| 【発明の名称】 |
荷電粒子ビーム加速装置およびそれを用いた放射線照射施設 |
| 【発明者】 |
【氏名】中西 哲也
【氏名】田中 博文
【氏名】蒲 越虎
【氏名】築島 千尋
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| 【要約】 |
【課題】設置スペースを小さくし、生産コストを低減させた荷電粒子ビーム加速装置を得、この加速装置を用いて確実に放射線遮蔽ができ、しかも建設コストが低い放射線照射施設を得る。
【解決手段】荷電粒子ビームを発生する電子銃１１と、荷電粒子ビームを加速する加速空洞１３及びこの加速された荷電粒子ビームを偏向する偏向電磁石５２、５３を有した加速器本体１２と、この加速器本体１２を支持する支持台２３と、高周波電力を増幅する電力増幅器１５と、加速空洞１３に高周波電力を導く同軸管１６とを備えた荷電粒子ビーム加速装置５０は電力増幅器１５を支持台２３の下側の空間に配置して設置スペースが縮小されている。また、この加速装置５０を放射線遮蔽材で覆うことにより放射線照射施設全体を放射線遮蔽する必要がなくなり建設コストが低減する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 荷電粒子ビームを発生するビーム発生手段と、前記ビーム発生手段で発生した前記荷電粒子ビームを高周波電界により加速するビーム加速手段及び前記ビーム加速手段の両端に近接して設けられ、前記ビーム加速手段によって加速された前記荷電粒子ビームを偏向する一対のビーム偏向手段を有し、前記荷電粒子ビームが前記一対のビーム偏向手段の間で周回し、前記ビーム加速手段によって周回毎に異なる軌道を描きながら前記荷電粒子ビームが加速する加速器本体と、前記加速器本体を支持する支持手段と、前記ビーム加速手段に前記高周波電界を発生させる高周波電力を増幅する電力増幅手段と、前記ビーム加速手段及び前記電力増幅手段を接続して前記電力増幅手段で増幅された高周波電力を前記ビーム加速手段に導く高周波伝送手段とを備えた荷電粒子ビーム加速装置において、前記電力増幅手段は、前記加速器本体の下側における前記支持手段の支持で生じた空間に配置されたことを特徴とする荷電粒子ビーム加速装置。
【請求項２】 前記高周波伝送手段は、前記ビーム加速手段の下面に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム加速装置。
【請求項３】 前記高周波電界は、５０〜９００ＭＨｚであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷電粒子ビーム加速装置。
【請求項４】 前記ビーム発生手段、前記加速器本体、前記支持手段、前記電力増幅手段及び前記高周波伝送手段の周囲を覆う放射線遮蔽材を有したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の荷電粒子ビーム加速装置。
【請求項５】 前記加速器本体、前記支持手段、前記電力増幅手段及び前記高周波伝送手段の周囲を覆う放射線遮蔽材を有し、前記ビーム発生手段は前記放射線遮蔽材の外部に配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の荷電粒子ビーム加速装置。
【請求項６】 前記放射線遮蔽材は第１の分割遮蔽材及び第２の分割遮蔽材から構成されており、前記第１の分割遮蔽材及び第２の分割遮蔽材の少なくとも一方が前記荷電粒子ビームの軌道を含む平面に沿う方向に移動可能にしたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の荷電粒子ビーム加速装置。
【請求項７】 請求項４乃至請求項６の何れかに記載の荷電粒子ビーム加速装置を有する放射線照射施設であって、前記荷電粒子ビーム加速装置によって発生した荷電粒子ビームを照射する放射線照射室を形成する放射線遮蔽壁を有し、前記荷電粒子ビーム加速装置は前記放射線遮蔽壁に隣接して設けられたことを特徴とする放射線照射施設。
【請求項８】 前記放射線遮蔽材は一部が前記放射線遮蔽壁となっていることを特徴とする請求項７に記載の放射線照射施設。
【請求項９】 前記荷電粒子ビーム加速装置は前記荷電粒子ビームの軌道を含む平面が前記放射線遮蔽壁の一面とほぼ平行となるように設けられ、前記一対のビーム偏向手段の間に設けられ、前記加速された荷電粒子ビームを前記放射線照射室に向かって偏向して取り出し前記放射線照射室に送り込む偏向装置を備えたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の放射線照射施設。
