(57)【要約】小形化と低価格化を図るとともに、本来の絶縁性を損なうことなく、高温となる高電圧電源部のすみずみまでを効率的に冷却することにより、粒子加速器の長時間安定運転を行うことができる粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法及びその装置を提供する。高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器（１，２）と、前記高電圧電源部が浸されるＳＦ６ガス（９）と、前記容器（１，２）の側面に配置される冷却通路となる細い管路（４，６）と、この管路（４，６）に連結される冷却装置およびＳＦ６ガス（９）を容器（１，２）に送り込むコンプレッサー（５）とを具備する。
2002078408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法において、
前記絶縁ガスを前記容器外部に取り出して冷却し、再度前記容器内部に送り込むことにより、前記容器内部に溜まった熱を効率的に容器外に除去することを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法。
【請求項２】
請求項１記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ６ガスを熱媒体として利用し、１ＭｅＶを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、前記ＳＦ６ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法。
【請求項３】
高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、
（ａ）高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器と、
（ｂ）前記高電圧電源部が浸される絶縁ガスと、
（ｄ）前記容器の側面に配置される冷却通路となる細い管路と、
（ｅ）該管路に連結される冷却装置及び前記絶縁ガスを前記容器に送り込む装置とを具備することを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
【請求項４】
請求項３記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ６ガスを熱媒体として利用し、１ＭｅＶを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように前記管路の内径を前記容器の内径の２０分の１にすることを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
【請求項５】
請求項４記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記ＳＦ６ガスが約７．５気圧であることを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
【請求項６】
請求項３記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記容器はシンクロトロン加速器の円筒状の容器と変圧器の円筒状の容器とを具備し、前記変圧器の円筒状の容器を下部に前記シンクロトロン加速器の円筒状の容器を前記変圧器の円筒状の容器の上部に互いに連通して配置することを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
【請求項７】
請求項６記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記シンクロトロン加速器の円筒状の容器と前記変圧器の円筒状の容器とを互いに直交するように配置することを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法及びその装置に関するものである。
背景技術
線形粒子加速器は、新半導体素材製造などにおいて、粒子を被処理物に打ち込むための装置として用いられており、その小形化が強く望まれている。
ところで、線形粒子加速器のタンク内の高電圧電源部は、そのタンク内に充填されているＳＦ６ガスによって、タンク内側の壁面との間の電気的絶縁を保っている。この高電圧電源部の加熱を防ぐこと、つまりここで発生した熱を効率よく除去することにより、初めて粒子加速器の長時間安定運転が可能となる。
従来のコッククロフト式粒子加速器では、タンク内部で発生した熱を輻射ないし絶縁ガスとしてのＳＦ６ガスの自然対流によりタンク外部へ除去するようにしている。
発明の開示
上記したように従来の粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法では、内部に溜まった熱を輻射ないし絶縁ガスとしてのＳＦ６ガスの自然対流によりタンク外部へ除去しているにすぎない。
したがって、粒子加速器の高電圧電源部の熱除去は、タンクの表面積によって制限され、粒子加速器の小形化を困難にしてきた。
なお、絶縁ガスであるＳＦ６ガスを熱媒体として用いる粒子加速器においては、１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、絶縁ガスはできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにするようにしていた。
本発明は、上記問題点を除去し、小形化と低価格化を図るとともに、本来の絶縁性を損なうことなく、高温となる高電圧電源部のすみずみまでを効率的に冷却することにより、粒子加速器の長時間安定運転を行うことができる粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法及びその装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法において、前記絶縁ガスを前記容器外部に取り出して冷却し、再度前記容器内部に送り込むことにより、前記容器内部に溜まった熱を効率的に容器外に除去することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ６ガスを熱媒体として利用し、１Ｍｅｖを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、前記ＳＦ６ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことを特徴とする。
〔３〕高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器と、前記高電圧電源部に浸される絶縁ガスと、前記容器の側面に配置される冷却通路となる細い管路と、この管路に連結される冷却装置及び前記絶縁ガスを前記容器に送り込む装置とを具備することを特徴とする。
〔４〕上記〔３〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ６ガスを熱媒体として利用し、１Ｍｅｖを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように前記管路の内径を前記容器の内径の２０分の１にすることを特徴とする。
〔５〕上記〔４〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記ＳＦ６ガスが約７．５気圧であることを特徴とする。
