High-current DC proton accelerator |
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申请号 | JP2011523098 | 申请日 | 2009-08-11 | 公开(公告)号 | JP2012500454A | 公开(公告)日 | 2012-01-05 |
申请人 | イオンビーム アプリケーションズ, エス.エー.; | 发明人 | ギャロウェー,リチャード,エー.; クレランド,マーシャル,アール.; デサント,レオナルド; ヨンゲン,イヴ; | ||||
摘要 | A dc accelerator system able to accelerate high currents of proton beams at high energies is provided. The accelerator system includes a dc high-voltage, high-current power supply, an evacuated ion accelerating tube, a proton ion source, a dipole analyzing magnet and a vacuum pump located in the high-voltage terminal. The high-current, high-energy dc proton beam can be directed to a number of targets depending on the applications such as boron neutron capture therapy BNCT applications, NRA applications, and silicon cleaving. | ||||||
权利要求 | 0.3MeV以上の高エネルギで5mA以上の高電流を有する陽子ビームを加速する加速器システムであって、 複数の絶縁環により相互に離間された複数の導電性電極を有し、前記陽子ビームを加速する加速電界を提供するように構成された加速カラムを有する直流加速機構と、 当該直流加速機構に加速電圧を供給する0.3MeV以上の電圧及び5mA以上の電流を有する電力供給装置と、 ビーム抽出孔を通過し、標準状態で毎分3cm 3未満の中性子水素ガスを放出する一方で、5mA以上の陽子ビームを供給する、ビーム抽出開口部を有する陽子イオン源と、 前記イオン源と前記加速カラムの間に設置され、前記イオン源により生成された陽子以外のイオンが前記加速機構に到達するのを防止する双極子分解磁石と、 を有する加速器システム。 前記イオン源と前記加速機構とを接続する真空室に接続される真空ポンプをさらに有する請求項1に記載の加速器システム。 前記電力供給装置はダイナミトロン構造である請求項1に記載の加速器システム。 前記イオン源は、ガスをイオン化するマイクロ波を利用する請求項1に記載の加速器システム。 前記イオン源は、ガスのイオン化に電子サイクロトン共鳴を使用する請求項4に記載の加速器システム。 前記双極子分解磁石は、固定磁界分解磁石である請求項1に記載の加速器システム。 前記固定磁界分解磁石は2重焦点となるように構成されている請求項6に記載の加速器システム。 2次電子が前記加速カラム内に逆行して加速されるのを防止するために、前記加速カラムの周囲に配置された永久磁石材要素をさらに有する請求項1に記載の加速器システム。 前記加速カラムの電極の直径未満の直径を有する開口部が、前記加速機構の入り口に配置されている請求項1に記載の加速器システム。 前記加速カラムの電極の直径未満の直径を有し、前記加速機構の入り口に配置される開口部をさらに有する請求項2に記載の加速器システム。 前記加速ビームは、受光面上のビームを走査する1組の直交走査磁石により、前記受光面上に少なくとも1m 2以上に拡張される請求項1に記載の加速器システム。 |
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说明书全文 | 関連出願への相互参照 本特許出願は、2008年8月11日に出願された本出願と同名称の米国仮特許出願番号61/087,853,について優先権の利益を主張し、当該出願の全開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。 本発明は、陽子加速器に関する。 1920年代後半及び1930年代前半にかけて、実験的な原子核物理学における研究は、数種類の粒子加速器の発明により促進された。 当該加速器システムは、ロルフ ヴィデロエによる無線周波数ドリフト管線形加速器と、アーネスト ローレンスによる無線周波数螺旋起動サイクロトロンと、ジョン コッククロフト及びアーネスト ウォルトンによる直流電流直列接続整流器高電圧発生器と、ロバート バン デ グラーフによる直流静電気高電圧発生器を有していた。 マサチューセッツ工科大学(MIT)の教授数人により1946年に発見されたヴァン デ グラーフ イオン・電子加速器は約600台が高電圧工学法人によって製造された。 上記静電気システムは、エネルギを精密に制御すると共に、小径かつ発散の少ない粒子ビームを供給できるため好評だった。 イオン源は一般的に小さく、低出力の無線周波数発生器により励起されたプラズマを含むガラス管であった。 陽子ビーム電流は2,300マイクロアンペアに制限されるが、原子核物理学における多くの研究プログラムにおいては通常十分であった。 物理学者や他の科学者たちは様々なアプリケーションにおいてより高いビーム電流を提供し得る加速器を探していた。 例えば、米国の国立航空宇宙局(NASA)は、宇宙における衛星表面のヴァンアレン放射による悪影響を調査するためにより高い陽子ビーム電流を提供しうる加速器を探していた。 当該必要性はデュオプラズマトロン型のイオン源を有するダイナミトロン直流加速器の開発の契機となった(非特許文献1、2参照)。 放射力学株式会社(RDI)によって開発された修正デュオプラズマトロンのイオン源は、水素又は重水素のプラズマから得られる10mA以上の1原子、2原子又は3原子のイオンを発する能力を有していた(非特許文献3及び特許文献1参照)。 他の例として、1970年代前半にRDI社がドイツのハンブルグエッペンドルフ大学病院のためにAEGテレフンケン社と協同して開発した高速中性子癌治療システムは、回転する三重水素で被覆された対象から14MeVの高強度の中性子(1秒に2×10 12個以上の中性子)を生成するために、12mAの原子や分子の重水素イオンビームを600keVのエネルギに加速した(非特許文献4、5参照)。 しかし、より大きなダイナミトロン加速器において(最大4.5MeVの)高エネルギの水素原子または分子の混合ビームを加速させても2,3ミリアンペアにしか加速出来なかった。 イオン源からの残留水素ガスを有するエネルギイオンの衝突は、長さがより長い加速管を通過し、集束していない水素イオンや自由電子を生成していた。 上記イオンや電子は中間ダイノードにより遮断され、加速管に沿って電圧分布を歪めてしまうものもあった。 この影響により大電流におけるビーム操作は安定しなくなっていた。 イオン源からの残留水素ガスを有するエネルギイオンの衝突により生成された自由電子は、プラスの高電圧端子に向かって引き戻され、X線を生成した。 X線は高電圧発生器を絶縁するのに使用される、高圧の六フッ化硫黄ガス中でイオンを生成した。 この影響は、高電圧整流器カラムから、直列の整流器システムを包囲して活性化する無線周波数電極に流れる直流電流により示され、圧力容器の外側のX線パターンを測定することにより確認された。 加速管内部での自由電子によるX線の発生は、高電圧出力を浪費し、加速器設備内での放射線遮蔽の必要性を増加させてしまうため望ましくなかった。 さらなる研究により、上述したイオン電流(陽子ビーム電流)の制限は、加速管内部で水素ガス流を減少させる為にイオン源付近にチタン収集ポンプを付加することで軽減されるのが明らかになった。 静電単レンズ及び電界と磁界が交差した質量分析器は、水素イオン分子を偏向させ、当該水素イオン分子が加速管に進入するのを防止するためにイオン源の後方に追加される(非特許文献6、7参照)。 M. フォン アルデンネ、「電気物理学、イオン物理学及び電子顕微鏡学Iのリスト」、V. E. B. 科学ドイツ出版社、p544−549、1956 C. D. モーク、外4名、「加速器の使用のためのデュオプラズマトロンイオン源」、回転科学機器 30、p694、1959 M. R. クレランド、外1名、「開放円筒状の抽出装置を有するダイナマグイオン源」、原子核科学におけるIEEEトランザクション、NS−14、No. 3、p60−64、1967 M. R. クレランド、「ダイナジェン4高速中性子治療システム」、高速中性子発生器における実用的な医療基準の学会論文集、タフツ−ニューイングランド医療センター、ボストン、マサチューセッツ、p178−189、1973 B. P. オファーマン、「ハンブルグエッペンドルフ放射線医学大学病院における中性子治療設備」、高速中性子発生器における実用的な医療基準の学会論文集、タフツ−ニューイングランド医療センター、ボストン、マサチューセッツ、p67−86、1973 E. M. ケロッグ、「ビーム加速中におけるイオンガスの衝突」、原子核科学におけるIEEEトランザクション、Vol. NS−12、No. 3、p242−246、1965 M. R. クレランド、外2名、「メガボルト電位の強力陽イオンビームの加速」、原子核科学におけるIEEEトランザクション、Vol. NS−16、No. 3、p113−116、1969 しかし、2,3ミリアンペア以上のビーム電流を供給できる高エネルギの直流陽子加速器は、これまでには開発されていなかった。 大電流、高エネルギの直流陽子加速器を必要とする非常に重要なアプリケーションは多数存在する。 例えば、ホウ素中性子補足療法(BNCT)や核共鳴吸収(NRA)法による爆発物の検出及びシリコンウェハの製造におけるシリカの分割といったアプリケーションが太陽電池にも使用され、大電流、高エネルギ加速器から取得することができる。 大電流、高エネルギ加速器に対する必要性は高まっているにも関わらず、大電流かつ高出力の陽子加速器を開発するという従来の試みはいまだ成功に至っていない。 大電流かつ高出力パルス状の陽子ビームは無線周波数の四極子加速器の使用により生成することができる。 それでもなお、直流陽子加速器は無線周波数4極子加速器によるパルス状ビームに比べ電気的に効率がよく、連続的なビームを生成できるため無線周波数4極子加速器より望ましいものである。 連続的な直流ビームは、面積の広い対象を走査した場合にパルス状のビームよりも一様な線量分布を生成することができる。 直流加速器は比較的少ないエネルギ変動で陽子ビームを生成することができ、NRAアプリケーションや薄いシリコンウェハの製造には重要である。 そこで本発明は、大電流かつ高エネルギの直流陽子加速器を提供することを目的とする。 本発明における加速器システムは、直流高電圧・大電流電力供給装置と、排出イオン加速管と、陽子イオン源と、双極子分解磁石及び高電圧端子に設置された真空ポンプとを有するものである。 直流加速器システムは、ビーム管と呼ばれることもある、絶縁リングにより相互に離間した複数の導電性電極を備えた加速管を有する。 加速管は陽子ビームに対して一様で、収束した加速電界を供給するよう構成されている。 (好ましくは0.4MeV以上の)高電圧及び(好ましくは5mA以上の)大電流を供給する電力供給装置は、加速管に加速電圧を供給する。 イオン源は、外部のマイクロ波発生器により供給されたマイクロ波電力を有するイオン化水素ガスにより陽子を生成する。 プラズマはイオン源を包囲する永久磁石により形成された軸方向の磁界に制限される。 イオン源は、小さなビーム抽出開口部を有し、ビーム抽出開口部を通過する少量(好ましくは、標準状態で毎分3cm 3未満(standard cubic centimeters per minute;以下sccm)の中性子水素ガスを放出する一方で、(好ましくは5mA以上の)大電流陽子ビームを発する。 前記加速器システムは加速管内でイオンガスの衝突による悪影響を減少させる構成を有することが望ましい。 双極子分解磁石はイオン源と加速管の間に位置する。 分解磁石の磁界の形状は、イオン源で生成された陽子以外のイオンが加速管に到達するのを防止することができる。 加速管に進入する中性子水素ガスの量を減少させる為に、イオン源と加速管の間には真空吸着ポンプを有していてもよい。 ビームの発散が加速するのを制限し、加速管に進入する中性子ガスの量をさらに制限するために、加速管の入り口には小さな開口部が設置されていてもよい。 大電流、高エネルギの直流陽子ビームは、アプリケーションにより異なる多数の対象に指向することができる。 たとえば、ホウ素中性子補足療法においては、中性子生成において加速された陽子ビームが2つのリチウムにより被覆された対象のいずれかに指向されてもよい。 一方の対象は、異なる方向から癌患者を治療するための回転構台に取り付けられる。 もう一方は回転構台の使用を必要としない治療用の固定位置に取り付けられてもよい。 加速器の軸上に設置された双極子磁石により、オペレータはビームを一方の対象から他方に切り替えることができる。 加速管の底部付近の圧力容器内部に設置された磁気による四極子レンズは、複合体ビーム輸送システムの主要な構成部品である。 もう1つの方法として、核共鳴吸収(NRA)への適用において、異なる対象は、爆発物の中に一般的に存在する励起核種に対して適当なエネルギを有するγ線を生成するために使用される。 以下に記載される開示内容により従来技術に対する本発明の他の実施形態が明らかになるであろう。 以下の図面は説明の目的のためにのみ使用され、本発明の範囲を制限するものではない。 直流加速器システム1は、高エネルギで大電流の陽子ビームを加速し得る。 