【請求項１０】 前記偏向装置は、前記荷電粒子ビームの偏向方向を時間的に変化させるように成っていることを特徴とする請求項９に記載の放射線照射施設。
【請求項１１】 前記偏向装置は、前記荷電粒子ビームを磁場により偏向させるように成っていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の放射線照射施設。
【請求項１２】 前記偏向装置は、前記荷電粒子ビームを電場により偏向させるように成っていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の放射線照射施設。
【請求項１３】 前記荷電粒子ビーム加速装置は前記荷電粒子ビームを衝突させてＸ線を発生し前記放射線照射室に前記Ｘ線を照射するＸ線発生手段を有したことを特徴とする請求項７乃至請求項１２の何れかに記載の放射線照射施設。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、食品照射、検疫照射、汚泥処理、排水処理、医療殺菌等に用いる荷電粒子ビーム加速装置およびそれを用いた放射線照射施設に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、例えば、「小型シンクロトロン放射光源”オーロラ”の開発」（高橋、山田著、住友重機械技法、ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１１６，１９９１，２〜１０頁）に記載されている従来の例えば荷電粒子である電子を加速する電子ビーム加速装置である。このようなタイプの電子ビーム加速装置はレーストラック・マイクロトロンと呼ばれている。図１１において、この電子ビーム加速装置は、電子ビームを発生するビーム発生手段である電子銃１１１と、この電子銃１１１で発生した電子ビームを周回させながら加速させる加速器本体１１２とを備えている。また、電子ビーム加速装置は、電子銃１１１で発生した電子ビームを加速器本体１１２に入射するために電子ビームを偏向する入射電磁石１１８を有している。
【０００３】加速器本体１１２は、電子ビームに高周波電界をかけて加速させる加速空洞１１３、即ちビーム加速手段と、この加速空洞１１３の両端に近接して設けられ、加速空洞１１３によって加速された電子ビームを偏向する一対のビーム加速手段である偏向電磁石１１４ａ、１１４ｂとを有している。加速器本体１１２は、また加速された電子ビームを加速器本体１１２の外部に取り出すための出射電磁石１２２を備えている。偏向電磁石１１４ａ及び１１４ｂの間には真空ダクト１２０が設けられており、この真空ダクト１２０内を電子ビームが通過するようになっている。
【０００４】電子ビーム加速装置は、また高周波電源（図示しない）の高周波電力を加速空洞１１３が所定の高周波電界を発生する程度に増幅する電力増幅手段の終段増幅器１１５と、この終段増幅器１１５で増幅した高周波電力を加速空洞１１３に伝送する導波管１１６（高周波伝送手段）とを備えている。導波管１１６は加速空洞１１３に高周波電力を効率よく供給するために入力カプラ１１７によって加速空洞１１３と接続されている。
【０００５】また、電子ビーム加速装置は加速器本体１１２を支持する支持手段である支持台１２３を備えており、この支持台１２３で加速器本体１１２を床面から離間させ、加速器本体１１２の下側のこの空間に真空ダクト１２０を真空状態にするための真空ポンプが配置されている。
【０００６】このような電子ビーム加速装置は、以下のような動作を行う。即ち、電子銃１１１で発生した電子ビームは入射電磁石１１８によって偏向されて加速器本体１１２に入射される。電子銃１１１で発生する電子ビームは、周波数が数Ｈｚ〜数１００Ｈｚ、パルス幅が１０ｎｓ〜数μｓ程度のパルスビームである。加速器本体１１２に入射された電子ビームは加速空洞１１３を通過して加速し、加速空洞１１３の両端に近接して設けられた偏向電磁石１１４ａ及び１１４ｂによって偏向されてこの一度加速空洞１１３から出た電子ビームが加速空洞１１３に戻ってくる。戻ってきた電子ビームは再び加速空洞１１３を通過して加速する。このような動作を繰り返して加速空洞１１３を通過する毎に電子ビームは加速され、それとともに電子ビーム軌道１２１は広がっていく。その後、所定の速度に達したところで電子ビームは出射電磁石１１９により加速器本体１１２の外部に偏向されて取り出される。
