[发明专利]加速器和加速器系统

说明书

加速器(30、40、50)具备：具有一个或两个加速间隙的多个加速腔(31、41、51)；以及多个第一控制单元(33、43、53)，相对于多个加速腔分别进行设置，且分别独立地产生振荡电场，控制对应的加速腔内的离子束的运动。此外，也可以具备：在N个加速腔后，产生磁场来控制离子束的运动的M个多极磁铁(32、42、52)。第一控制单元独立地控制加速电压和其相位，供给高频电功率。由此，特别是能够在加速前级中对来自离子发生源的直流射束进行绝热俘获。

技术领域

本发明涉及加速器和加速器系统。

背景技术

线性加速器系统通常是对多个加速器进行了级联连接(cascade-connected)的多级结构，将对象射束依次加速而得到目标能量的射束。最终得到的射束的大部分基本特性根据前级加速器确定，因此前级加速器特别重要。自从在20世纪70年代出现高频四极加速器(以下称为RFQ加速器)后，大多使用RFQ加速器作为前级加速器。

RFQ加速器具有四个电极，以使对向的电极为相同电位、相邻的电极为相反电位的方式施加高频电压，由此同时进行射束的加速、会聚以及绝热俘获(聚束化)。需要说明的是，绝热俘获是指，使来自离子源(离子发生源)的直流射束具有能够进行高频加速的聚束构造。

再者，加速器的重要的研究主题之一是射束的高强度(大电流)化。当前运转的加速器的射束强度为1MW(兆瓦)左右，即使是处于计划阶段的加速器中，最大也就是10MW左右。对此，本发明者们为了建立高水平放射性废料的核转化法，致力于开发能够生成比以往强一个数量级以上的、超过100MW的射束强度的加速器系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－283797号公报

发明内容

发明所要解决的问题

加速器的加速腔具有许多加速间隙，通过供给的高频电功率来在各加速间隙中进行射束的加速。需要根据射束的速度确定间隙间的间隔，以使在各加速间隙中对射束进行加速。即，射束越变得高速，需要使间隙间的间隔越大，会导致装置的大型化进而导致高成本化。

此外，在以射束的高强度化为目标情况下，RFQ加速器会由于无法相对于射束径充分地获取接受度(acceptance)(孔径)而无法利用。

虽然RFQ加速器能同时进行射束的加速和会聚，但能够穿过的射束的直径的上限为1cm左右。这是因为当扩宽RFQ加速器的孔径时，达到了放电极限。

与此相对，当发展射束的高强度化时，会使从离子源供给的射束的直径(以下称为射束径)变大。例如在从离子源得到1A的氘核束的情况下，射束径成为例如10cm左右以上。能够从单孔引出的优质的离子束的最大电流仅取决于引出电压，例如在引出30kV的氘核束的情况下为约100mA。因此，为了得到1A的射束，需要从至少10个多孔电极引出射束，当考虑等离子体特性、杜创比等似然度时，则需要从30个左右的多孔电极引出射束。当高强度的射束过度会聚时，空间电荷力变得过大，因此需要将单孔径设为1cm左右，因此整体的射束径成为例如10cm左右以上。

像这样，为了射束的高强度化，需要利用能够接受大的射束直径的加速器，而不能利用以往的RFQ加速器。

考虑上述这样的现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种能够生成被绝热俘获、加速、会聚的高强度的射束的低成本的加速器。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明的加速器的特征在于，具备：多个加速腔，具有一个或两个加速间隙；以及多个第一控制单元，对于所述多个加速腔分别进行设置，且分别独立地控制对应的加速腔内的离子束的运动。