本発明の陽子ビームは、大電流に対して最低でも約0.3MeV、最高で5MeV程度のエネルギを有する。 当該エネルギにおいて、本発明における陽子加速器はビームのエネルギを保持しつつ、最低でも5mA、最高で100mA程度の電流の陽子ビームを加速し得る。 直流加速器システム1の具体的なレベルはアプリケーションに依存することになる。 例えば、ホウ素中性子補足療法(BNCT)においては1.9〜3.0MeVの範囲のエネルギが10−20mAの電流ビームと共に使用される。 核共鳴吸収法(NRA)による爆発物の検出においては、検出される物質に応じて変化することになる。 (光起電セルの生成における)シリコンブロックの分割においては15−25mAもしくは30−40mAの電流に対して、厚いシリコンウェハを生成するのに約4MeV又は薄いシリコンを生成するのに1MeV未満のエネルギが使用される。 望ましい実施形態が図1,2に記載されている。 図1,2は高エネルギ状態で大電流の陽子ビームを加速し得る直流加速器システム1の主要な構成を説明する図である。 直流加速器システム1は、真空室40を通過して直流加速機構30に連結された陽子イオン源10を有する。 双極子分解磁石20は、イオン源10と直流加速機構30の間に位置する。 直流加速機構30は、加速機構30に加速電圧を供給する高電圧・(5mA以上の)大電流の電力供給装置50に接続される。 加速機構30は特定のアプリケーションにおいてビーム形状を制御するためにビーム焦点レンズに接続される。 圧力容器71には主要な構成が収容されている。 図1には加速器容器クーラ79及び絶縁支持部72、無線周波数高電圧変圧器77及び無線周波数電極75が図示されている。 陽子イオン源10、双極子磁石20、真空室40及び加速機構30の加速管32を説明するために上記構成は図2では図示されていない。 図3,4は陽子イオン源10、双極子磁石20、真空室40及び加速機構30の加速管32の入り口を2方向から見た拡大図である。 図3,4は同様の構成を異なる方向から見たものである。 陽子イオン源 好ましい実施形態としては、コンパクトで大電流、マイクロ波駆動の陽子イオン源が利用される。 集約的システムの使用に特に好適なイオン源のひとつには、マイクロ波駆動システムによりエネルギが与えられる磁気拘束プラズマを有するものがある(J.S.C.ウィルズ、外4名、「コンパクト大電流マイクロ波駆動イオン源」、科学機器の講評、Vol.69、No.1、p65−68、1998、参照により本明細書に援用)。 当該イオン源は初期のダイナミトロン加速器で使用された、寿命の短い酸化被膜の陰極を有し、陽子以上に多くの水素イオン分子を発するデュオプラズマトロンイオン源とは異なっていた。 固体マイクロ波発振器15は約2.5GHzの周波数で約400Wまで電力を発生することができる。 熱電子陰極はイオン源またはマイクロ波発振器のいずれにも必要ではない。 上記特性により日常保守が必要になる前に陽子加速器の操作時間を実質的に増大させることになってしまう。 弾力性のある同軸ケーブル16及びテーパ状のマイクロ波導波管18は、発振器15からイオン源10にマイクロ波電力を移動させるのに使用されてもよい。 付随的に永久磁石19はイオン源10を周囲して位置している。 イオンの損失の原因となるイオン源の壁面への接触を減少させてプラズマを制限するために、永久磁石19により軸方向に磁界が形成される。 使用される永久磁石19の種類は、技術的に一般に使用されているものであり、例えばサマリウムコバルトやネオジムのように永久磁化されているものを含む。 図6は1実施例として磁石19の配置を表したものである。 破線は磁界を変化させるために磁石19の位置を変化させるのに使用される空白を表す。 上述の残留ガス比率で高エネルギ、大電流の陽子を生成すれば別のタイプのイオン源を使用することもできる。 例えばイオン源は電子サイクロトロン共鳴(ECR)型であってもよい。 この種類は同一のマイクロ波周波数に大口径のプラズマ室を必要とするが、磁気部品の値段を増加させてしまう。 一般的な操作条件は、マイクロ波電力が約300Wに陽子ビームが約5−20mAとなっている。 質量流量制御器(図示なし)は、イオン源10のプラズマ室17に約2sccmの水素ガスを供給するのに使用されてもよい。 操作条件はビームの最後のアプリケーションに依存して著しく変化する。 水素は一般に2つの小さな高圧タンク(図示なし)に格納されている。 格納されたガスの量により約1年間で1日8時間の連続稼働が可能である。 一実施例において、高電圧端子内の機器の低電圧出力は、モーターが接地電位にて絶縁軸と共に駆動する回転式発電器と共に供給される。 