阅读说明：本技术 加速器和加速器系统 (Accelerator and accelerator system ) 是由 樱井博仪 奥野广树 森义治 藤田玲子 川岛正俊 于 2018-08-31 设计创作，主要内容包括：加速器(30、40、50)具备：具有一个或两个加速间隙的多个加速腔(31、41、51)；以及多个第一控制单元(33、43、53),相对于多个加速腔分别进行设置,且分别独立地产生振荡电场,控制对应的加速腔内的离子束的运动。此外,也可以具备：在N个加速腔后,产生磁场来控制离子束的运动的M个多极磁铁(32、42、52)。第一控制单元独立地控制加速电压和其相位,供给高频电功率。由此,特别是能够在加速前级中对来自离子发生源的直流射束进行绝热俘获。(The accelerator (30, 40, 50) is provided with: a plurality of acceleration chambers (31, 41, 51) having one or two acceleration gaps; and a plurality of first control units (33, 43, 53) which are respectively arranged corresponding to the plurality of acceleration chambers, respectively generate an oscillating electric field independently, and control the movement of the ion beam in the corresponding acceleration chamber. Further, the present invention may further include: m multipole magnets (32, 42, 52) that generate magnetic fields to control the motion of the ion beam after the N acceleration chambers. The first control unit independently controls the acceleration voltage and the phase thereof, supplying high-frequency electric power. This enables adiabatic trapping of a direct current beam from the ion generation source, particularly in the acceleration preceding stage.)

加速器和加速器系统

技术领域

本发明涉及加速器和加速器系统。

背景技术

线性加速器系统通常是对多个加速器进行了级联连接(cascade-connected)的多级结构，将对象射束依次加速而得到目标能量的射束。最终得到的射束的大部分基本特性根据前级加速器确定，因此前级加速器特别重要。自从在20世纪70年代出现高频四极加速器(以下称为RFQ加速器)后，大多使用RFQ加速器作为前级加速器。

RFQ加速器具有四个电极，以使对向的电极为相同电位、相邻的电极为相反电位的方式施加高频电压，由此同时进行射束的加速、会聚以及绝热俘获(聚束化)。需要说明的是，绝热俘获是指，使来自离子源(离子发生源)的直流射束具有能够进行高频加速的聚束构造。

再者，加速器的重要的研究主题之一是射束的高强度(大电流)化。当前运转的加速器的射束强度为1MW(兆瓦)左右，即使是处于计划阶段的加速器中，最大也就是10MW左右。对此，本发明者们为了建立高水平放射性废料的核转化法，致力于开发能够生成比以往强一个数量级以上的、超过100MW的射束强度的加速器系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－283797号公报

发明内容

发明所要解决的问题

加速器的加速腔具有许多加速间隙，通过供给的高频电功率来在各加速间隙中进行射束的加速。需要根据射束的速度确定间隙间的间隔，以使在各加速间隙中对射束进行加速。即，射束越变得高速，需要使间隙间的间隔越大，会导致装置的大型化进而导致高成本化。

此外，在以射束的高强度化为目标情况下，RFQ加速器会由于无法相对于射束径充分地获取接受度(acceptance)(孔径)而无法利用。

虽然RFQ加速器能同时进行射束的加速和会聚，但能够穿过的射束的直径的上限为1cm左右。这是因为当扩宽RFQ加速器的孔径时，达到了放电极限。

与此相对，当发展射束的高强度化时，会使从离子源供给的射束的直径(以下称为射束径)变大。例如在从离子源得到1A的氘核束的情况下，射束径成为例如10cm左右以上。能够从单孔引出的优质的离子束的最大电流仅取决于引出电压，例如在引出30kV的氘核束的情况下为约100mA。因此，为了得到1A的射束，需要从至少10个多孔电极引出射束，当考虑等离子体特性、杜创比等似然度时，则需要从30个左右的多孔电极引出射束。当高强度的射束过度会聚时，空间电荷力变得过大，因此需要将单孔径设为1cm左右，因此整体的射束径成为例如10cm左右以上。