〔６〕上記〔３〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記容器はシンクロトロン加速器の円筒状の容器と変圧器の円筒状の容器とを具備し、前記変圧器の円筒状の容器を下部に前記シンクロトロン加速器の円筒状の容器を前記変圧器の円筒状の容器の上部に互いに連通して配置することを特徴とする。
〔７〕上記〔６〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記シンクロトロン加速器の円筒状の容器と前記変圧器の円筒状の容器とを互いに直交するように配置することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の実施例を示す荷電粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置の側面模式図である。第２図は第１図のＡ−Ａ′線断面を示す正面模式図である。
これらの図において、１はシンクロトロン加速器の円筒状のタンク（容器）、１Ａはその円筒状のタンクに保持され収容されるシンクロトロン加速器、２はそのシンクロトロン加速器のタンク１の下部に配置され、そのシンクロトロン加速器のタンク１に連通される変圧器の円筒状のタンク（容器）、２Ａはその円筒状のタンク２に保持され収容される変圧器、３はそれらのシンクロトロン加速器のタンク１及び変圧器の円筒状のタンク２内に充填される７．５気圧の絶縁ガスとしてのＳＦ６ガス９の出口、４はそのＳＦ６ガス９の細い導出用パイプ、５はその導出用パイプ４から導入されるＳＦ６ガス９を冷却する冷却装置およびそのＳＦ６ガス９を変圧器の円筒状のタンク２へ戻すコンプレッサーである。６はＳＦ６ガス９の変圧器の円筒状のタンク２へ戻すための細い導入用パイプ、７はそのＳＦ６ガス９の変圧器の円筒状のタンク２への入口、８は偏向磁石やビームラインへの連結部である。
第２図に示すように、荷電粒子加速器の高電圧電源部であるシンクロトロン加速器１Ａ及び変圧器２Ａが配置される。そして、荷電粒子加速器の高電圧電源部であるシンクロトロン加速器１Ａ及び変圧器２Ａから多くの熱が生じ、タンク内は高温になる。
そこに、７．５気圧のＳＦ６ガス９を熱媒体として利用し、シンクロトロン加速器の円筒状のタンク１のＳＦ６ガス９の出口３から細い導出用パイプ４でそのＳＦ６ガス９を導出し、冷却装置およびコンプレッサー５でそのＳＦ６ガス９を冷却して細い導入用パイプ６を介して変圧器の円筒状のタンク２へ戻す。
その場合に、発明が解決しようとする課題においても述べたように、絶縁ガスであるＳＦ６ガス９を熱媒体として用いる粒子加速器においては、１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、ＳＦ６ガス９はできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにすることが重要であるから、ＳＦ６ガス９は、従来の絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように、例えば、上記した導出用パイプ４及び導入用パイプ６の内径をシンクロトロン加速器１Ａのタンク１の内径の２０分の１となるように細いものとする。
また、変圧器２Ａの円筒状のタンク２をシンクロトロン加速器１Ａのタンク１の下部に配置するようにしたので、シンクロトロン加速器１Ａのコンパクト化を図ることができる。さらに、変圧器２Ａからは大量の熱が発生するが、その熱に起因して、熱せられたＳＦ６ガス９は上部のシンクロトロン加速器１Ａのタンク１の方へ対流して、循環することになり、効率的な冷却を促進することができる。
このようにして、ＳＦ６ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことにより、粒子加速器本体のコンパクト化とさまざまな環境下における長い時間の安定運転を可能にすることができる。
また、容器（タンク）表面温度も３０℃以下に保たれ、改良に要した費用も加速器本体の価格に比べれば小さく、コンパクト化と低価格化を同時に実現でき、本発明の有効性が証明された。当然、荷電粒子加速器の機能は維持された。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
（Ａ）１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、絶縁ガスはできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにするこれまでの考えを根底から覆して、絶縁ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことによって、粒子加速器の高電圧電源部のコンパクト化とさまざまな環境下における、粒子加速器の長い時間の安定運転を可能にすることができる。
（Ｂ）容器（タンク）表面温度も３０℃以下に保たれ、改良に要した費用も加速器本体の価格に比べれば小さく、コンパクト化と低価格化を同時に実現することができる。
産業上の利用可能性
本発明の除熱方法及びその装置は、粒子加速器の高電圧電源部のコンパクト化とさまざまな環境下における、粒子加速器の長い時間の安定運転を可能にすることができるので、各種の粒子加速器に好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例を示す荷電粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置の側面模式図である。
第２図は、第１図のＡ−Ａ′線断面を示す正面模式図である。
【図１】
2002078408.tif 000003
【図２】
2002078408.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成14年3月26日(2002.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
削除
【請求項２】
削除
【請求項３】
高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、
（ａ）高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器と、
（ｂ）前記高電圧電源部に浸される絶縁ガスと、
（ｃ）前記容器の側面に配置される冷却通路となる細い管路と、
（ｄ）該管路に連結される冷却装置及び前記絶縁ガスを前記容器に送り込む装置とを具備するとともに、
（ｅ）前記容器は粒子加速器の円筒状の容器と変圧器の円筒状の容器とを具備し、前記変圧器の円筒状の容器を下部に前記粒子加速器の円筒状の容器を前記変圧器の円筒状の容器の上部に互いに連通して配置することを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
【請求項４】
請求項３記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ６ガスを熱媒体として利用し、１Ｍｅｖを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように前記管路の内径を前記容器の内径の２０分の１にすることを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
【請求項５】
請求項３記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記ＳＦ６ガスが約７．５気圧であることを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