【０００７】この電子ビーム加速装置（レーストラック・マイクロトロン）では主としてｓバンド帯（２．８ＧＨｚ）の高周波電界により加速を行う。この高周波電界は高周波電源（図示しない）の電力が終段増幅器１１５によって増幅され、この増幅された電力が導波管１１６（高周波伝送手段）、入力カプラ１１７を通じて加速空洞１１３に供給されることによって得られる。通常、入力カプラ１１７は加速空洞１１３への脱着を容易にするために、図に示すように加速空洞１１３の電子ビーム軌道１２１と反対側の側面に設けられるか、あるいは別の例として、加速空洞の加速器本体上側の側面に設けられる。
【０００８】ここで、ｓバンド帯（２．８ＧＨｚ）の高周波電界によって電子ビームの加速を行うこととしているのは、加速電圧を上げて電子ビームを加速空洞１１３に１回程度通させればほとんど光速となるように運転するようにしなければ電子ビームの位相が加速位相からずれて電子ビームが加速しないからである。即ち、１ＧＨｚ〜３ＧＨｚといった周波数帯より低い周波数帯では加速空洞を通過する電子ビームのエネルギーゲインが小さいので、電子ビームが光速に近づくまでの周回数が増え、その間に加速位相からのずれが大きくなり加速が困難となるのである。しかし、ｓバンド帯といった周波数の高い加速空洞は、単位長さ当たりの加速電圧が大きいので必然的に全体の寸法が小さくなりこの加速空洞１１３の全体表面積が小さくなって、大電力を投入したときの熱の除去が困難となる。従って、ｓバンド帯といった周波数の高い加速空洞では大強度の電子ビームを加速することが困難であり、大強度の電子ビームを必要とする食品照射、検疫照射、汚泥照射、排水処理、医療殺菌等への適用が困難である。
【０００９】このような大強度の電子ビームを加速する電子ビーム加速装置（レーストラック・マイクロトロン）として、偏向電磁石の磁極形状及び磁場強度を調整することにより、高周波電界の周波数を９００ＭＨｚ以下で運転するものが開発されている。このような９００ＭＨｚ以下の周波数であれば終段増幅器１１５を小型にでき、例えば放送用として用いられているＩＯＴ管（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｔｕｂｅ）、三極管及び四極管等を用いることができる。通常、偏向電磁石によって調整可能であるので、５０ＭＨｚ〜９００ＭＨｚの周波数帯で用いることができる。
【００１０】一例として図１２にＩＯＴ管を用いた大強度の電子ビームを加速する電子ビーム加速装置を示す概略上面図を示し、図１３にその概略側面図を示す。このＩＯＴ管を用いた電子ビーム加速装置において、ＩＯＴ管（終段増幅器）１５０は上面（図１２では紙面手前側）で導波管１１６に接続され、導波管１１６は入力カプラ１１７を介して加速空洞１１３の上面（図１２では紙面手前側）に接続されている。また、加速された電子ビームを偏向して周回軌道を作り出す主偏向電磁石１５２及び電子ビームに収束力を与えるための逆磁場偏向電磁石１５３が加速空洞１１３の両端に近接して設けられている。逆磁場偏向電磁石１５３は主偏向電磁石１５２とは逆方向の磁場を発生させて主偏向電磁石１５２への電子ビームの入射角を変える働きをしている。なお、図１１の電子ビーム加速装置と同一又は相当する構成要素には同一符号を付している。
【００１１】このようなＩＯＴ管等を用いた電子ビーム加速装置では、例えば電子ビームは図１４に示すような軌道を描く。即ち、入射電磁石１１８によって入射された電子ビームは加速空洞１１３で加速された後、逆磁場偏向電磁石１５３に入る。この１回の加速では電子ビームのエネルギがそれほど高くないので、電子ビームは一回転して再び加速空洞１１３に戻ってくる。２回目の加速空洞１１３の通過でもエネルギを得るので、今度は電子ビームは主偏向電磁石１５２で約１８０度偏向され、加速空洞１１３の外側を通って対向する主偏向電磁石１５２に向かい、そこでも約１８０度偏向されて加速空洞１１３に戻ってくる。この動作を繰り返すことにより電子ビームのエネルギが高まり、エネルギが高まるにつれて主偏向電磁石内での軌道半径も大きくなって、図１４のような電子ビームの軌道が描かれるのである。なお、図１４では電子ビームが主偏向電磁石１５２内で曲がりきれずに外側に取り出されているが、図１２及び図１３に示す荷電粒子ビーム加速装置は主偏向電磁石１５２の調整により、電子ビームの最後の軌道も１８０度偏向させて出射電磁石１１９によって電子ビームを取り出すような構成である。
【００１２】このような加速装置は、しばしば放射線照射施設に設置され、加速された大強度の電子ビームは、食品照射、検疫放射、汚泥処理等のためにそのままあるいはＸ線等の放射線に変換して用いられる。例えば、図１５は一般的な放射線照射施設の概略模式図であり、「Facility to Disinfect Medical Wastes by 10MeV Electron Beam」第２３回日本アイソトープ・放射線総合会議論文集に一実施例が示されている。ここでは大強度の電子ビームを加速するためにロードトロンが適用されている。図１５において、放射線照射施設は放射線遮蔽壁１４０を有しており、この放射線遮蔽壁１４０によってロードトロン等の加速装置１３０を設置する加速装置設置室１４２と、食品等の被照射物体１３７をコンベア１３８で移動させてこの被照射物体１３７にＸ線等の放射線を照射する放射線照射室１４３とが形成されている。
【００１３】また、加速装置１３０に高周波電力を供給する高周波電源１３６が加速装置設置室１４２に隣接して設けられ、この高周波電源１３６および加速装置１３０は放射線遮蔽壁１４０を貫通する電力線１３５によって互いに接続されている。さらに、加速装置１３０には時間的に磁場が変化するスキャナ１３２が設けられている。このスキャナ１３２には内部が真空となっているスキャンホーン１３３が設けられ、このスキャンホーン１３３の端部には電子ビームを衝突させてＸ線を発生させるＸ線変換部１３４が設けられている。
【００１４】このように放射線照射施設は放射線を発生する加速装置１３０が設けられた加速装置設置室１４２及び放射線照射を行う放射線照射室１４３を放射線遮蔽壁１４０で形成して放射線の漏洩を防止している。逆に、高周波電源１３６は放射線を発生しないので、放射線遮蔽壁は必要なく通常の壁で囲まれている。
【００１５】このような放射線照射施設では加速装置１３０で加速された大強度の電子ビームは階下に設けられた放射線照射室１４３の方向に偏向装置１３１によって偏向され、その後スキャン１３２によりこの電子ビームの偏向方向が時間的に変化させられて、時間的に平均してみると広がった電子ビームとなってスキャンホーン１３３を通過してＸ線変換部１３４に衝突する。Ｘ線変換部１３４ではこの大強度の電子ビームが衝突するとＸ線が発生しコンベア１３８によって流れる食品等の被照射物体１３７がこのＸ線の中を通過して殺菌等の処理を行う。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】このような荷電粒子ビーム加速装置では、終段増幅器を小型のＩＯＴ管１５０とすることができるが、図１２に示すように、この終段増幅器であるＩＯＴ管１５０は加速器本体１１２の外側に設置されており、加速空洞１１３とこのＩＯＴ管１５０とを接続する導波管１１６が加速器本体１１２及びＩＯＴ管１５０との間を渡っているので、荷電粒子ビーム加速装置全体としての設置スペースが未だに広く、設置スペースの縮小に対応できないという問題点があった。
【００１７】また、加速装置１３０の設置スペースが広いと放射線照射施設の床面積及び放射線遮蔽壁１４０が大きくなり放射線照射施設全体の建設に多大なコストを必要とするという問題点もあった。
【００１８】そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、設置スペースが小さく、コンパクトで低コストの荷電粒子ビーム加速装置を得、この荷電粒子ビーム加速装置を用いることにより放射線遮蔽壁の必要箇所を少なくして放射線遮蔽設備を少なくすることにより建設コストを低減した放射線遮蔽施設を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子ビーム加速装置は、荷電粒子ビームを発生するビーム発生手段と、前記ビーム発生手段で発生した前記荷電粒子ビームを高周波電界により加速するビーム加速手段及び前記ビーム加速手段の両端に近接して設けられ、前記ビーム加速手段によって加速された前記荷電粒子ビームを偏向する一対のビーム偏向手段を有し、前記荷電粒子ビームが前記一対のビーム偏向手段の間で周回し、前記ビーム加速手段によって周回毎に異なる軌道を描きながら前記荷電粒子ビームが加速する加速器本体と、前記加速器本体を支持する支持手段と、前記ビーム加速手段に前記高周波電界を発生させる高周波電力を増幅する電力増幅手段と、前記ビーム加速手段及び前記電力増幅手段を接続して前記電力増幅手段で増幅された高周波電力を前記ビーム加速手段に導く高周波伝送手段とを備えた荷電粒子ビーム加速装置において、前記電力増幅手段は、前記加速器本体の下側における前記支持手段の支持で生じた空間に配置されたものである。
【００２０】また、前記高周波伝送手段は、前記ビーム加速手段の下面に接続されたものである。
【００２１】また、前記高周波電界は、５０〜９００ＭＨｚである。
【００２２】また、前記ビーム発生手段、前記加速器本体、前記支持手段、前記電力増幅手段及び前記高周波伝送手段の周囲を覆う放射線遮蔽材を有したものである。
【００２３】また、前記加速器本体、前記支持手段、前記電力増幅手段及び前記高周波伝送手段の周囲を覆う放射線遮蔽材を有し、前記ビーム発生手段は前記放射線遮蔽材の外部に配置されたものである。
【００２４】また、前記放射線遮蔽材は第１の分割遮蔽材及び第２の分割遮蔽材から構成されており、前記第１の分割遮蔽材及び第２の分割遮蔽材の少なくとも一方が前記荷電粒子ビームの軌道を含む平面に沿う方向に移動可能にしたものである。
【００２５】この発明に係る荷電粒子ビーム加速装置を用いた放射線照射施設は、前記荷電粒子ビーム加速装置によって発生した荷電粒子ビームを照射する放射線照射室を形成する放射線遮蔽壁を有し、前記荷電粒子ビーム加速装置は前記放射線遮蔽壁に隣接して設けられたものである。
【００２６】また、前記放射線遮蔽材は一部が前記放射線遮蔽壁となっている。
【００２７】また、前記荷電粒子ビーム加速装置は前記荷電粒子ビームの軌道を含む平面が前記放射線遮蔽壁の一面とほぼ平行となるように設けられ、前記一対のビーム偏向手段の間に設けられ、前記加速された荷電粒子ビームを前記放射線照射室に向かって偏向して取り出し前記放射線照射室に送り込む偏向装置を備えたものである。
【００２８】また、前記偏向装置は、さらに前記荷電粒子ビームの偏向方向を時間的に変化させるよう成っている。
【００２９】また、前記偏向装置は、前記荷電粒子ビームを磁場により偏向させるように成っている。
【００３０】また、前記偏向装置は、前記荷電粒子ビームを電場により偏向させるように成っている。
【００３１】また、前記荷電粒子ビーム加速装置は前記荷電粒子ビームを衝突させてＸ線を発生し前記放射線照射室に前記Ｘ線を照射するＸ線発生手段を有したものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下この発明の各実施の形態について説明するが、従来のものと同一又は同等部材、部位については同一符号を付して説明する。
【００３３】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム加速装置の概略を示す上面図であり、図２はその側面図である。図１及び図２において、この荷電粒子ビーム加速装置５０は、例えば電子ビームを発生する電子銃１１（ビーム発生手段）と、この電子銃１１で発生した電子ビームを周回させながら加速させる加速器本体１２と、この加速器本体１２を支持する支持台２３（支持手段）とを備えている。
【００３４】加速器本体１２は、電子ビームに高周波電界をかけて加速させる加速空洞１３と、この加速空洞１３の両端に近接して設けられ、加速空洞１３によって加速された電子ビームを偏向して周回軌道を作り出す主偏向電磁石５２及び電子ビームに収束力を与えるために主偏向電磁石５２とは逆方向の磁場を発生させて主偏向電磁石５２への入射角を変える逆磁場偏向電磁石５３と、この一対の主偏向電磁石５２及び逆磁場偏向電磁石５３の間を渡っている真空ダクト２０と、加速された電子ビームを加速器本体１２の外部に取り出すための偏向装置１９とを備えている。
【００３５】また、支持台２３は加速器本体１２をその下側に配置されて支持し、加速器本体１２を床面から離間させ、加速器本体１２の下側のこの空間に真空ダクト２０を真空状態にするための真空ポンプ２１が配置されている。
【００３６】荷電粒子ビーム加速装置５０は、また高周波電源の高周波電力を加速空洞１３が所定の高周波電界を発生する程度に増幅する電力増幅手段である終段増幅器１５と、この終段増幅器１５で増幅した高周波電力を加速空洞１３に伝送する同軸管１６（高周波伝送手段）とを備えている。終段増幅器１５は加速器本体１２の下側の空間内に設けられており、この終段増幅器１５に接続された同軸管１６は加速空洞１３に高周波電力を効率よく供給するために入力カプラ１７によって加速空洞１３の下側から接続されている。また、終段増幅器１５は周波数帯が５０ＭＨｚ〜９００ＭＨｚである高周波電力に対応するものが使用されており、例えばＩＯＴ管が使用されている。
【００３７】なお、この荷電粒子ビーム加速装置５０の動作は図１２及び図１３に示す従来例と同様であり、加速空洞１３によって加速された電子ビームが一対の主偏向電磁石５２及び逆磁場偏向電磁石５３で偏向され、繰り返し加速空洞１３を通過する毎に加速されて偏向装置１９によってこの加速された電子ビームは取り出される。
【００３８】このように荷電粒子ビーム加速装置５０は、大強度の電子ビームを加速する場合でもＩＯＴ管のような小型の終段増幅器１５を支持台２３によって支持された加速器本体１２の下側の支持空間に配置することができ、設置スペースを小さくするとともに同軸管１６の長さを短くすることができるので、同軸管１６の抵抗損失による熱の発生を抑えることができ冷却装置を設ける必要もなくなる。
【００３９】なお、この実施の形態１では電子ビームの加速をしているが、荷電粒子であれば高周波電界により加速できるので電子ビームに限定する必要はない。
【００４０】また、加速空洞１３の側面又は上面に同軸管１６が入力カプラ１５によって接続されていても、従来の設置スペースに比べて小さくなっており、しかも脱着が容易であるので、このような配置でも構わない。
【００４１】実施の形態２．図３は、この発明の実施の形態２に係る荷電粒子ビーム加速装置の概略模式図である。図３において、遮蔽加速装置である荷電粒子ビーム加速装置６０は、加速装置５０と、この加速装置５０の周囲を覆った放射線遮蔽材３０を備えている。加速装置５０は電子銃１１、加速器本体１２、支持台２３、終段増幅器１５及び同軸管１６を備えたものであり、放射線遮蔽材３０は、例えばコンクリート、水を入れた容器あるいは鉛板とパラフィン板とボロン入りパラフィン板とを組み合わせた板等がある。また、高周波電源は図示されていないが、高周波電源は放射線の発生が小さいので、放射線遮蔽材３０の外部に設けられる。終段増幅器１５は高周波電源からのケーブルに接続されているが、このケーブルは長さについて制約があまりなく細くて良いので、放射線遮蔽材３０に穴を設けても問題にならないほどの小さなものでよいし、床部分に貫通孔を通してこの貫通孔にケーブルを通してもよい。
【００４２】このように放射線（例えば、中性子、γ線、Ｘ線等）を発生する加速装置５０を放射線遮蔽材３０で覆ったので、この荷電粒子ビーム加速装置のみで周囲に及ぼす放射線による損害を防止できる。
【００４３】なお、放射線遮蔽材３０の上面（図３では紙面手前側）が蓋となっている構成であると内部の加速装置５０が容易に確認でき、保守管理も容易になるので望ましい。
【００４４】また、図４に示すように電子銃１１を放射線遮蔽材３０の外部に配置しても構わない。電子銃１１からの電子ビームエネルギは８０ｋｅＶ程度と低くこの電子ビームによる放射線は極めて小さいからであり、また、電子銃１１を放射線遮蔽材３０の外部に配置したことにより、この電子銃１１を覆う容積が不要になって放射線遮蔽材３０自体の大きさを小さくできるからである。さらに、電子銃１１は消耗品であり交換頻度が高いので、外部の電子銃１１の保守管理が容易にできるという効果もある。
【００４５】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形態３に係る荷電粒子ビーム加速装置の概略を示す断面図であり、図６はこの荷電粒子ビーム加速装置の側面を示す斜視図である。図５及び図６において、荷電粒子ビーム加速装置７０は遮蔽加速装置６０の放射線遮蔽材３０が第１の分割遮蔽材である一側面５５と第２の分割遮蔽材である本体部分５４とに分割可能に構成されたものである。また、本体部分５４は底部にキャスタ５１が設けられており、図７に示すように本体部分５４が一側面５５を残して水平に移動するように構成されている。
【００４６】従って、加速装置５０を覆っている放射線遮蔽材３０を容易に移動させることができ、内部の加速装置５０の保守管理の負担を軽減できる。
【００４７】なお、図８に示すように放射線遮蔽材３０を支える台５６の底面に設けられたエアパレット５７にコンプレッサ５８で発生する圧縮空気を供給管５９を通して送り込んで、この圧縮空気を床面に吹き付けるような構成とし、床面とエアパレット５２との摩擦を低減させるようにして放射線遮蔽材３０の水平方向の移動を可能にしても構わない。
【００４８】実施の形態４．図９は、この発明の実施の形態４に係る放射線照射施設の概略構成を示す一部断面図である。図９において、放射線照射施設４５は放射線（例えば、Ｘ線）が照射される放射線照射室４１を形成する放射線遮蔽壁４０を有している。放射線照射室４１内にはコンベア３５が設けられており、このコンベア３５上を食品等の被照射物体３６が移動している。また、放射線が空気中を通過するときに発生するオゾンを処理するためのオゾン処理装置もこの放射線照射室４１内に配置されている。
【００４９】放射線照射室４１を形成する放射線遮蔽壁４０の外部上面には遮蔽加速装置６０が設けられている。この遮蔽加速装置６０の偏向装置１９には鉛直下向きに遮蔽加速装置６０で加速された電子ビームを測定するビームモニタ３１、内部が真空となっているスキャンホーン３２及び電子ビームが衝突することによりＸ線が発生するＸ線変換部３３が設けられている。スキャンホーン３２及びＸ線発生手段であるＸ線変換部３３は放射線照射室４１内にあり、放射線照射室４１内のスキャンホーン３２と放射線照射室４１外のビームモニタ３１とを接続するために放射線遮蔽壁４０に穴部が設けられている。