像这样，为了射束的高强度化，需要利用能够接受大的射束直径的加速器，而不能利用以往的RFQ加速器。

考虑上述这样的现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种能够生成被绝热俘获、加速、会聚的高强度的射束的低成本的加速器。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明的加速器的特征在于，具备：多个加速腔，具有一个或两个加速间隙；以及多个第一控制单元，对于所述多个加速腔分别进行设置，且分别独立地控制对应的加速腔内的离子束的运动。

在本方案中，第一控制单元例如在加速腔内产生振荡电场，能够独立地确定电场的振幅和相位。在本方案中，第一控制单元经由RF(射频)耦合器供给高频电功率，所述多个第一控制单元也可以分别独立地供给高频电功率。通过第一控制单元供给的振荡电场，控制在加速腔内的离子束的行进方向的运动，即加速和绝热俘获。

像这样，通过使用每个具有一个或两个加速间隙的加速腔，能单独地控制各个加速腔。大幅度地提高装置的设计自由度。在RFQ加速器中需要将相邻的间隙间的间隔设为βλ/2(β＝速度/光速、λ＝高频的波长、βλ是在1个周期内粒子移动的距离)，射束越变得高速，需要使间隙间的间隔越大。在本发明的加速器中，能独立地控制振荡电场，因此能自由地设计加速腔的间隔。即能缩短间隙间的间隔，缩短加速器的全长，进而能够降低制造成本。此外，在加速器的前级中，也可以具有与RFQ相同的绝热俘获的功能。

本方案的加速器也可以还具备：第二控制单元，产生磁场来控制所述离子束的运动。所述第二控制单元产生直流磁场。在本方案中，第二控制单元可以是多极磁铁，可以重复在N个(N为自然数)加速腔后连接M个(M为自然数)多极磁铁的构成。通过第二控制单元产生的直流磁场控制离子束的横向运动，即离子束的会聚。

在一个实施方式中，可以逐个交替地连接加速腔和多极磁铁(N＝M＝1)。在其他实施方式中，也可以在一个加速腔后连接多个多极磁铁(N＝1，M＞1)。在另一其他实施方式中，可以在连接多个加速腔后，连接一个多极磁铁(N＞1，M＝1)，也可以在连接多个加速腔后，连接多个多极磁铁(N＞1，M＞1)。连接多个加速腔的实施方式(N＞1)尤其在射束的能量高，射束的扩宽的影响相对较小时能够合适地利用。N和M的上限能够在得到本发明的效果的范围中适当设定。例如N优选为4以下，更优选为2以下。M也优选为4以下，更优选为2以下。

在本发明中，在多极磁铁中，典型的是四极磁铁，但也可以采用六极磁铁、八极磁铁、十极磁铁以及螺线管磁铁等。此外，相邻的多极磁铁(其间也可以包括加速腔)优选配置为会聚的方向不同。磁铁既可以是永久磁铁也可以是电磁铁，但通过采用永久磁铁，能够谋求节能化。

优选的是，本发明中的多个加速腔分别具备独立地供给高频电功率的电功率供给部。

像这样，在本发明的加速器中，以磁场方式进行射束的会聚，因此即使用于供射束穿过的圆筒等的内直径(以下称为孔径)增大，加速腔内所需电压也不会改变，不会超过放电极限。即，本发明的加速器能使孔径增大，因此能够接收高强度的射束。例如，本发明的加速器能将孔径设为2cm以上。

此外，在本发明中的加速腔中有一个或两个加速间隙，因此能减少每个加速腔的高频耦合系统(RF耦合器)，能采用一个或几个(例如两个或四个)高频耦合系统。在一个加速腔中配置大量RF耦合器较为困难，但如果是一个或几个则能够容易地实现，能够通过数字电路控制各RF耦合器的输入。此外，根据本发明，能增大加速间隙的加速梯度，因此能够缩短加速器的全长。

