JP2687834B2 - 荷電変換装置 - Google Patents
荷電変換装置Info
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- JP2687834B2 JP2687834B2 JP6953993A JP6953993A JP2687834B2 JP 2687834 B2 JP2687834 B2 JP 2687834B2 JP 6953993 A JP6953993 A JP 6953993A JP 6953993 A JP6953993 A JP 6953993A JP 2687834 B2 JP2687834 B2 JP 2687834B2
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Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明実施例の要部構成図
【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
ロック図
【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
ローチャート
【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
温度降下曲線
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
Claims (1)
- 【請求項１】 アルカリ金属を収容する容器と、そのア
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6953993A JP2687834B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 荷電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6953993A JP2687834B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 荷電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281796A JPH06281796A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2687834B2 true JP2687834B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=13405630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6953993A Expired - Fee Related JP2687834B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 荷電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687834B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107293347B (zh) * | 2017-07-10 | 2023-09-29 | 中国原子能科学研究院 | 一种束流在线电荷极性转换装置 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP6953993A patent/JP2687834B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06281796A (ja) | 1994-10-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |