JP2687834B2 - Charge converter - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、イオン源からの正イオ
ンビームを荷電変換して負イオンビームを生成する装置
に関し、さらに詳しくは、タンデム型静電加速器の前段
に設置される荷電変換装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for converting a positive ion beam from an ion source into a negative ion beam, and more specifically, to a charge conversion device installed before a tandem electrostatic accelerator. Regarding
【0002】[0002]
【従来の技術】タンデム型静電加速器は、加速電圧に対
して数倍のエネルギを得ることができること、また、イ
オン源を接地電位付近におくことができることなどの利
点がある。このようなタンデム型静電加速器では、その
前段において負イオンビームを生成する必要がある。2. Description of the Related Art A tandem electrostatic accelerator has the advantages that it can obtain energy several times as high as the acceleration voltage and that the ion source can be placed near the ground potential. In such a tandem electrostatic accelerator, it is necessary to generate a negative ion beam in the preceding stage.
【0003】その負イオンビームを生成するための荷電
変換装置としては、容器内に充填したアルカリ金属(例
えばリチウム)を高温に加熱することにより蒸発させ、
その蒸気中をイオン源からの正イオンビームを通過さ
せ、その通過時に生じる荷電変換(アルカリ金属からの
電子の奪い取り)によって負イオンビームを生成する構
造のものがある。なお、この種の荷電変換装置で、アル
カリ金属を用いるのは、アルカリ金属が正イオンと衝突
する際に、その正イオンに対して電子を放出しやすいこ
とによる。As a charge conversion device for producing the negative ion beam, an alkali metal (for example, lithium) filled in a container is heated to a high temperature to be evaporated,
There is a structure in which a positive ion beam from an ion source is passed through the vapor and a negative ion beam is generated by charge conversion (absorption of electrons from alkali metal) that occurs during the passage. The reason why the alkali metal is used in this type of charge conversion device is that when the alkali metal collides with positive ions, electrons are easily emitted to the positive ions.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した荷
電変換装置においては、運転中にアルカリ金属が消費さ
れることから、イオンビームの荷電変換が不可能となる
前に、未然にアルカリ金属を補充する必要があり、この
ため、容器内のアルカリ金属の残量の検出つまりアルカ
リ金属の枯渇を予測することが要求されるが、その適切
な方法はない。By the way, in the above-mentioned charge conversion apparatus, since alkali metal is consumed during operation, the alkali metal is replenished before the ion beam charge conversion becomes impossible. Therefore, it is required to detect the remaining amount of the alkali metal in the container, that is, to predict the depletion of the alkali metal, but there is no suitable method therefor.
【0005】すなわち、アルカリ金属を荷電変換に利用
するには、アルカリ金属を高温に加熱する必要があり、
このため、荷電変換用の容器等にアルカリ金属の残量を
確認のために覗き窓を設ける等の一般的な手法は採用で
きない。That is, in order to utilize the alkali metal for charge conversion, it is necessary to heat the alkali metal to a high temperature,
Therefore, it is impossible to adopt a general method such as providing a peep window for confirming the remaining amount of the alkali metal in the charge conversion container or the like.
【0006】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、荷電変換用の容器内
のアルカリ金属の残量を、荷電変換が不可能となる前に
知ることが可能な構造の荷電変換装置を提供することに
ある。The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to know the remaining amount of alkali metal in a container for charge conversion before charge conversion becomes impossible. It is to provide a charge conversion device having a structure capable of
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の荷電変換装置は、実施例に対応する図1に
示すように、容器(荷電変換セル)1内のアルカリ金属
Mの温度を検出する手段(温度検出器2)と、その温度
検出値に基づいて、容器1内のアルカリ金属Mの温度が
変化し始めた以後に、その温度変化が停止した時点を起
点とし、この後に、温度が再度変化し始める時点までの
時間を求める手段(例えばコンピュータ3)とを設け、
その温度変化の停止時間tを、当該容器1内のアルカリ
金属Mの量を知るための情報として用いるように構成し
たことによって特徴づけられる。In order to achieve the above-mentioned object, the charge conversion device of the present invention, as shown in FIG. 1 corresponding to the embodiment, stores alkali metal M in a container (charge conversion cell) 1. A means for detecting the temperature (temperature detector 2) and, based on the detected temperature value, after the temperature of the alkali metal M in the container 1 starts to change, the point at which the temperature change stops is taken as the starting point. After that, means (for example, the computer 3) for obtaining the time until the temperature starts to change again is provided,
It is characterized in that the stop time t of the temperature change is used as information for knowing the amount of the alkali metal M in the container 1.
【0008】[0008]
【作用】まず、容器1内に充填されたアルカリ金属M
は、装置運転中において溶融状態となっており、装置の
運転停止つまりヒータ12による加熱の停止後に、徐々
に冷却されて固体となる。First, the alkali metal M filled in the container 1
Is in a molten state during the operation of the apparatus, and is gradually cooled to become a solid after the operation of the apparatus is stopped, that is, the heating by the heater 12 is stopped.
【0009】ここで、アルカリ金属は、他の一般的な金
属と同様に、溶融状態から冷却されて固体へと状態変化
する際に、その冷却過程において潜熱の放出により、温
度降下が一時停止して温度が一定となる期間が存在する
(図4参照)。しかも、その停止時間tは金属の量の大
小に相関して変化する。[0009] Here, like other general metals, when the alkali metal is cooled from a molten state and changes its state to a solid, the temperature drop is temporarily stopped by the release of latent heat in the cooling process. There is a period during which the temperature remains constant (see FIG. 4). Moreover, the stop time t changes in correlation with the amount of metal.
【0010】そこで、本発明では、以上の点に着目し、
上記した潜熱放出による温度降下(変化)の停止時間t
を検出することで、その検出値から容器1内のアルカリ
金属Mの残量を求めるようにしている。Therefore, in the present invention, focusing on the above points,
Stop time t of temperature drop (change) due to the above-mentioned latent heat release
Is detected, the remaining amount of the alkali metal M in the container 1 is obtained from the detected value.
【0011】[0011]
【実施例】本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説
明する。まず、タンデム型静電加速器は、図2に示すよ
うに、イオン源Aから引き出された正イオンビームを荷
電変換装置Bによって負イオン化し、この負イオンビー
ムを、両端が接地電位で中央部に正の高電圧が印加され
た加速管Cの一端側からの内部に導いて加速するととも
に、この負イオンビームを加速管Cの中央部で正イオン
に変換することで、そのイオンを他端側に向かって再び
加速することによって、高エネルギのイオンビームをタ
ーゲットDに照射し得るように構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, in the tandem electrostatic accelerator, as shown in FIG. 2, the positive ion beam extracted from the ion source A is negatively ionized by the charge conversion device B, and the negative ion beam is grounded at both ends to a central portion. The negative ion beam is converted into positive ions at the center of the accelerating tube C by guiding the negative ion beam to the inside from one end side of the accelerating tube C to which a positive high voltage is applied, and accelerating the ion. The target D can be irradiated with a high-energy ion beam by accelerating again toward.
【0012】また、荷電変換装置Bは、図1に示すよう
に、イオンの入口1aおよび出口1bを持つ荷電変換セ
ル1が内部に配置されており、そのボイラー部11内に
リチウム等のアルカリ金属Mが収容される。そして、そ
のアルカリ金属Mをヒータ12で加熱することによって
セル1内をアルカリ金属蒸気で満たした状態で、その蒸
気中を、イオン源Aからの正イオンビームを通過させる
ことによって負イオンビームを生成するよう構成されて
いる。Further, as shown in FIG. 1, the charge conversion device B has a charge conversion cell 1 having an ion inlet 1a and an ion outlet 1b disposed therein, and an alkali metal such as lithium in the boiler portion 11. M is accommodated. Then, the alkali metal M is heated by the heater 12 to fill the inside of the cell 1 with the alkali metal vapor, and a positive ion beam from the ion source A is passed through the vapor to generate a negative ion beam. Is configured to.
【0013】さて、荷電変換セル1の内部に温度検出器
2が配置されている。この検出器2は、セル内に充填さ
れたアルカリ金属Mの温度検出用で、例えば熱電対等が
使用され、その電圧信号はA/D変換器4を介してコン
ピュータ3に供給される。A temperature detector 2 is arranged inside the charge conversion cell 1. The detector 2 is for detecting the temperature of the alkali metal M filled in the cell, and for example, a thermocouple or the like is used, and its voltage signal is supplied to the computer 3 via the A / D converter 4.
【0014】コンピュータ3は、次に説明する動作で、
温度検出器2からの電圧信号を刻々と採り込んで、その
各電圧データに基づいて、先に説明した温度降下の停止
時間tを求め、また、その停止時間tと、予め設定され
たしきい値Th とを比較し、その比較結果に従って、警
報装置5に警報発令の旨を指令するよう構成されてい
る。The computer 3 operates in the following manner.