此外，设为能够独立地对加速腔供给高频电功率，由此大幅度地提高装置的设计自由度。在RFQ加速器中需要将相邻的间隙间的间隔设为βλ/2(β＝速度/光速、λ＝高频的波长、βλ是在1个周期内粒子移动的距离)，射束越变得高速，需要使间隙间的间隔越大。在本发明的加速器中，能独立地控制高频的相位，因此能自由地设计加速腔的间隔。即，能使间隙间的间隔缩短，能够使加速器的全长缩短。此外，在加速器的前级中，也可以具有与RFQ相同的绝热俘获的功能。

本发明的其他方案是连接有多个加速器的加速器系统，其特征在于，前级加速器(初级加速器)为所述加速器，所述前级加速器至少具有从射束发生源接受直流射束的输入，对射束进行绝热俘获的功能。也可以是，本方案中的加速器系统的所有加速器为所述加速器。

本实施方式的加速器或加速器系统可以将至少0.1A，更优选为至少1A的大电流的离子束加速为连续(CW)射束。需要说明的是，在本公开中，连续射束是指如果微观观察则离子被聚束化，而如果宏观观察则离子连续的射束。例如1A的连续射束是平均电流为1A的射束。另一方面，将微观观察也连续的射束称为直流射束，将宏观观察间歇的射束称为脉冲射束。

发明效果

根据本发明，能实现能够生成高强度的射束的低成本的加速器。

附图说明

图1是表示本实施方式的线性加速器系统100的概略构成的图。

图2是表示本实施方式的低β段(section)加速器30的概略构成的图。

图3是对本实施方式中的四极磁铁进行说明的图。

图4是表示本实施方式的中段加速器40的概略构成的图。

图5是表示本实施方式的高动作加速器5的概略构成的图。

图6是本实施方式中的加速条件确定处理的流程图。

图7是对射束的相位稳定性进行说明图。

图8是对本实施方式的线性加速器系统100的有利效果进行说明的图。

具体实施方式

以下参照附图对用于实施本发明的实施例进行说明。

＜构成＞

本实施方式是将约1A的氘核(Deuteron)或质子(proton)的连续(CW)离子束加速至每核子100MeV(以下称为100MeV/u，在同种的描述中相同)的100MW级的线性加速器系统100。图1是表示本实施方式的线性加速器系统100的概略构成例的图。需要说明的是，在本说明书中，线性加速器系统是指统称为级联连接的多个加速器的整体的术语。

线性加速器系统100概略具备：离子源10、聚束器20、低β(低速)段加速器30、中β(中速)段加速器40以及高β(高速)段加速器50。

离子源(射束发生源)10是在等离子体生成容器内形成会切磁场的会切型(cusped)的离子源(也称为电子冲击型离子源)。离子源10电离气体生成等离子体，通过30kV的电场引出离子。离子源10为了得到1A的离子束，从30个多孔电极引出射束。当射束过度会聚时，空间电荷力会变得过大，因此单孔径为1cm左右，从离子源10引出的射束的整体的直径成为10cm左右以上。

聚束器20对从离子源10引出的离子束进行进行聚束化，但不加速离子束。需要说明的是，低β段加速器30也具有射束的聚束功能，因此也可以省略聚束器20。从离子源10引出的离子束的能量为50～300keV/u。在图1所示的实施例中设为100keV/u。

低β段加速器30是最初对在离子源10中发生的离子束进行加速的前级加速器(初级加速器)。以下，低β段加速器30也简称为加速器30。加速器30将离子加速至2～7MeV/u。在图1的实施例中示出了将离子加速至5MeV/u的例子。加速器30具有10cm以上的孔径以使能够接受在离子源10中发生的射束。

参照图2对加速器30的更详细的构成进行说明。如图2所示，加速器30具有交替连接20个左右的加速腔31_1、31_2、……、31_20与20个左右的四极磁铁(Q磁铁)32_1、32_2、……、32_20的构成。各个加速腔和Q磁铁为同样的构成，因此以下省略尾标，参照加速腔31、Q磁铁32这样的统称。

