线形加速器-J-Stage.PDF

Mar.1995 イオ ンビーム利用の基礎 と現状 205 5.線形加速器 † 小寺正俊 理化学研究所名誉研究員 153東京都 目黒 区祐天寺2-5-15(自宅) Key Words : Wideroe-type linac, Alvarez-type linac, principle of phase stable oscillation, focusing requirements, pulse opera- tion, radio-frequency quadrupole (RFQ) linac せ る方式を提案 し,1947年に陽子の加速に成功 1.線形加速器の各種 した。アルバ レ型 と称 した り,ギ ャップの間隔 比較的小 さな高周波電圧 により少 しずつ加速 が高周波の位相の2πの変化 に相当す るので2π し,大きな直流電圧 による直接加速 と等価の加 モー ド線形加速器 と呼ぶ。 速効果 を得 よ うとす るのが線形加速器,サ イ ク この二 つの タイ プは,ド リフ トチ ューブを使 ロ トロン,シ ンクロ トロン等の高周波加速器で 用 す る点 が共 通 して お り,DTL(drifttube ある。最初のものは,図1に 示 したように金属 linac)と総 称 され て い る。 一般 に,π モー ド パイプ(ド リフ トチューブと呼ぶ)を 高周波励 は核子 当 た り数MeV以 下 の比較 的速度 の遅 い 振器の出力 に交互に接続 し,パイプの長 さをイ イオ ンの加速 に,ま た2π モー ドは核子 当た り オンの速度 に合わせて調節 して,パ イプの間の 数MeV-100MeVの イ オ ンの加速 に適 してい ギャップで加速を受 けたイオ ンが,電場のない る。 それ以上 のエ ネル ギ ーに対 して は,電 力効 パイプの中を走 るうちに高周波電場の位相が反 率 の 低 下 を防 止 す る ため にCCL(coupled 転 し,次のギャップに顔を出 した ときにまた加 cavitylinac)型が開発 され,100MeV以上 の 速 され る方式である。1928年にK+イオンの高 イオ ンのみな らず,数10MeV以 下 の電子線形 周波加速 に初 あて成功 したWider6eにちなん 加速器 に も使用 されて い る。 でウイ ドレ型,ま たはギャップ間の距離が高周 DTL型では,ド リフ トチューブの寸法に応 波位相の πの変化 に相当す るか ら,πモー ド形 じて,一定の速度 を持っイオンを外部か ら打ち の線形加速器 と呼ばれ る。 後 に米国のLaw- 込まなければな らない。そのため,1980年代初 renceは,この方式で水銀 の加速 を行 ったが, めまでは,300-800kVの直流電圧 の台上にイ この構造を磁場の中に置いて,イ オンに円運動 オン源 を設置 し必要な予備加速 を行 った。大 き を行わせ ることを思いっき,サイ クロ トロンを な入射器室を要す ることや,直 流加速管