[发明专利]带电粒子加速器及带电粒子的加速方法

说明书

技术领域

本发明涉及对带电粒子进行加速的带电粒子加速器及带电粒子的加速方法。更具体而言，涉及通过高压脉冲生成装置和控制装置的组合实现了加速电场的产生的线性轨道型加速器及螺旋轨道型加速器，以及基于这些带电粒子加速器的带电粒子的加速方法。

背景技术

图23A及图23B示出下述专利文献1所述的现有的带电粒子加速器的结构。该带电粒子加速器是作为螺旋轨道型带电粒子加速器的代表例的回旋加速器。在图23A及图23B中，70是磁铁，71、72是加速电极，73是高频电源，高频电源73向加速电极71、72供给加速高频电压。74是带电粒子，由加速电极71、72进行加速。

在回旋加速器中，带电粒子74的旋转周期Tp成为Tp=2nm/eB。在此，π是圆周率，m是带电粒子74的质量，e是带电粒子74的电荷，B是基于磁铁70的粒子轨道上的磁通密度。因此，若m/eB为一定，则带电粒子74的旋转周期不取决于旋转半径而一定，若设高频电源73的加速高频周期Trf的一例为Trf＝Tp/2，则带电粒子74始终被加速电极71、72间的电极间隙进行加速，能够加速到较高能量。

在速度达到光速附近时，带电粒子74的质量m的值因相对论效应而增大。其结果，在图23A及图23B所示的回旋加速器中，带电粒子74的加速能量变高，当速度接近光速时不能确保同步性，不能进一步继续加速。作为其对策，例如，提出了一种方案，对应于加速能量的增大而改变磁通密度，或者改变加速高频周期。

先前技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006—32282号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在以上所述的现有螺旋轨道型带电粒子加速器中，因相对论能量区域的同步性的缺陷而不能增大能量增益，并且，为了校正同步性的缺陷，需要改变加速高频电压或磁场分布的功能，存在有装置部件数量增大且成本增加等问题。

本发明用于解决如上的现有结构所具有的问题，其主要目的在于，提供一种与以往相比价廉且能量增益较大的带电粒子加速器及带电粒子的加速方法。

用于解决技术问题的方案

为了解决上述技术问题，本发明的一方式的带电粒子加速器具备：带电粒子发生源，发射带电粒子；加速电极管，使从上述带电粒子发生源发射的带电粒子通过，并对所通过的带电粒子进行加速；驱动电路，将用于加速上述带电粒子的电压施加到上述加速电极管上；控制部，在带电粒子在加速电极管内移动的过程中，控制上述驱动电路开始向该加速电极管施加电压。

在该方式中，优选上述带电粒子加速器具备线性配置的多个上述加速电极管，并且，从上述带电粒子发生源发射的带电粒子依次通过上述多个加速电极管，上述控制部控制上述驱动电路，通过开始向在内部移动带电粒子的加速电极管施加电压，向多个上述加速电极管依次施加电压。

此外，在上述方式中，优选上述带电粒子加速器还具备偏向磁铁，该偏向磁铁改变通过了加速电极管的带电粒子的行进方向。

此外，在上述方式中，优选上述偏向磁铁构成为改变通过了加速电极管的带电粒子的行进方向，以使带电粒子再次通过同一加速电极管，上述控制部构成为控制上述驱动电路，通过开始向在其内部移动带电粒子的加速电极管施加电压，向同一加速电极管多次施加电压。

此外，在上述方式中，上述带电粒子加速器优选还具备调整部，该调整部将上述带电粒子的行进方向向与该行进方向交叉的方向调整。

此外，在上述方式中，优选上述带电粒子加速器还具备电流计，该电流计对在带电粒子通过加速电极管时在该加速电极管中产生的加速电流进行计测，上述控制部构成为基于上述电流计的加速电流的计测结果，调节开始向加速电极管施加电压的时刻。

此外，在上述方式中，优选上述驱动电路构成为能够变更向上述加速电极管施加的电压值。

此外，在上述方式中，优选上述带电粒子加速器还具备检测部，该检测部检测用上述加速电极管加速的带电粒子是否在规定的轨道中行进，在上述检测部检测到上述带电粒子不在上述规定的轨道中行进时，上述控制部使上述驱动电路停止。

此外，本发明的一方式的带电粒子的加速方法包括：为了使带电粒子依次通过多个加速电极管，从带电粒子发生源发射带电粒子的步骤；以及在带电粒子在加速电极管内移动的期间，开始向该加速电极管施加用于加速上述带电粒子的电压，从而依次向上述多个加速电极管施加电压的步骤。

发明效果