四极型加速器和四极型加速器的制造方法

技术领域

本发明涉及四极型加速器及其制造方法。

背景技术

以往，作为高频加速器，已知有具备4个电极的四极型加速器。在四极型加速器中，4个电极形成2个相互对置的对。在各电极的顶端形成有在加速轴方向上适于带电粒子的加速的波形的端部。在被各电极的顶端包围的空间中，形成用于带电粒子的加速以及集束的电场。通过使带电粒子入射到该空间，带电粒子被加速。

例如，在专利文献1中，公开了具备第1电极(21)、第2电极(22)、第3电极(23)以及第4电极(24)的四极型加速器。4个电极(21～24)与构成筒状部(2)的构件一体地形成。另外，4个电极(21～24)形成为截面形状的三角形的顶点朝向带电粒子的加速轴。为了在加速轴方向上形成使带电粒子加速及集束的电场，各个电极(21～24)的朝向加速轴的顶端部分形成波形的端部。

然而，为了在高频加速器中使带电粒子加速至所期望的能量，需要使高频加速器内的谐振频率接近供给至高频加速器的高频电力的频率(以下，也简称为“供给频率”)。

因此，在包括专利文献1的现有型的高频加速器中，使用专用的调谐器进行使谐振频率接近供给频率的调整(调谐)。具体而言，在现有型的高频加速器中，在组装后的初始状态下，有意地将高频加速器内的谐振频率设定得较低。因此，在现有型中，在组装后的高频加速器上安装调谐器，通过操作该调谐器来逐渐提高谐振频率，由此使高频加速器内的谐振频率接近供给频率。

具体而言，如图13所示，调谐器TN经由形成于现有型高频加速器的侧面的调谐器端口(未图示)安装。

如图14所示，调谐器TN具备能够相对于高频加速器的内部空间插拔的铜制的圆柱部CR。若圆柱部CR向高频加速器的内部空间突出，则内部空间的体积减少。若高频加速器的内部空间的体积减少，则高频加速器内的谐振频率变高，因此能够使高频加速器内的谐振频率接近供给频率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许5317062号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在使用了图13及图14所示的调谐器TN的高频加速器内的谐振频率的调整(现有的调谐方法)中，存在如下所述的问题。

首先，调谐器TN的圆柱部CR的一部分向高频加速器的内部空间突出，因此该圆柱部成为电阻。电阻越大，功耗也越大，因此存在Q值(加速器运转时蓄积于内部空间的能量除以消耗能量而得到的值)降低的问题。Q值越大，每单位能量的运转时间越长，运转效率越优异。因此，Q值的降低是不优选的。另外，若功耗变大，则高频加速器内的温度也上升，因此还存在体积因金属膨胀而变化的问题。

另外，若在高频加速器的运转中使调谐器TN的圆柱部CR相对于高频加速器的内部空间进出，则存在以高频率产生次级电子倍增的问题。若产生次级电子倍增，则对真空状态造成不良影响，或者高频加速器内的状况急剧变化，因此对带电粒子的加速造成不良影响。

而且，调谐器TN的圆柱部CR为金属制，因此若频繁地取放圆柱部CR，则在RF触头与圆柱部CR之间产生摩擦，存在金属粉堆积于高频加速器的内部空间的问题。若在高频加速器的内部空间堆积金属粉，则因放电等而对高频加速器的运转造成障碍。

因此，本发明的目的在于提供一种不使用调谐器就能够将高频加速器内的谐振频率调整为所期望的频率的四极型加速器及与其相关的技术。

解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明提供一种四极型加速器，其特征在于，该四极型加速器具备：中央构件；第一侧方构件，其固定于所述中央构件中的一侧；以及第二侧方构件，其固定于所述中央构件中的另一侧，所述中央构件具有：中央外框部；第一电极，其从所述中央外框部朝向内侧突出；以及第二电极，其从所述中央外框部朝向内侧突出，所述第一侧方构件具有：第一侧方外框部；第一壁部，其从所述第一侧方外框部朝向外侧延伸；以及第三电极，其从所述第一壁部朝向内侧突出，所述第二侧方构件具有：第二侧方外框部；第二壁部，其从所述第二侧方外框部朝向外侧延伸；以及第四电极，其从所述第二壁部朝向内侧突出，所述中央构件由一个构件一体地形成，所述第一侧方构件由一个构件一体地形成，所述第二侧方构件由一个构件一体地形成，所述第一侧方外框部利用固定构件固定于所述中央外框部的一侧，所述第二侧方外框部利用固定构件固定于所述中央外框部的另一侧，在由所述第一壁部、所述第一电极以及所述第三电极包围的空间形成有在带电粒子的加速轴方向上纵长的筒状的第一中空筒，在由所述第一壁部、所述第三电极以及所述第二电极包围的空间形成有在所述加速轴方向上纵长的筒状的第二中空筒，在由所述第二壁部、所述第二电极以及所述第四电极包围的空间形成有在所述加速轴方向上纵长的筒状的第三中空筒，在由所述第二壁部、所述第四电极以及所述第一电极包围的空间形成有在所述加速轴方向上纵长的筒状的第四中空筒，在所述第一壁部中的形成所述第一中空筒的一部分的内表面设有第一切削面，在所述第一壁部中的形成所述第二中空筒的一部分的内表面设有第二切削面，在所述第二壁部中的形成所述第三中空筒的一部分的内表面设有第三切削面，在所述第二壁部中的形成所述第四中空筒的一部分的内表面设有第四切削面，切削所述第一切削面、所述第二切削面、所述第三切削面以及所述第四切削面之前的谐振频率比从电源供给的高频电力的频率高。

在此，优选的是，所述第一切削面、所述第二切削面、所述第三切削面以及所述第四切削面均在所述加速轴方向上被分割为多个段。

另外，本发明提供一种四极型加速器的制造方法，其特征在于，该四极型加速器具备：中央构件；第一侧方构件，其固定于所述中央构件中的一侧；以及第二侧方构件，其固定于所述中央构件中的另一侧，所述中央构件具有：中央外框部；第一电极，其从所述中央外框部朝向内侧突出；以及第二电极，其从所述中央外框部朝向内侧突出，所述第一侧方构件具有：第一侧方外框部；第一壁部，其从所述第一侧方外框部朝向外侧延伸；以及第三电极，其从所述第一壁部朝向内侧突出，所述第二侧方构件具有：第二侧方外框部；第二壁部，其从所述第二侧方外框部朝向外侧延伸；以及第四电极，其从所述第二壁部朝向内侧突出，所述中央构件由一个构件一体地形成，所述第一侧方构件由一个构件一体地形成，所述第二侧方构件由一个构件一体地形成，所述第一侧方外框部利用固定构件固定于所述中央外框部的一侧，所述第二侧方外框部利用固定构件固定于所述中央外框部的另一侧，在由所述第一壁部、所述第一电极以及所述第三电极包围的空间形成有在带电粒子的加速轴方向上纵长的筒状的第一中空筒，在由所述第一壁部、所述第三电极以及所述第二电极包围的空间形成有在所述加速轴方向上纵长的筒状的第二中空筒，在由所述第二壁部、所述第二电极以及所述第四电极包围的空间形成有在所述加速轴方向上纵长的筒状的第三中空筒，在由所述第二壁部、所述第四电极以及所述第一电极包围的空间形成有在所述加速轴方向上纵长的筒状的第四中空筒，在所述第一壁部中的形成所述第一中空筒的一部分的内表面设有第一切削面，在所述第一壁部中的形成所述第二中空筒的一部分的内表面设有第二切削面，在所述第二壁部中的形成所述第三中空筒的一部分的内表面设有第三切削面，在所述第二壁部中的形成所述第四中空筒的一部分的内表面设有第四切削面，切削所述第一切削面、所述第二切削面、所述第三切削面以及所述第四切削面之前的谐振频率比从电源供给的高频电力的频率高，其中，该四极型加速器的制造方法包括如下步骤：a)将所述第一侧方构件和所述第二侧方构件固定于所述中央构件而组装所述四极型加速器，测量谐振频率和电场强度；b)基于所测量的所述谐振频率和所述电场强度，决定所述第一切削面的切削量、所述第二切削面的切削量、所述第三切削面的切削量以及所述第四切削面的切削量；c)分解所述四极型加速器，根据在所述步骤b)中决定的各切削量，分别切削所述第一切削面、所述第二切削面、所述第三切削面以及所述第四切削面；d)再次组装所述四极型加速器，再次测量所述谐振频率和所述电场强度；e)判断基于所测量的所述谐振频率和所述电场强度的电场分布是否满足完成条件；f)当在所述步骤e)中判断为不满足所述完成条件的情况下，重复所述步骤b)至所述步骤e)的处理；以及g)当在所述步骤e)中判断为满足所述完成条件的情况下，结束处理。

发明的效果

根据本发明，由于设有第一切削面、第二切削面、第三切削面以及第四切削面，因此在初始状态下谐振频率比供给至四极型加速器的高频电力的频率高。因此，能够使有意地设定得比目标值高的谐振频率逐渐接近该目标值。因此，能够不使用调谐器而将高频加速器内的谐振频率调整为所期望的频率。

附图说明

图1是本实施方式的四极型加速器的概略图。

图2是四极型加速器的概略立体图。

图3是将四极型加速器相对于带电粒子的加速轴方向垂直地切断的概略立体图。

图4是构成四极型加速器的一部分的中央构件的概略立体图。

图5是构成四极型加速器的一部分的第一侧方构件的概略立体图。

图6是表示设于构成第1侧方构件的第1壁部的内侧的6个部位的切削面的图。

图7是将四极型加速器相对于带电粒子的加速轴方向垂直地切断的截面的放大图。

图8是表示四极型加速器中的谐振频率的调谐工序的流程图。

图9是表示绘制出调谐前的电场分布的图表的图。

图10是表示绘制出第1次调谐后的电场分布的图表的图。

图11是表示绘制出第2次调谐后的电场分布的图表的图。

图12是表示绘制出第3次调谐后的电场分布的图表的图。

图13是在现有型的四极型加速器安装有调谐器的概略立体图。

图14是将现有型的四极型加速器在调谐器的安装位置垂直地切断的剖视图。

附图标记说明

1、加速空腔；2、筒状部；11、中央构件；11a、中央外框部；12、13、侧方构件；12a、13a、侧方外框部；12b、13b、壁部；21～24、电极；31、基准标记；32、对位标记；HC1、第1中空筒；HC2、第2中空筒；HC3、第3中空筒；HC4、第4中空筒；CS1、CS2、CS3、CS4、切削面；SC1、第1截面；SC2、第2截面；SC3、第3截面；SC4、第4截面。

具体实施方式

<1.实施方式>

参照图1～图12对本发明的实施方式的四极型加速器及四极型加速器的制造方法进行说明。

如图1所示，四极型加速器具备加速空腔1。加速空腔1包括形成为筒状的筒状部2。加速空腔1包括从筒状部2朝向内部突出且被称为叶片的电极21～24。各个电极21～24与筒状部2电连接。

四极型加速器具备第1电极21、第2电极22、第3电极23以及第4电极24。4个电极21～24与构成筒状部2的构件一体地形成。各个电极21～24形成为沿着带电粒子的加速轴延伸。

各电极21～24形成为三棱柱状。各电极21～24以截面形状的三角形的顶点朝向带电粒子的加速轴的方式形成。各电极21～24的朝向加速轴的顶端部分为了在加速轴的方向上形成对带电粒子进行加速以及集束的电场而形成有波形的端部。电极的形状不限于该方式，能够采用从筒状部突出且电极的顶端接近加速轴的任意的形状。例如，电极也可以形成为板状。

四极型加速器具备用于供给高频电力的电源装置。电源装置包括高频发生器72。高频发生器72与前级放大器73和主放大器74连接。由高频发生器72生成的高频的电力被前级放大器73和主放大器74放大。从主放大器74输出的高频电力经由耦合器75供给到加速空腔1。作为电源装置，不限于该方式，能够采用能够向加速空腔1供给高频电力的任意的装置。

加速空腔1具有取决于筒状部2以及各个电极21～24的形状的寄生电容以及寄生电感。这些寄生电容和寄生电感构成电路的一部分。通过向加速空腔供给高频电力来形成加速电场。在激励了适于四极型加速器的TE210模式或TE211模式的电磁场的情况下，第1电极21、第2电极22、第3电极23以及第4电极24各自的电压(绝对值)相同，另外，相互对置的第2电极21及第2电极22的电极对与相互对置的第3电极23及第4电极24的电极对成为相互相反的极性(正或负)。加速轴配置于由4个电极21～24夹着的空间。带电粒子沿着加速轴一边被加速一边移动。

图2表示加速空腔1的概略立体图。图3表示将本实施方式中的加速空腔切断时的概略立体图。图3是在图2中的A-A线处切断加速空腔时的立体图。图2和图3所示的箭头100是带电粒子的加速轴的延伸方向。加速空腔1形成为与加速轴的方向平行地延伸。

如图1至图3所示，加速空腔1具备3个构成构件。加速空腔1具备包含第1电极21和第2电极22的中央构件11。加速空腔1具备包含第3电极23的第1侧方构件12。加速空腔1包括第2侧方构件13，第2侧方构件13包括第4电极24。第1侧方构件12配置于中央构件11的一侧。第2侧方构件13配置于中央构件11的另一侧。

中央构件11由一个构件一体地形成。也就是说，中央构件11不具有多个部件的接合线、焊接线等，而由一种材质形成。另外，第1侧方构件12由一个构件一体地形成。也就是说，不具有多个部件的接合线、焊接线等，而由一种材质形成。另外，第2侧方构件13由一个构件一体地形成。也就是说，第2侧方构件13不具有多个部件的接合线、焊接线等，而由一种材质形成。需要说明的是，真空用口等附加的构件也可以预先配置于中央构件11、第1侧方构件12或第2侧方构件13。

中央构件11、第1侧方构件12以及第2侧方构件13通过固定构件相互固定。在此，螺栓51和螺母52被用作固定构件。

在中央构件11与第1侧方构件12的接触面以及中央构件11与第2侧方构件13的接触面配置有作为真空密封构件的O型密封圈55。通过在各个构成构件之间配置真空密封构件，加速空腔1被密闭。

如图4所示，中央构件11具有构成加速空腔1的外框部的中央部分的中央外框部11a。中央外框部11a在俯视时形成为环状。中央构件11具有从中央外框部11a朝向内侧突出的第1电极21。中央构件11具有从中央外框部11a朝向内侧突出的第2电极22。第1电极21和第2电极22均以顶端部朝向加速轴的方式配置。

在中央构件11的外侧的表面中的加速轴的方向的端面形成有带电粒子入射的入射口61。另外，在与形成有入射口61的端面相反的一侧的端面，形成有带电粒子出射的出射口62。入射口61和射出口62形成于加速轴的延长线上。

在中央外框部11a形成有用于供螺栓穿过的贯通孔14。贯通孔14沿着中央外框部11a的形状形成有多个。在中央外框部11a的表面中的与第1侧方构件12或第2侧方构件13接触的接触面形成有用于配置O型密封圈55的凹部16。凹部16在俯视时形成为闭合的形状。用于配置O型密封圈等真空密封构件的凹部也可以配置于第1侧方构件12和第2侧方构件13。

中央构件11形成有基准标记31，该基准标记31用于在组装各个构件的组装工序中确定构件彼此的位置。基准标记31在形成有入射口61的端面形成为直线状。另外，基准标记31在形成有射出口62的端面形成为直线状。

如图5所示，第1侧方构件12具有构成加速空腔1的外框部的侧方部分的第1侧方外框部12a。第1侧方外框部12a在俯视时形成为环状。第1侧方构件12包括第1壁12b，第1壁12b具有加速空腔的一部分的形状。第1壁部12b构成加速空腔1的筒状部2。第1壁部12b形成为从第1侧方外框部12a朝向外侧延伸。第1壁部12b形成为板状，与第1侧方外框部12a结合。第1侧方构件12包括从第1壁12b向内侧突出的第3电极23。

在第1侧方外框部12a形成有用于供螺栓穿过的贯通孔15。在第1侧方外框部12a形成有用于在组装工序中确定组装位置的对位标记32。对位标记32形成于第1侧方外框部12a的端面中的加速轴的方向上的两侧的端面。

在图5中，以两个侧方构件中的第1侧方构件12为例进行了说明，但第2侧方构件13也具有与第1侧方构件12相同的结构。第2侧方构件13包括环状的第2侧方外框部13a。第2侧方构件13包括从第2侧方外框部13a朝向外侧延伸且具有加速空腔的一部分的形状的第2壁部13b。第2侧方构件13包括从第2壁13b向内侧突出的第4电极24。

如图1所示，在由第1壁部12b、第1电极21以及第3电极23包围的空间中，在带电粒子的加速轴方向上形成有纵长的筒状的第1中空筒HC1(本发明的第一中空筒的一例)。

另外，在由第1壁部12b、第3电极23以及第2电极22包围的空间中，在带电粒子的加速轴方向上形成有纵长的筒状的第2中空筒HC2(本发明的第二中空筒的一例)。

另外，在由第2壁部13b、第2电极22以及第4电极24包围的空间中，在带电粒子的加速轴方向上形成有纵长的筒状的第3中空筒HC3(本发明的第三中空筒的一例)。

进而，在由第2壁部13b、第4电极24以及第1电极21包围的空间中，在带电粒子的加速轴方向上形成有纵长的筒状的第4中空筒HC4(本发明的第四中空筒的一例)。

如图6和图7所示，在第1壁部12b中的形成第1中空筒HC1的一部分的内表面设有切削面CS1(本发明的第一切削面的一例)。切削面CS1在带电粒子的加速轴方向上被分割成6段(切削面CS11、CS12、CS13、CS14、CS15、CS16)。

如图7所示，在第1壁部12b中的形成第2中空筒HC2的一部分的内表面设有切削面CS2(本发明的第二切削面的一例)。切削面CS2在带电粒子的加速轴方向上被分割成6段(未图示的切削面CS21、CS22、CS23、CS24、CS25、CS26)。

同样地，在第2壁部13b中的形成第3中空筒HC3的一部分的内表面设有切削面CS3(本发明的第三切削面的一例)。切削面CS3在带电粒子的加速轴方向上被分割成6段(未图示的切削面C631、CS32、CS33、CS34、CS35、CS36)。

同样地，在第2壁部13b中的形成第4中空筒HC4的一部分的内表面设有切削面CS4(本发明的第四切削面的一例)。切削面CS4在带电粒子的加速轴方向上被分割成6段(未图示的切削面CS41、CS42、CS43、CS44、CS45、CS46)。

也就是说，在第1壁部21b和第2壁部13b的内表面合计设有24个切削面。

如图7所示，由于切削面CS1的存在，第1中空筒HC1中的相对于带电粒子的加速轴方向垂直地切割的第1截面SC1的截面积比未设置切削面CS1的情况下的截面积小。

另外，由于切削面CS2的存在，第2中空筒HC2中的垂直于带电粒子的加速轴方向切割的第2截面SC2的截面积比未设置切削面CS2的情况下的截面积小。

另外，由于切削面CS3的存在，第3中空筒HC3中的垂直于带电粒子的加速轴方向切割的第3截面SC3的截面积比未设置切削面CS3的情况下的截面积小。

另外，由于切削面CS4的存在，第4中空筒HC4中的垂直于带电粒子的加速轴方向切割的第4截面SC4的截面积比未设置切削面CS4的情况下的截面积小。

在此，第1中空筒HC1、第2中空筒HC2、第3中空筒HC3以及第4中空筒HC4的各截面积与谐振频率成反比。即，若各截面积变小，则谐振频率变大，相反，若各截面积变大，则谐振频率变小。

在本实施方式中，通过设置切削面CS1～CS4，四极型加速器在初始状态下有意地将谐振频率设定为高于供给至四极型加速器的高频电力的频率(谐振频率的目标值)。换言之，在初始状态下，4个截面SC1、SC2、SC3、SC4的合计的截面积比相当于谐振频率的目标值的合计截面积小。

如图1至图3所示，加速空腔1的中央外框部11a与第1侧方外框部12a紧密接触。另外，中央外框部11a与第2侧方外框部13a紧密接触。中央外框部11a与侧方外框部12a、13a通过螺栓51和螺母52相互固定。由中央外框部11a和侧方外框部12a、13a形成加速空腔1的外框部。

接着，对本实施方式中的四极型加速器的组装方法进行说明。首先，形成中央构件11、第1侧方构件12以及第2侧方构件13。进行准备这些构成构件的准备工序。准备工序包括将中央构件11、第1侧方构件12以及第2侧方构件13分别由一个构件一体地形成的工序。

在本实施方式中，通过对铝的实心材料进行机械切削而形成构成构件。在形成各个构成构件的工序中，优选以高精度进行切削加工。另外，在制造工序中，优选通过三维测定器等来确认中央构件、各自的侧方构件的尺寸。另外，在中央外框部的接触面和侧方外框部的接触面中，为了确保电接触，优选减小表面粗糙度。进而，筒状部的内表面和电极的表面优选通过进行高精度加工、研磨等来减小表面粗糙度。

在准备工序中，在中央构件11的中央外框部11a形成基准标记31。另外，在第1侧方构件12的第1侧方外框部12a形成对位标记32。在第2侧方构件13的第2侧向外框架13a形成对位标记32。在形成于中央构件11的凹部16配置作为真空密封构件的O型密封圈55。

接着，进行将中央构件11、第1侧方构件12以及第2侧方构件13利用螺栓及螺母相互固定的组装工序。在中心构件11的两侧配置第1侧方构件12和第2侧方构件13。在本实施方式中，以使形成于中央外框部11a的基准标记31与形成于各个侧方外框部12a、13a的对位标记32一致的方式进行对位。

在进行了对位之后紧固螺栓，由此将中央外框部11a、第1侧方外框部12a以及第2侧方外框部13a相互固定。中心构件11、第1侧方构件12以及第2侧方构件13彼此固定。在使用螺栓等作为固定构件的情况下，优选一边进行扭矩管理一边进行紧固。通过该方法，能够使构成构件的接触面以均匀的压力接触。这样，能够形成加速空腔。能够通过在该加速空腔连接电源装置、真空装置等来组装加速器。

用于进行对位的基准标记和对位标记不限于直线形状，能够采用任何形状的标记。另外，本实施方式中的基准标记和对位标记形成于加速空腔的外表面中的加速轴的方向上的端面，但不限于该方式，能够在加速空腔的外表面的任意的位置形成基准标记和对位标记。例如，也可以在加速空腔的外框部的外表面中的与加速轴垂直的方向上的端面形成基准标记和对位标记。

需要说明的是，如图1所示，在高频加速器中，在激励了适于四极加速器的TE210模式或TE211模式的电磁场时，任意时刻的各电极的电位的大小相等，其附图标记在相互对置的电极彼此中相同。在一个方向上彼此相对的电极的电位的附图标记与在与一个方向正交的方向上相互对置的电极的电位的附图标记相反。通过由电源装置供给高频电力，各个电极的电位随着时间以与正弦波对应的方式变化。例如，在一个时刻，在第1电极21和第2电极22的电位为最大值(为正值且大小最大)的情况下，第3电极23和第4电极24的电位为最小值(为负值且大小最大)。在经过了谐振频率的半个周期的时间之后，电极的电位成为相反的关系。

通过上述组装方法组装的四极型加速器(初始状态的四极型加速器)如上所述，有意地将谐振频率设定为高于谐振频率的目标值(供给至四极型加速器的高频功率的频率)。其结果，在组装了四极型加速器的初始状态下，无法使带电粒子加速至所期望的能量。

因此，本实施方式中，在四极型加速器的制造工序的最后实施使谐振频率接近目标值的调谐工序。以下，参照图8的流程图，对谐振频率的调谐工序(四极型加速器的最终制造工序)进行详细说明。

首先，按照上述组装方法组装四极型加速器，测量初始状态的四极型加速器的谐振频率和电场强度(图8的步骤S1)。在此，谐振频率以及电场强度通过检测器(天线)、真空计等公知的测量仪器来测量。需要说明的是，测量仪器经由未图示的拾取器端口安装于四极型加速器的侧面。

具体而言，作为四极型加速器的谐振频率(Measured Frequency)，测量谐振频率MF(MHz)。

此外，作为电场强度，测量切削面CS11～CS16、切削面CS21～CS26、切削面CS31～CS36以及切削面CS41～CS46这24个部位处的电场强度ME1、ME2、…、ME24(MeasuredElectric Field Strength，测量电场强度)。电场强度ME1、ME2、…、ME24是表示电场的相对强度的值。

接下来，基于测量的谐振频率MF和24个部位处的电场强度ME1、ME2、…、ME24，分别确定切削面CS11～CS16、切削面CS21～CS26、切削面CS31～CS36以及切削面CS41～CS46这24个部位处的切削量(步骤S2)。