陽子の抽出と射出システム 出口開口部12は、初期のビーム中の重イオンから陽子が分離される真空室40に通じている。 分離はイオン源10と加速管32との間に位置する双極子分解磁石20によりなされるのが望ましい。 双極子分解磁石20は変動磁界の電磁石または固定磁界の永久磁石のいずれかであればよい。 永久磁石は小型であるという利点を有し、電力供給装置または制御システムを必要としない。 双極子分解磁石20は、2原子水素や3原子水素イオンのような、イオン源10により生成された陽子以外のイオンが加速機構30に到達するのを防止するような磁界を生成するように構成されている。 1実施例として双極子磁石20は約45度の角度となるが、アプリケーションによっては別の角度になってもよい。 双極子分解磁石20は固定磁界の分解磁石であって、永久磁石材28を一部に有して構成され、磁界の形状を制御する鉄片を有していてもよい。 磁石材28及び/または鉄片の正確な配置は変動してもよく、図7,8に一例を示す。 磁石材28は、好ましくは鉄により構成された磁極27の後方に取り付けられ、磁極27は単一の磁界形成機能を有する。 陽子ビームの発散を減少させる為に、固定磁界分解磁石20は曲面と当該直交方向のいずれにおいても焦点効果を生じさせる傾斜極勾配25を有していてもよい。 初期のダイナミトロン加速器とは対照的に、静電単レンズ及び、交差型質量分析器の使用は、空間電荷の拡大効果を無効にするためにビーム中においては低エネルギの電子を保持する必要があることから、大電流ビームにおいては妥当ではない。 好適な実施形態として、真空吸着ポンプ43はイオン源10と加速管32とを接続する真空室40に接続される。 真空ポンプ43は加速管32への中性子ガスの流量を最小化する。 真空ポンプ43は水素ガスに対してポンプの速度が高速である吸着ポンプであってもよい。 イオン源から抽出されたビームの横方向寸法は測定される。 ビームラインから外方向に延びる2つのアクチュエータはビームを通過する細いワイヤーを通すのに使用される。 当該アクチュエータはリニアギヤにより駆動される。 加速器システム1により生成された略三角形のビーム外形は図9に図示されている。 図9におけるデータが測定される際には、水平方向(X)のデータは、双極子磁石におけるビームの偏向を増加させるために抽出電圧を僅かに低下させることにより直交方向(Y)のデータと相殺される。 図9における水平方向及び垂直方向の表示における混乱を避けるためである。 実際には、加速機構30において抽出電圧は、加速管32の軸を有する偏向した陽子ビームを整列させるために調整される。 双極子磁石20と加速管32との間の陽子ビームの僅かな発散は、加速管32の入り口における電界の突出という集束効果とは矛盾しない。 コンピューターシミュレーションによればビーム外形は加速管32に進入するにつれて発散型から収束型に移行する。 ビームは加速器カラム32中の一様な電界により加速中に略平行となるため、加速管32(以下に詳述)の金属ダイノード35(代替的に「加速電極」としても記載)の大きな開口部には衝突しない。 このような状況においてビーム直径は加速管32の出口で約2cm未満になる。 出口におけるビーム直径は加速管32の底部に位置する磁気4極子複レンズにより調整されることができる。 付随的に双極子分解磁石20の出口付近、かつ加速管32の入口前方には、図3、4に示すような小さい金属開口部36が存在する。 開口部36は加速管32のダイノード35の内径未満の直径を有する。 開口部36は加速管32に進入する中性子ガスの量を減少させる。 さらに開口部36は加速管32に引き寄せられるビームの発散を制限する機能を有するため、加速した陽子は加速管32内においてダイノード35に衝突することはできない。 特に好適な実施例として、開口部36の直径は約1インチであり、導電性ダイノード35の内径は約3インチが望ましい。 開口部36は真空ポンプ43と結合した状態での使用時に特に有効である。 陽子イオン源から射出される中性子ガスはできるだけ最小化されるべきである。 中性子ガスは真空吸着ポンプ43により排出されるか、又は加速カラム32に進入することができる。 真空吸着ポンプと結合した状態での使用時に、開口部36は真空吸着ポンプ43の下流に位置し、排出される中性子ガスの割合を増大させ、加速管32内の真空の純度をより高めることができる。 直流加速機構 一実施例として、整流器アセンブリ38は、直列回路中に60個の固体の整流器を有し、各整流器は最大で50kVを負担する。 当該整流器アセンブリは3MVの直流電位を生成し、50mAの連続電子ビーム電流又は150kWのビーム電力を輸送することができる(一例として、M.R.クレランド、外3名、「産業上利用する大電力電子直流電子加速器」、加速器の利用における第3回全連邦会議、レニングラード、ソ連、1977年6月26ー28日、参照により本明細書に援用)。 他の整流器アセンブリデザインを利用することも可能である。 実際上、固体の整流器は加速システム1の必要電圧に応じて使用されてもよい。 上記実施例に示すように、加速管32は240cm(約8ft)の有効長及びダイノード35中の開口部の内径が約7.5cm(約3インチ)となる。 当該長さと内径はアプリケーションに応じて変更してもよい。 ダイノード35は図3、4に示すように、散乱粒子が絶縁環に衝突するのを防止するために渦巻状になっている。 絶縁環はダイノード35を支持するとともに分離させており、ガラスから構成されるのが望ましい。 図面では、他の構成をわかりにくくしないようにダイノード及び絶縁環の合計数の一部のみが図示されている。 加速管32内部でのイオンガスの衝突により放射された2次電子が高電圧端子に向かって逆方向に加速するのを防止するために、小さな永久磁石が数個の中間ダイノード35に加えられてもよい。 上記磁石は実質的に2次電子によるX線の生成を減少させる。 実施例に示すように加速管32は、この実施例では高電圧発生器内の電力供給装置50内部の同軸上に取り付けられる。 高電圧電力供給装置はダイナミトロン加速器であることが望ましい。 しかし、高電圧電力供給装置50は高電圧、大電流を供給する装置であれば本実施例とは異なったものとして構成されてもよい。 電力供給装置50は加速管32に加速電圧を供給し、従来技術でも知られているように様々な方法で接続することができる。 電力供給装置50は少なくても約0.3MV以上または5mA以上の性能を有することが望ましい。 加速管32の出口上で、ビームは電力密度を減少させる為に走査されることが望ましい。 1例として、ビームは加速カラム32から走査磁石へ抜け出る。 ビームは初期の小径のビームと比較して相対的に面積の大きな表面に拡張されることが望ましい。 1例として、走査磁石には一方がX方向、もう一方がY方向に走査する、約1m 2の面積を有する一組の直交走査磁石が含まれる。 他の実施例としてビームは中性子の生成においてリチウム薄層で被覆された対象の表面に拡散する。 外部ビーム輸送システム 上記以外の対象が他のアプリケーションに使用されてもよい。 リチウムターゲットアセンブリ 中性子ビーム成形アセンブリ 代替手段 1… 加速器システム、 図9におけるデータが測定される際には、水平方向(X)のデータは、双極子磁石におけるビームの偏向を増加させるために抽出電圧を僅かに低下させることにより直交方向(Y)のデータと相殺される。 図9における水平方向及び垂直方向の表示における混乱を避けるためである。 実際には、加速機構30において抽出電圧は、加速管32の軸を有する偏向した陽子ビームを整列させるために調整される。 双極子磁石20と加速管32との間の陽子ビームの僅かな発散は、加速管32の入り口における電界の突出という集束効果とは矛盾しない。 コンピューターシミュレーションによればビーム外形は加速管32に進入するにつれて発散型から収束型に移行する。 ビームは加速管 32中の一様な電界により加速中に略平行となるため、加速管32(以下に詳述)の金属ダイノード35(代替的に「加速電極」としても記載)の大きな開口部には衝突しない。 このような状況においてビーム直径は加速管32の出口で約2cm未満になる。 出口におけるビーム直径は加速管32の底部に位置する磁気4極子複レンズにより調整されることができる。 特に好適な実施例として、開口部36の直径は約1インチであり、導電性ダイノード35の内径は約3インチが望ましい。 開口部36は真空ポンプ43と結合した状態での使用時に特に有効である。 陽子イオン源から放出される中性子ガスはできるだけ最小化されるべきである。 中性子ガスは真空吸着ポンプ43により排出されるか、又は加速管 32に進入することができる。 真空吸着ポンプと結合した状態での使用時に、開口部36は真空吸着ポンプ43の下流に位置し、排出される中性子ガスの割合を増大させ、加速管32内の真空の純度を高めることができる。 直流加速機構 加速管32の出口上で、ビームは電力密度を減少させる為に走査されることが望ましい。 1列として、ビームは加速管 32から走査磁石へ抜け出る。 ビームは初期の小径のビームと比較して相対的に面積の大きな表面に拡張されることが望ましい。 1例として、走査磁石には一方がX方向、もう一方がY方向に走査する、約1m 2の面積を有する一組の直交走査磁石が含まれる。 他の実施例としてビームは中性子の生成においてリチウム薄層で被覆された対象の表面に拡散する。 |