【００５０】偏向装置１９は時間的に変化する磁場によって電子ビームを時間的に偏向方向を変化させるスキャン機能を兼ね備えており、電子ビームは時間的に平均してみると広がった強度分布となった状態でビームモニタ３１に導くように構成されている。
【００５１】ビームモニタ３１では、電子ビームの位置、強度及びプロファイルを測定する。この測定結果により電子ビームのエネルギを計算し、所定の電子ビームの条件が満たされていれば偏向装置１９が磁場を時間的に変化させる。
【００５２】このような放射線照射施設４５では、遮蔽加速装置６０で加速された電子ビームが偏向装置１９で下向きに偏向されるとともに時間的に平均して広げられ、ビームモニタ３１、スキャンホーン３２を通ってＸ線変換部３３に衝突する。この衝突によりＸ線が発生し、その下のコンベア３５上を移動している被照射物体３６が発生したＸ線中を通過することにより食品の殺菌等が行われる。
【００５３】このように構成された放射線照射施設は、遮蔽加速装置６０から放射線が発生しないので、遮蔽加速装置６０の設置室を形成する壁は放射線遮蔽用でなく通常の壁でよい。従って、放射線照射施設４５の建設コストが低減される。
【００５４】また、スキャンホーン３２等が貫通する穴部が放射線遮蔽壁４０に設けられているため、放射線照射室４１内に照射されたＸ線等の放射線が放射線照射室４１外に漏れる可能性があるが、この漏れた放射線は遮蔽加速装置６０から発生する放射線を遮蔽する放射線遮蔽材３０によって遮蔽されるので、施設外に放射線が漏洩することもない。
【００５５】また、遮蔽加速装置６０が放射線遮蔽壁４０の鉛直方向の外部上面に設けられているので、放射線照射施設４５の床面積が放射線照射室４１の床面積でよい。従って、放射線照射施設４５の設置スペースを縮小できる。
【００５６】なお、偏向装置１９はスキャン機能を兼ね備えたものである必要はなく、スキャン機能を備えたスキャナを単独で設けていれば偏向装置１９は偏向のみの機能でよい。また、これら電子ビームを偏向させるために電界を用いるものでも同様な効果を奏する。さらに、電子線を直接照射する場合は、Ｘ線変換部は不要である。
【００５７】実施の形態５．図１０はこの発明の実施の形態５に係る放射線照射施設の概略構成を示す一部断面図である。図１０において、遮蔽加速装置６０は実施の形態２と同様の加速装置であるが、この遮蔽加速装置６０は放射線遮蔽壁４０の側面に設けられ、この放射線遮蔽壁４０側の放射線遮蔽材３０が放射線遮蔽壁４０と兼用された構成となっている。また、スキャンホーン３２は水平方向に向けられており、遮蔽加速装置６０で加速された電子ビームをこのスキャンホーン３２内を通って放射線遮蔽室４１に移動させるために放射線遮蔽壁４０の側面にスキャンホーン３２を通す穴部が設けられている。さらに、加速されて取り出された電子ビームはビームモニタ３１を通ってスキャナ４６によって時間的に偏向方向が変化した後スキャンホーン３２に入射する。他の構成及び動作は実施の形態３と同様になっている。
【００５８】このように放射線照射施設４５は、放射線遮蔽壁４０の側面に遮蔽加速装置６０が隣接し、放射線遮蔽壁４０の遮蔽加速装置６０側の側面が放射線遮蔽材３０の一部を兼用するので、放射線遮蔽材３０の材料コストを低減でき、しかも実施の形態３と同様に放射線遮蔽壁４０側面の穴部からの放射線の漏れも放射線遮蔽材３０によって遮蔽することができる。
【００５９】なお、実施の形態５では、スキャナ４６は電子ビームを時間的に偏向方向を変化させているが、遮蔽加速装置６０の偏向装置１９にこのスキャナ４６の機能を兼ね備えさせてスキャナ４６をなくしても構わない。
【００６０】また、偏向装置１９及びスキャナ４６は電界によって電子ビームを偏向するようにしても構わない。
【００６１】また、実施の形態３に係る荷電粒子ビーム加速装置７０の放射線遮蔽材３０の一側面５５が放射線遮蔽壁４０となる構成とし、放射線遮蔽材３０を構成する本体部分５４が放射線遮蔽壁４０の側面に垂直な方向に移動できるようにしても構わない。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、この発明によれば、荷電粒子ビームを発生するビーム発生手段と、前記ビーム発生手段で発生した前記荷電粒子ビームを高周波電界により加速するビーム加速手段及び前記ビーム加速手段の両端に近接して設けられ、前記ビーム加速手段によって加速された前記荷電粒子ビームを偏向する一対のビーム偏向手段を有し、前記荷電粒子ビームが前記一対のビーム偏向手段の間で周回し、前記ビーム加速手段によって周回毎に異なる軌道を描きながら前記荷電粒子ビームが加速する加速器本体と、前記加速器本体を支持する支持手段と、前記ビーム加速手段に前記高周波電界を発生させる高周波電力を増幅する電力増幅手段と、前記ビーム加速手段及び前記電力増幅手段を接続して前記電力増幅手段で増幅された高周波電力を前記ビーム加速手段に導く高周波伝送手段とを備えた荷電粒子ビーム加速装置において、前記電力増幅手段は、前記加速器本体の下側における前記支持手段の支持で生じた空間に配置されたので、前記荷電粒子ビーム加速装置全体の設置スペースを縮小できる。
【００６３】また、前記高周波伝送手段は、前記ビーム加速手段の下面に接続されたので、前記高周波伝送手段の距離が短くなり、高周波の抵抗損失による熱の発生が抑えられる。
【００６４】また、前記高周波電界は、５０〜９００ＭＨｚであるので、ＩＯＴ管等の増幅器を使用でき、前記電力増幅手段を小型化できる。
【００６５】また、前記ビーム発生手段、前記加速器本体、前記支持手段、前記電力増幅手段及び前記高周波伝送手段の周囲を覆う放射線遮蔽材を有したので、前記荷電粒子ビーム加速装置自体で放射線の漏洩を防止し、周囲に放射線遮蔽をする手段を用いなくても良い。
【００６６】また、前記加速器本体、前記支持手段、前記電力増幅手段及び前記高周波伝送手段の周囲を覆う放射線遮蔽材を有し、前記ビーム発生手段は前記放射線遮蔽材の外部に配置されたので、前記放射線遮蔽材の材料コストが低減され、前記ビーム発生手段の保守管理が容易になる。
【００６７】また、前記放射線遮蔽材は第１の分割遮蔽材及び第２の分割遮蔽材から構成されており、前記第１の分割遮蔽材及び第２の分割遮蔽材の少なくとも一方が前記荷電粒子ビームの軌道を含む平面に沿う方向に移動可能にしたので、内部の装置の保守管理が容易になる。
【００６８】この発明に係る荷電粒子ビーム加速装置を用いた放射線照射施設は、前記荷電粒子ビーム加速装置によって発生した荷電粒子ビームを照射する放射線照射室を形成する放射線遮蔽壁を有し、前記荷電粒子ビーム加速装置は前記放射線遮蔽壁に隣接して設けられたので、前記荷電粒子ビームの移動距離が短くてすみ、また、前記荷電粒子ビームが通過する通路を最小限にできる。
【００６９】また、前記放射線遮蔽材は一部が前記放射線遮蔽壁となっているので、この部分では前記放射線遮蔽壁が前記放射線遮蔽材の役割も兼ねており、この部分での前記放射線遮蔽材を削減できる。
【００７０】また、前記荷電粒子ビーム加速装置は前記荷電粒子ビームの軌道を含む平面が前記放射線遮蔽壁の一面とほぼ平行となるように設けられ、前記一対のビーム偏向手段の間に設けられ、前記加速された荷電粒子ビームを前記放射線照射室に向かって偏向して取り出し前記放射線照射室に送り込む偏向装置を備えたので、放射線照射施設全体をコンパクトにすることができ、放射線遮蔽部分を少なくでき、しかも確実に遮蔽することができる。
【００７１】また、前記偏向装置は、前記荷電粒子ビームの偏向方向を時間的に変化させるように成っているので、部品数を削減することができる。
【００７２】また、前記偏向装置は、前記荷電粒子ビームを磁場により偏向させるように成っているので、確実に所定の偏向方向に偏向することができる。
【００７３】また、前記偏向装置は、前記荷電粒子ビームを電場により偏向させるように成っているので、確実に所定の偏向方向に偏向することができる。
【００７４】また、前記荷電粒子ビーム加速装置は前記荷電粒子ビームを衝突させてＸ線を発生し前記放射線照射室に前記Ｘ線を照射するＸ線発生手段を有したので、前記荷電粒子ビームだけでなくＸ線を効率よく発生することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年２月１３日（２００１．２．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５７８７４
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２３７４００（Ｐ２００２−２３７４００Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年８月２３日（２００２．８．２３） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３５２２１（Ｐ２００１−３５２２１） |
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