2 軸対称空洞

加速器では、荷電粒子に高周波電磁場のエネルギーを与え、加速している。この電磁場の エネルギーを粒子の運動エネルギーに変換する装置が加速空洞である。それは、図 1のような形状をしており、電磁場の共振空洞になっている。荷電粒 子が空洞に入ると、その軸上の電場により、ローレンツ力を受けて、加速されるわけであ る。周期的に、その電場の方向や強さが変わるため、その周期に合わせて、荷電粒子を空 洞内に入れることになる。

加速に必要なエネルギーは、電磁波として外部から与えられる。与える電磁波の周波数と 加速空洞の共振周波数を一致させなくてはならない。そうしないと、空洞内部に電磁波を 貯めることができないからである。また、効率等を考えると、共振周波数のみならず電磁 場分布も重要な因子となる。そのようなわけで、空洞を設計するときには、その内部の電 磁場の解析は重要なのである。

図 1: 共振空洞の例(KEKのPFの空洞)

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志