The voltage signal from the temperature detector 2 is taken in every moment, and the stop time t of the temperature drop described above is obtained based on each voltage data, and the stop time t and the preset threshold value are set. The value Th is compared, and the alarm device 5 is instructed to issue an alarm according to the comparison result.
【0015】図3は、コンピュータ3の動作を示すフロ
ーチャートで、以下、この図を参照して本発明実施例の
作用を述べる。まず、装置運転が停止された時点(ヒー
タ12が OFFとなった時点)で、温度検出器2による検
出値を刻々と採取し、それらのデータから荷電変換セル
1内のアルカリ金属Mの温度を監視してゆき、その温度
が降下を始めた以後に、温度降下が停止した時点を起点
として、温度が再度低下をし始める時点までの時間、す
なわち図4の温度降下曲線に示す停止時間tを求める。FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the computer 3, and the operation of the embodiment of the present invention will be described below with reference to this figure. First, at the time when the operation of the apparatus is stopped (when the heater 12 is turned off), the values detected by the temperature detector 2 are sampled moment by moment, and the temperature of the alkali metal M in the charge conversion cell 1 is calculated from these data. After monitoring the temperature, the time until the temperature starts to decrease again after the temperature starts to decrease, that is, the stop time t shown in the temperature decrease curve in FIG. Ask.
【0016】次に、求めた停止時間tと設定しきい値T
h とを比較し、停止時間tが大きい(t>Th )ときに
は、装置の運転が再開されたことを確認した後に、初期
のステップへと戻る。一方、停止時間tがしきい値Th
以下であるときには、警報装置5に警報発令の旨を指令
し、この後に、荷電変換セル1内にアルカリ金属Mが補
充されたこと、さらに装置の運転が再開されたことを確
認して初期のステップへと戻る。Next, the determined stop time t and the set threshold value T
When h is compared with h and the stop time t is long (t> Th), it is confirmed that the operation of the apparatus is restarted, and then the process returns to the initial step. On the other hand, the stop time t is the threshold Th
In the following cases, the alarm device 5 is instructed to issue an alarm, and after that, it is confirmed that the charge conversion cell 1 has been replenished with the alkali metal M and that the operation of the device has been restarted. Return to step.
【0017】ここで、しきい値Th は、荷電変換セル1
内のアルカリ金属Mの変化量に対する停止時間tを前も
って測定・調査しておき、その較正データを基にして、
装置の荷電変換効率が低下してしまう時点前のアルカリ
金属の残量に相応した値としておくことで、装置の使用
が不可能になる前に、未然にアルカリ金属Mの補充を行
うことができる。また、温度検出値から得られた停止時
間tを、上記の較正データを用いて換算すれば、荷電変
換セル1内のアルカリ金属Mの残量を定量的に知ること
も可能になる。Here, the threshold value Th is the charge conversion cell 1
The stop time t with respect to the amount of change of the alkali metal M inside is measured and investigated in advance, and based on the calibration data,
By setting the value corresponding to the remaining amount of the alkali metal before the time when the charge conversion efficiency of the device is lowered, the alkali metal M can be replenished before the use of the device becomes impossible. . Further, if the stop time t obtained from the temperature detection value is converted using the above calibration data, it becomes possible to quantitatively know the remaining amount of the alkali metal M in the charge conversion cell 1.
【0018】なお、以上の本発明実施例では、温度検出
器2の出力をコンピュータ3内に採り込んで停止時間t
の検出などの処理を行うよう構成しているが、このほ
か、本発明では、例えば、温度検出器2の出力をX−Y
プロッタ等の記録装置あるいはCRT等の表示装置に供
給して、図4に示した温度降下曲線を記録・表示し、そ
の曲線をオペレータらが監視することで、荷電変換セル
1内のアルカリ金属Mの枯渇を予測するといった手法も
採用できる。In the above embodiment of the present invention, the output of the temperature detector 2 is taken into the computer 3 and the stop time t is reached.
However, in the present invention, for example, the output of the temperature detector 2 is changed to XY.
The temperature drop curve shown in FIG. 4 is recorded / displayed by supplying it to a recording device such as a plotter or a display device such as a CRT, and the operator monitors the curve, whereby the alkali metal M in the charge conversion cell 1 is monitored. It is also possible to adopt a method of predicting the depletion of.