加速腔31是具有单一的加速间隙35的单间隙腔(single gap cavity)。在加速腔31中，从高频电功率供给部33经由RF耦合器(高频耦合系统)34供给高频电功率(振荡电场)。高频电功率供给部33以在离子穿过加速间隙35时离子会被加速的相位供给高频电功率。在图1中的本实施方式例中，加速电压为300kV，频率为25MHz。

需要说明的是，设于各个加速腔31的高频电功率供给部33能够独立地控制高频的相位。因此，根据相邻的加速腔的间隔(加速间隙间的间隔)确定各自的相位就能进行离子的加速，因此能自由地设定加速腔的间隔。

像这样，通过由高频电功率供给部33供给的高频电功率(振荡电场)对离子的行进方向的运动、活动，即加速和绝热俘获进行控制，高频电功率供给部33相当于本发明中的第一控制单元。

如图3的(A)和图3的(B)所示，四极磁铁32通过直流磁场(静磁场)进行射束的会聚。相邻的四极磁铁32的会聚方向互不相同。即，交替地配置使射束沿水平方向会聚并沿垂直方向发散的F四极(图3的(A))，以及使射束沿垂直方向会聚并沿水平方向发散的D四极(图3的(B))。理想的是根据离子的能量确定基于四极磁铁32的磁场的强度，但大致为几k(千)高斯左右。四极磁铁32既可以是永久磁铁也可以是电磁铁，但通过采用永久磁铁，能够谋求节能化。

通过由四极磁铁32供给的直流磁场控制离子的横向的运动、活动，即会聚。四极磁铁32相当于本发明中的第二控制单元。

中β段加速器40是对低β段加速器30加速后的离子束进行进一步加速的加速器。以下，中β段加速器40的也简称为加速器40。加速器40将离子加速至10～50MeV/u。在图1的实施例中示出了将离子加速至40MeV/u的例子。

参照图4的(A)，对加速器40的更详细的构成进行说明。加速器40在原理上与加速器30相同，构成为交替逐个连接10个加速腔41和Q磁铁42。

加速腔41是具有加速间隙46、47的双间隙腔(double gap cavity)。在加速腔41中，从高频电功率供给部43经由RF耦合器(高频耦合系统)44供给高频电功率。RF耦合器44既可以为一个也可以为多个。此外，RF耦合器44通过数字电路控制高频电功率的相位。高频电功率供给部43以在离子穿过加速间隙46、47时离子会被加速的相位供给高频电功率。在图1的本实施方式中，是将加速条件确定为加速电压为2.5MV且频率为50MHz的例子。

如图4的(B)和图4的(C)所示，在离子穿过加速间隙46时和穿过加速间隙47时需要使高频的相位相反，因此需要使加速间隙46与加速间隙47之间的距离与在高频的1/2周期之间前进的距离(βλ/2)一致。另一方面，能自由地设定加速腔41的间隔。

在Q磁铁42中交替地配置F四极和D四极。

高β段加速器50是对中β段加速器40加速后的离子束进行进一步加速的加速器。以下，高β段加速器50也简称为加速器50。加速器50将离子加速至75～1000MeV/u。在图1的实施例中示出了将离子加速至200MeV/u的例子。

参照图5，对加速器50的更详细的构成进行说明。加速器40在原理上与加速器30、40相同，但重复在连接两个加速腔51后连接一个Q磁铁52的构成。根据确定的加速条件的结果，以合计80个加速腔51，合计40个Q磁铁52作为例子。

加速腔51是具有单一的加速间隙55的单间隙腔。在加速腔51中，从高频电功率供给部53经由RF耦合器(高频耦合系统)54供给高频电功率。高频电功率供给部53以在离子穿过加速间隙55时离子会被加速的相位供给高频电功率。在本实施方式例中，是确定了加速电压为2.5MV，频率为100MHz这样的加速条件的例子。

