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JPH079839B2 - 高周波多重極線型加速器 - Google Patents

高周波多重極線型加速器

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Publication number
JPH079839B2
JPH079839B2 JP63132467A JP13246788A JPH079839B2 JP H079839 B2 JPH079839 B2 JP H079839B2 JP 63132467 A JP63132467 A JP 63132467A JP 13246788 A JP13246788 A JP 13246788A JP H079839 B2 JPH079839 B2 JP H079839B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
cavity
frequency power
accelerator
high frequency
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP63132467A
Other languages
English (en)
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JPH01302700A (ja
Inventor
広之 藤田
亮 開本
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H9/00—Linear accelerators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/02—Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/14—Vacuum chambers
    • H05H7/18—Cavities; Resonators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は高周波多重極線型加速器に関し、特に、例えば
半導体製造プロセスにおけるイオン注入装置用の加速器
や、あるいは材料の表面改質のために各種荷電粒子を材
料内に打ち込むための粒子加速器等として利用するのに
適した高周波多重極線型加速器に関する。
〈従来の技術〉 高周波多重極線型加速器においては、一般に、第２図に
四重極線型加速器を例にとってその構造を示すように、
両端にプレート1a,1bが装着されてなる加速空洞１内に
複数の電極２…２が固着されており、この加速空洞１内
に高周波電力を導入することによって電極２…２の先端
で囲まれた空間３に加速電場を形成し、粒子を加速する
よう構成されている。加速空洞１は共振器を形成するも
のであって、所定の共振周波数f0を持ち、その周波数の
高周波電力のみを導入することができる。
ところで、加速空洞１の共振周波数は、高周波電力の導
入による加速空洞１の熱変形等に起因して変化する。そ
こで従来、これを補正するために、第３図（ａ）および
（ｂ）に部分断面正面図および側面図を示すように、加
速空洞１に複数のサイドチューナ30…30を設け、これら
を駆動することによって加速空洞１の共振周波数f0を一
定に保ちながら、その一定周波数f0の高周波電力を導入
していた。
すなわち、従来装置においては、第４図にその構成図を
示すように、周波数一定の水晶発振器40からの信号を電
力増幅器10によって必要とするパワーの高周波電力に増
幅し、フィーダ11を通じて加速空洞１に導入する。この
電力増幅器10からの基準信号Ａと、加速空洞１に設けら
れたピックアップ12による実際の共振信号Ｂを位相検波
器13に入力し、信号A,B間の位相差を検出する。そし
て、この検出信号をアンプ14を介してサイドチューナ30
…30に供給し、信号A,B間の位相差を一定に保つように
サイドチューナ30…30の位置を制御する。このようにし
て、Phase Locked Loopの原理に基づき、加速空洞１が
熱変形してもその共振周波数f0は一定に保たれ、一定周
波数の高周波電力を導入し得るように構成されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、サイドチューナ30…30の電流の最も多く流れ
る加速空洞１に取付けられ、しかもこの加速空洞１に対
して出入する必要があることから、接触子等を設けねば
ならず、機構の複雑さや接触子の寿命等に関して問題が
あった。
また、熱変形による共振周波数f0の変化Δf0が大きい
と、サイドチューナ30…30を大型化し、あるいは多数個
設けることが必要となるから、これを避けるために加速
空洞１の冷却水の温度コントロール等を行ってΔf0を小
さく抑えることも必要となり、高周波多重極線型加速器
の価格を引き上げる要因になっている。
本発明はこのような諸問題点を一挙に解決するためにな
されたものである。
〈課題を解決するための手段〉 本発明の高周波多重極線型加速器は、実施例に対応する
第１図に示すよううに、入力信号に応じて出力周波数が
変化する高周波電力発生手段（電圧制御発振器15および
電力増幅器10）と、その高周波電力発生手段の出力周波
数と加速空洞１の実際の共振周波数との差を検出してそ
の検出出力を高周波電力発生手段の入力信号として供給
する周波数差検出手段（位相検波器13およびアンプ14）
を備え、加速空洞１に導入する高周波電力の周波数がそ
の加速空洞１の共振周波数に追従するよう構成されてい
ることによって、特徴づけられる。
〈作用〉 加速空洞１の熱変形等によってその共振周波数が変化す
ると、周波数差検出手段による検出出力が変化し、高周
波電力発生手段からの高周波電力の周波数がこれに追従
して変化する。つまり、共振条件を熱変形等に対して維
持する方法として、従来技術のように一定の高周波電力
の周波数に対して加速空洞１の共振周波数を追従させる
のではなく、逆に加速空洞１の共振周波数に高周波電力
の周波数を追従させるもので、サイドチューナーを設け
る必要がない。
〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
第１図は本発明実施例の構成図で、四重極線型加速器に
本発明を適用した例を示している。
加速空洞１自体の構造やその内部の電極２…２の構造は
従来装置と同等であり、また、加速空洞１には、従来と
同様、電力増幅器10からの高周波電力を導入するための
フィーダ11と、加速空洞１の共振信号を取り出すための
ピックアップ12が装着されている。
更に、電力増幅器10から出力される高周波電力の周波数
信号と、ピックアップ12からの共振信号とは、これも従
来と同様に位相検波器13に入力されている。
さて、本発明実施例においては、位相検波器13の出力は
アンプ14を介して電圧制御発振器15（以下、VCO15と称
する）に供給されており、このVCO15の出力が電力増幅
器10の入力信号となっている。また、加速空洞１にはサ
イドチューナが設けられていない。
以上の本発明実施例によると、位相検波器13の出力が変
化すればVCO15の発振周波数が変化し、これによって加
速空洞１に導入される高周波電力の周波数が変化する。
つまり、加速空洞１の共振信号とこの加速空洞１に導入
される高周波電力の位相差を一定に保つよう、導入すべ
き高周波電力側の周波数が制御されることになる。
従って、加速空洞１が熱変形等によってその共振周波数
が変化しても、高周波電力の周波数がこれに刻々と追従
してその導入が可能な状態に保たれる。
ここで、留意すべき点は、加速空洞１の共振周波数の変
化に伴って粒子の加速エネルギが変化するものの、その
変化の程度は極わずかであって、表面改質やイオン注入
等への応用に際しては、無視し得る程度であるという点
である。すなわち、一般に、加速空洞１の熱変形による
共振周波数の変化量は、共振周波数のせいぜい0.5％程
度であることから、加速エネルギの変化に関して上述し
て応用に対し全く問題とならない。
なお、本発明は、四重極線型加速器以外の高周波多重極
線型加速器に広く応用し得ることは云うまでもない。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、加速空洞の共振
周波数の変化に対して、導入すべき高周波電力の周波数
を追従させるから、従来のようにサイドチューナを設け
る必要がなく、構造を著しく簡素化することができ、し
かも、基本的には制御回路における水晶発振器をVCOに
変更するだけでよいから、全体としてのコストを大幅に
低減することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の構成図、 第２図は高周波多重極線型加速器の概略構造の説明図、 第３図および第４図は従来の多重極線型加速器の加速空
洞および全体構成の説明図である。 １……加速空洞 ２……電極 10……電力増幅器 11……フィーダ 12……ピックアップ 13……位相検波器 14……アンプ 15……VCO

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部に複数の電極が配設された空洞内に高
    周波電力を導入することによって、当該空洞を共振させ
    て上記複数の電極の先端で囲まれた空間に加速電場を形
    成する線型加速器において、入力信号に応じて出力周波
    数が変化する高周波電力発生手段と、その高周波電力発
    生手段の出力周波数と上記空洞の実際の共振周波数との
    差を検出してその検出出力を上記高周波電力発生手段へ
    の入力信号として供給する周波数差検出手段を備え、上
    記空洞に導入する高周波電力の周波数が当該空洞の共振
    周波数に追従するよう構成されていることを特徴とす
    る、高周波多重極線型加速器。
JP63132467A 1988-05-30 1988-05-30 高周波多重極線型加速器 Expired - Lifetime JPH079839B2 (ja)

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EP89305413A EP0345006A3 (en) 1988-05-30 1989-05-30 Radio frequency linear accelerator control system
US07/358,827 US4992744A (en) 1988-05-30 1989-05-30 Radio frequency linear accelerator control system

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