常に維持することが可能となる。
【００５３】
次に、図５に第３の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。
【００５４】
排気管36に、この排気管36の通気路を開閉する耐熱性のバルブ60を接続する。
【００５５】
図１に示したベーキング装置33でのベーキング処理が完了した段階で、排気管36の圧着封止の代わりに、バルブ60を閉じて結合器本体15の内部を封止し、ベーキング装置33から結合器本体15を取り外すものとする。
【００５６】
高周波入力結合器10を加速空胴12へ装着する際には、窒素ガスが導入されるグローブボックス内で結合器本体15の内部を開放することは、結合器本体15の内表面への水成分の吸着を抑制するうえで効果的であるが、バルブ60を備えることにより、バルブ60から内部へ窒素ガスを容易に導入することができる。
【００５７】
耐熱性のバルブ60は、高価ではあるが、繰り返し利用が可能である。
【００５８】
また、高周波入力結合器10にゲッタ55およびバルブ60を組み合わせた構成にすることにより、加速空胴12に取り付けた後のベーキング処理が格段に容易で短時間に可能な高周波入力結合器10を提供することが可能となる。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
10    高周波入力結合器
18    内導体
19    外導体
20    高周波透過窓
31    製造装置
32    ブラケット
33    ベーキング装置
34    封止手段
36    排気管
55    ゲッタ
60    バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017021977.tif 000006
【図５】
2017021977.tif 000007