【0019】また、以上の実施例では、アルカリ金属M
の温度降下時の停止時間から、アルカリ金属Mの残量を
求めているが、本発明はこれに限られることなく、荷電
変換セル1内のアルカリ金属Mの温度上昇過程、つまり
装置の運転を開始した後の加熱過程で、アルカリ金属M
が固体から液体へと状態変化する際に、潜熱の吸収によ
り温度上昇(変化)が一時停止する時間を検出して、そ
の停止時間からアルカリ金属Mの残量を求めるようにし
てもよい。In the above embodiment, the alkali metal M
The remaining amount of the alkali metal M is obtained from the stop time at the time of the temperature drop. However, the present invention is not limited to this, and the temperature rising process of the alkali metal M in the charge conversion cell 1, that is, the operation of the apparatus is performed. In the heating process after the start, alkali metal M
When the state changes from solid to liquid, the time when the temperature rise (change) is temporarily stopped by absorption of latent heat may be detected, and the remaining amount of the alkali metal M may be obtained from the stop time.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の荷電変換
装置によれば、荷電変換セル(容器)内のアルカリ金属
の温度を検出して、その検出値に基づく温度変化停止時
間でもって、アルカリ金属の残量を確認し得るように構
成したので、荷電変換セル(容器)内のアルカリ金属の
枯渇が事前に予測可能となり、これによって変換装置が
使用不可能になる前に、未然にアルカリ金属の補充を行
うなどの対策が行える。その結果、装置の稼働率の向上
を達成できる。As described above, according to the charge conversion device of the present invention, the temperature of the alkali metal in the charge conversion cell (container) is detected, and the temperature change stop time based on the detected value is used. Since it is configured so that the remaining amount of alkali metal can be confirmed, it is possible to predict in advance the depletion of alkali metal in the charge conversion cell (container), which allows the conversion device to be used before it becomes unusable. Measures such as replenishing metal can be taken. As a result, improvement of the operating rate of the device can be achieved.
【図1】本発明実施例の要部構成図FIG. 1 is a configuration diagram of essential parts of an embodiment of the present invention.
【図2】タンデム型静電加速器の基本的な構成を示すブ
ロック図FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of a tandem electrostatic accelerator.
【図3】本発明実施例のコンピュータ3の動作を示すフ
ローチャートFIG. 3 is a flowchart showing the operation of the computer 3 according to the embodiment of the present invention.
【図4】アルカリ金属の溶融状態からの冷却過程を示す
温度降下曲線FIG. 4 is a temperature drop curve showing a cooling process from a molten state of an alkali metal.
A・・・・イオン源 B・・・・荷電変換装置 1・・・・荷電変換セル 1a・・・・イオン入口 1b・・・・イオン出口 11・・・・ボイラー部 12・・・・ヒータ 2・・・・温度検出器 3・・・・コンピュータ 5・・・・警報装置 A ... Ion source B ... Charge conversion device 1 ... Charge conversion cell 1a ... Ion inlet 1b ... Ion outlet 11 ... Boiler unit 12 ... Heater 2 ... Temperature detector 3 ... Computer 5 ... Alarm device
Claims (1)
ルカリ金属を加熱するヒータを有し、そのヒータ加熱に
より上記容器内に発生したアルカリ金属蒸気中を、イオ
ン源からの正イオンビームを通過させることによって負
イオンビームに変換する装置において、上記容器内のア
ルカリ金属の温度を検出する手段と、その温度検出値に
基づいて、上記容器内のアルカリ金属の温度が変化し始
めた以後に、その温度変化が停止した時点を起点とし、
この後に、温度が再度変化し始める時点までの時間を求
める手段を備え、その温度変化の停止時間を、当該容器
内のアルカリ金属の量を知るための情報として用いるよ
う構成したことを特徴とする荷電変換装置。1. A container containing an alkali metal and a heater for heating the alkali metal are provided, and a positive ion beam from an ion source is passed through the alkali metal vapor generated in the container by the heater heating. In the device for converting to a negative ion beam by means of means for detecting the temperature of the alkali metal in the container, based on the temperature detection value, after the temperature of the alkali metal in the container begins to change, the Starting from the time when the temperature change stops,
After this, means for determining the time until the temperature starts to change again is provided, and the stop time of the temperature change is used as information for knowing the amount of alkali metal in the container. Charge conversion device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6953993A JP2687834B2 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Charge converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6953993A JP2687834B2 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Charge converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281796A JPH06281796A (en) | 1994-10-07 |
| JP2687834B2 true JP2687834B2 (en) | 1997-12-08 |
Family
ID=13405630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6953993A Expired - Fee Related JP2687834B2 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Charge converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687834B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107293347B (en) * | 2017-07-10 | 2023-09-29 | 中国原子能科学研究院 | A beam online charge polarity conversion device |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP6953993A patent/JP2687834B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06281796A (en) | 1994-10-07 |
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