在Q磁铁52中交替地配置F四极和D四极。在加速器50中，按每两个加速腔51配置一个Q磁铁52，这是因为射束的能量高，因此射束的扩宽的影响相对较小。

被加速器50加速后的射束经由高能量射束输送系统引导至目标区域。

＜加速条件的确定处理＞

对各个加速间隙中的高频磁场的电压以及相位和Q磁铁的磁场梯度的确定方法进行说明。加速条件能通过对所有段进行同样的处理来确定。因此，以下主要以低β段加速器30为例子进行说明。

给出加速器的装置构造(形状、大小)作为前提。此外，在各个加速器中使离子加速至何种程度也作为条件而给出。

参照图6，对低β段加速器30的加速条件的确定处理进行说明。在图6的上部，示意性地示出了加速器30的加速间隙g和四极磁铁Q，以及用黑点表示的聚束的速度v。需要说明的是，将第i个加速间隙标记为g_i，将第i个Q磁铁标记为Q_i，将穿过加速间隙g_i后的聚束的速度标记为v_i。

图6所示的流程图示出确定1级的高频磁场和会聚用磁场的处理。该处理通过计算机执行程序来实现。

步骤S11～S13是确定V_i和的处理，步骤S21～S23是确定FG_i的处理。V_i是对加速间隙g_i施加的高频电场的振幅，是在聚束的中心穿过加速间隙g_i时的振荡电场的相位。Q_i是Q磁铁Q_i的磁场梯度，将水平方向会聚、铅直方向发散设为正，将铅直方向会聚、水平方向发散设为负。

首先，对确定加速间隙g_i的高频电场的处理进行说明。在步骤S11中，选定V_i和

然后，在步骤S12中，判定是否满足射束的相位稳定性和绝热性。

能通过在由与同步粒子的相位差和与同步粒子的能量差定义的相位空间内，射束是否位于稳定区域内来判定相位稳定性。在图7中示出了 以及的稳定区域。粗线S是分界线(稳定极限)，其内部为稳定区域。即，如果射束在相位空间内位于上述的稳定区域内则稳定。

绝热条件是与射束的同步加速器振动相比，稳定区域的变化足够缓慢这样的条件。具体而言，是将同步加速器振动数设为Ω_s，(1/Ωs)×dΩ_s/dt＜＜Ω_s这样的条件。

在步骤S12中，在不满足相位稳定性和绝热性的情况下，返回至步骤S11，重新选定V_i和在满足步骤S12的条件的情况下，将加速间隙g_i的V_i和确定为在步骤S11中选定的值。需要说明的是，理想的是在满足步骤S12的条件的范围，以使加速效率最高的方式确定V_i和

在步骤S13中，计算穿过加速间隙g_i后的射束的非相对论的能量E_i+1和速度v_i+1。在加速间隙g_i中，能量仅增加

因此

需要说明的是，m为离子的质量，q为离子的电荷量。

接着，对确定Q磁铁Q_i的磁场梯度FG_i的处理进行说明。在步骤S21中，选定FG_i。然后，在步骤S22中，判定是否满足由Q磁铁产生的会聚力与由于空间电荷力导致的排斥力相比较大这样的条件，即在横向上稳定这样的条件。在不满足步骤S22的条件的情况下，返回至步骤S21重新选定FG_i。在满足步骤S22的条件的情况下，前进至步骤S23并确定磁场梯度的朝向。例如，在第奇数个Q磁铁中将磁场梯度设为正方向，在第偶数个Q磁铁中将磁场梯度设为负方向。当然也可以使正负相反。

通过以上的处理，确定第i个加速间隙g_i和Q磁铁q_i中的加速条件。从i＝1依次对所有的加速间隙和Q磁铁实施以上的处理。由此，确定加速器30内的所有g_i、

FG_i。此外，在此虽是以低β段加速器30为例子进行了说明，但对于其他段的加速也同样地确定加速条件。

Vi和

的确定方法如以下所述。

由图7可知越小，稳定区域越大，在

的情况下，即使射束为直流射束，也能够将几乎所有射束取入至稳定区域中。其后，适当设定和Vi，相对于行进方向进行绝热俘获。只要Vi满足前述绝热条件，任意确定即可。由图6可知，小表示加速电压小，因此在提高加速效率方面优选的是，尽可能迅速地使增加至进行通常的加速时的值(

为例如60°)，但为了保证前述绝热条件而使缓慢地变化，从而使射束不从稳定区域溢出是重要的。

遍及加速系统整个区域的频率并不固定，而是以例如中β段的频率为低β段的K倍，对于高β段为低β段的L倍的方式增加高频电场的频率，使加速器系统整体紧凑化。此时，注意随着频率的变化使图7中的射束的相位方向扩宽为K(L)倍。因此，在中β、高β的初级中，使

比

稍小，扩大稳定区域，将射束不遗漏地取入至稳定区域中之后，缓慢地(绝热地)使接近

本实施方式的加速器排列有多个单间隙或双间隙的加速腔，因此能如上所述地对每个加速腔确定高频电场的电压和相位。

＜有利效果＞

以下，将本实施方式的线性加速器系统100的优点与国际核聚变材料照射设施(IFMIF:International Fusion Material Irradiation Facility)进行比较并进行说明。IFMIF是照射两束氘核束(40MeV，125mA×2)的10MW级的加速器。

图9是对IFMIF的作为初级加速器的RFQ加速器的特性(列601)、将IFMIF的RFQ加速器的孔径简单地设为10倍的情况的特性(列602)以及本实施方式的初级加速器30的特性(列603)进行对比的表。

RFQ加速器以电场方式进行射束的水平方向的会聚，因此当将孔径设为10倍时，需要的电压也成为10倍(80kV→800kV)。因此会超过放电极限。与此相对，本实施方式的加速器以基于Q磁铁的磁场方式进行射束的水平方向的会聚，因此即使将孔径增大，也不需要为了射束的会聚施加高电压，能够实现在放电极限以内。

此外，高频损耗与电压的平方成比例，因此当将RFQ加速器的孔径设为10倍时，高频损耗膨大至100倍(1MW→100MW)。与此相对，本实施方式的加速器的高频损失能抑制到10MW以下。

此外，在RFQ加速器中需要将加速间隙的间隔设为βλ/2。与此相对，在本实施方式的加速器中，能够对每个加速腔独立地控制高频的相位，因此能自由地设计加速腔的间隔。在加速腔具有单一的加速间隙的情况下，这表示能自由地设计所有加速间隙的间隔。因此，能够缩短加速间隙的间隔，谋求加速装置的全长的缩短化。需要说明的是，在一个加速腔具有多个加速间隙的情况下，会对加速腔内的加速间隙的间隔会产生上述的制约，但加速腔间的间隔能缩短，因此与以往相比的全长的缩短化是可能的。此外，由于加速器的全长的缩短，能削减制造成本。

RFQ加速器具有射束的加速和水平方向的会聚的功能，并且还具有在行进方向对射束进行绝热俘获的功能。本实施方式的加速器也同样能够进行对于直流射束的行进方向的绝热俘获。

此外，虽然在图9的表中未示出，但也可以举出能减少每个加速腔的RF耦合器的数量作为优点。能由一个RF耦合器供给的电功率有限，因此需要从多个RF耦合器供给高频电功率。例如为了输入500kW的电功率，需要至少8～9个RF耦合器。不易于在一个加速腔中连接这么多个RF耦合器，几乎不可能进一步扩展并增强加速梯度。与此相对，在本实施方式的加速器中，每个加速腔有一个RF耦合器即可，因此容易实现，并且也能够进一步增加RF耦合器的数量来使加速梯度增加。

在本实施方式中，通过单独控制加速腔提高控制的自由度，由此不需要RFQ加速器，因此能实现射束的大电流化。此外，通过根据加速器系统的整体容量、规格适当选定加速腔(孔)的级数，能构成例如低速区域的加速器子系统，能够与速度区域对应地实现适当控制。此外，也可以是在不同场所制造与各速度区域对应的多个加速器，将这些加速器单独地运输至加速器系统的设置场所，组装各速度区域的子系统进而构筑整体系统的制造方法，也能在组装后在现场以竞争的水平灵活地进行各种调整。

像从上述内容所知那样，在RFQ加速器中，射束的加速和会聚都基于振荡电场的控制来实施，在另一实施方式中，射束的加速是基于振荡电场的控制，射束的会聚是基于静磁场的控制而被区分使用，例如以如图6所示的过程来实施。特别是最接近离子发生源的腔中的射束的活动对在其次级侧腔的射束的活动带来不小的影响，还会影响在相应的次级侧的射束的控制难易度。这样特定级的腔中的射束的活动对下一级侧以下的腔中的射束活动、其控制等会造成递推式的影响。因此，当考虑对次级侧的影响，进而对系统整体的影响时，特别对最接近离子发生源的腔实施上述电场、磁场的区分控制是很有意义的。

＜变形例＞

上述的实施方式的构成在不脱离本发明的技术的思想的范围内，可以适当变更。上述的实施方式中的具体的参数不过是一个例子，可以根据需要进行适当变更。

在上述的实施方式中，将加速器的孔径(内直径)设为了10cm，但孔径可以更小也可以更大。当考虑在以往的RFQ加速器中能够实现的孔径为1cm左右时，将本实施方式中的加速器的孔径设为2cm以上就能实现以往不可能的大口径射束的加速。加速器的孔径可以为5cm以上，也可以为10cm以上，也可以为20cm以上，也可以为50cm以上。

在上述的实施方式中，具有对一个或两个加速腔连接一个Q磁铁的构成，但也可以是其他构成。例如，也可以连续配置多个Q磁铁。一般而言，可以采用在N个(N为自然数)加速腔之后连接M个(M为自然数)多极磁铁的构成。

此外，上述的实施方式的线性加速器系统由低β段、中β段以及高beta段的三个加速器构成，但也可以由两个或四个以上加速器构成。此外，不需要使所有加速器为包括具有一个或两个加速间隙的加速腔的加速器。初级的加速器优选为具有这样的构成，但第2级以后的加速器也可以采用以往的加速器。

被加速的粒子采用质子或氘核，但也可以加速氚核(超重氢)或比氢重的元素。

需要说明的是，在射束电流为1A左右的情况下能期待本发明的显著的效果，但在射束电流为至少0.1A左右的情况下也能够得到相应的效果。

附图标记说明：

10：离子源，20：聚束器，30：低β段加速器，

40：中β段加速器，50：高β段加速器，

31、41、51：加速腔，

32、42、52：四极磁铁(Q磁铁)，

33、43、53：高频电功率供给部，

34、44、54：高频耦合系统，

35、45、46、55：加速间隙。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种加速器，具备：

多个加速腔，具有一个或两个加速间隙；以及

多个多极磁铁，

所述加速器在一个加速腔后连接有一个或多个多极磁铁。

2.根据权利要求1所述的加速器，还具备：

多个控制单元，对于所述多个加速腔分别进行设置，且分别独立地控制对应的加速腔内的离子束的运动。

3.根据权利要求2所述的加速器，其中，

所述控制单元在加速腔内产生振荡电场。

4.根据权利要求3所述的加速器，其中，

所述控制单元分别独立地经由RF耦合器向所述加速腔内供给高频电功率。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的加速器，其中，

逐个交替地连接所述加速腔和所述多极磁铁。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的加速器，其中，

所述多极磁铁为四极磁铁，

相邻的四极磁铁的会聚方向不同。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的加速器，其中，

所述加速腔的孔径为2cm以上。

8.一种加速器系统，连接有多个加速器，在所述加速器系统中，

前级加速器为权利要求1至7中任一项所述的加速器，所述前级加速器至少具有从射束发生源接受直流射束的输入，对射束进行绝热俘获的功能。

9.根据权利要求8所述的加速器系统，其中，

所述多个加速器均是权利要求1至7中任一项所述的加速器。

10.根据权利要求9或10所述的加速器系统，其中，

将至少0.1A的离子束加速为连续射束。