【請求項６】
削除
【請求項７】
請求項３記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記粒子加速器の円筒状の容器と前記変圧器の円筒状の容器とを互いに直交するように配置することを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
縁性を損なうことなく、高温となる高電圧電源部のすみずみまでを効率的に冷却することにより、粒子加速器の長時間安定運転を行うことができる粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法及びその装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法において、前記絶縁ガスを前記容器外部に取り出して冷却し、再度前記容器内部に送り込むことにより、前記容器内部に溜まった熱を効率的に容器外に除去することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ６ガスを熱媒体として利用し、１Ｍｅｖを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、前記ＳＦ６ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことを特徴とする。
〔３〕高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器と、前記高電圧電源部に浸される絶縁ガスと、前記容器の側面に配置される冷却通路となる細い管路と、この管路に連結される冷却装置及び前記絶縁ガスを前記容器に送り込む装置とを具備するとともに、前記容器は粒子加速器の円筒状の容器と変圧器の円筒状の容器とを具備し、前記変圧器の円筒状の容器を下部に前記粒子加速器の円筒状の容器を前記変圧器の円筒状の容器の上部に互いに連通して配置することを特徴とする。
〔４〕上記〔３〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ６ガスを熱媒体として利用し、１Ｍｅｖを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように前記管路の内径を前記容器の内径の２０分の１にすることを特徴とする。
〔５〕上記〔４〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記ＳＦ６ガスが約７．５気圧であることを特徴とする。
〔６〕上記〔３〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
荷電粒子加速器の円筒状の容器と前記変圧器の円筒状の容器とを互いに直交するように配置することを特徴とする。
図面の簡単な説明
第１図は、本発明の実施例を示す荷電粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置の側面模式図である。
第２図は、第１図のＡ−Ａ′線断面を示す正面模式図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の実施例を示す荷電粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置の側面模式図である。第２図は第１図のＡ−Ａ′線断面を示す正面模式図である。
これらの図において、１は荷電粒子加速器の円筒状のタンク（容器）、１Ａはその円筒状のタンクに保持され収容される荷電粒子加速器、２はその荷電粒子加速器のタンク１の下部に配置され、その荷電粒子加速器のタンク１に連通される変圧器の円筒状のタンク（容器）、２Ａはその円筒状のタンク２に保持され収容される変圧器、３はそれらの荷電粒子加速器のタンク１及び変圧器の円筒状のタンク２内に充填される７．５気圧の絶縁ガスとしてのＳＦ６ガス９の出口、４はそのＳＦ６ガス９の細い導出用パイプ、５はその導出用パイプ４から導入されるＳＦ６ガス９を冷却する冷却装置およびそのＳＦ６ガス９を変圧器の円筒状のタンク２へ戻すコンプレッサーである。６はＳＦ６ガス９を変圧器の円筒状のタンク２へ戻すための細い導入用パイプ、７はそのＳＦ６ガス９の変圧器の円筒状のタンク２への入口、８は偏向磁石やビームラインへの連結部である。
第２図に示すように、荷電粒子加速器の高電圧電源部である荷電粒子加速器１Ａ及び変圧器２Ａが配置される。そして、荷電粒子加速器の高電圧電源部である荷電粒子加速器１Ａ及び変圧器２Ａから多くの熱が生じ、タンク内は高温になる。
そこに、７．５気圧のＳＦ６ガス９を熱媒体として利用し、荷電粒子加


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
速器の円筒状のタンク１のＳＦ６ガス９の出口３から細い導出用パイプ４でそのＳＦ６ガス９を導出し、冷却装置およびコンプレッサー５でそのＳＦ６ガス９を冷却して細い導入用パイプ６を介して変圧器の円筒状のタンク２へ戻す。
その場合に、発明が解決しようとする課題においても述べたように、絶縁ガスであるＳＦ６ガス９を熱媒体として用いる粒子加速器においては、１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、ＳＦ６ガス９はできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにすることが重要であるから、ＳＦ６ガス９は、従来の絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように、例えば、上記した導出用パイプ４及び導入用パイプ６の内径を荷電粒子加速器１Ａのタンク１の内径の２０分の１となるように細いものとする。
また、変圧器２Ａの円筒状のタンク２を荷電粒子加速器１Ａのタンク１の下部に配置するようにしたので、荷電粒子加速器１Ａのコンパクト化を図ることができる。さらに、変圧器２Ａからは大量の熱が発生するが、その熱に起因して、熱せられたＳＦ６ガス９は上部の荷電粒子加速器１Ａのタンク１の方へ対流して、循環することになり、効率的な冷却を促進することができる。
このようにして、ＳＦ６ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことにより、粒子加速器本体のコンパクト化とさまざまな環境下における長い時間の安定運転を可能にすることができる。
また、容器（タンク）表面温度も３０℃以下に保たれ、改良に要した費用も加速器本体の価格に比べれば小さく、コンパクト化と低価格化を同時に実現でき、本発明の有効性が証明された。当然、荷電粒子加速器の機能は維持された。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
（Ａ）１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、絶縁ガスはできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにするこれまでの考えを根底から覆して、絶縁ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことによって、粒子加速器の高電圧電源部のコンパクト化とさ




【国際調査報告】
2002078408.tif 000005
2002078408.tif 000006