具体而言，将下述数学式1及下述数学式2作为制约条件，运算使下述数学式3的Φ最小化的24个部位的切削量CL1、CL2、…、CL24(Cut Length)和最终电场强度FE(FinalElectric Field Strength)。

更详细而言，利用由Wolfram Mathematica(注册商标)提供的NMinimize函数，运算24个部位的切削量CL1、CL2、…、CL24(Cut Length)和最终电场强度FE(Final ElectricField Strength)。

NMinimize函数由NMinimize[{f，cons}，{x，y，…}]定义。NMinimize[{f，cons}，{x，y，…}]意味着在约束cons下使f在数值上最小化。

[数1]

在数学式1中，TF(target frequency MHz)是作为目标的谐振频率(在本实施方式中设定为200.3MHz)，是预先设定的值。DF

[数2]

CL1＜MC1∧CL2＜MC2∧…∧CL24＜MC24

在数学式2中，CL1～CL24(cut length)是通过上述的NMinimize函数计算的值。MC1～MC24(maximum cut mm)是在各切削面中能够容许的切削量的最大值，是预先设定的值。数学式2作为用于使各切削面的切削量不超过各切削面所容许的切削量的制约条件发挥功能。

[数3]

在数学式3中，C

如上所述，在本实施例中，存在切削面CS11～CS16、切削面CS21～CS26、切削面CS31～CS36以及切削面CS41～CS46这24个部位的切削面。

例如，在对切削面CS11进行切削的情况下，需要计算包括切削面CS11在内的全部24个部位的切削面的电场强度的变化量。因此，当对切削面CS11进行切削时，存在C

根据以上，系数在C

若通过NMinimize函数运算24个部位的切削量CL1、CL2、…、CL24以及最终电场强度FE，则暂时分解四极型加速器。然后，根据运算出的24个部位的切削量CL1、CL2、…、CL24，分别对切削面CS11～CS16、切削面CS21～CS26、切削面CS31～CS36以及切削面CS41～CS46进行切削加工(图8的步骤S3)。

之后，再次组装四极型加速器，测量切削加工后的四极型加速器的谐振频率及电场强度(步骤S4)。

然后，判断基于测量出的谐振频率和测量出的电场强度的电场分布是否满足各自的完成条件(步骤S5)。

具体而言，若测量出的谐振频率收敛于基准值的±0.3MHz以内，则判断为测量出的谐振频率满足了频率的完成条件。在此，基准值是指供给至四极型加速器的高频电力的频率，在本实施方式中为200MHz。

另外，在将基于电场强度的电场分布绘制成图表时(参照图9～图12)，在第1中空筒HC1、第2中空筒HC2、第3中空筒HC3以及第4中空筒HC4的电场分布全部平坦且不交叉的情况下，判断为电场分布满足了电场强度的完成条件。需要说明的是，电场分布变得平坦意味着带电粒子束不弯曲而笔直地加速。

图9是绘制了调谐前的电场分布的图表，图10是绘制了第1次调谐后的电场分布的图表，图11是绘制了第2次调谐后的电场分布的图表，图12是绘制了第3次调谐后的电场分布的图表。

各图表的横轴表示在带电粒子的加速轴方向上距入射口61的距离。另外，各图表的纵轴表示将电场强度的正确值设为100％的情况下的电场强度的预测值。

在图9～图12中，示出了通过反复进行调谐，在第1中空筒HC1、第2中空筒HC2、第3中空筒HC3和第4中空筒HC4中，电场分布的图表都逐渐变得平坦。

在图9～图12的例子中可知，在第3次调谐完成的时刻，测量出的谐振频率收敛于基准值的±0.3MHz以内，并且，第1中空筒HC1、第2中空筒HC2、第3中空筒HC3以及第4中空筒HC4的电场分布大致平坦(以100％为基准为±5％以内)。但是，一部分的图表未收敛于±5％以内，另外，也存在交叉的图表，因此尚未满足完成条件。

在上述步骤S5中判断为满足频率的完成条件和电场强度的完成条件这两者的情况下(在步骤S5中为是)，结束调谐工序。

另一方面，在判断为不满足频率的完成条件和电场强度的完成条件这两者或一者的情况下(在步骤S5中为否)，反复进行上述步骤S2至S5的处理直到判断为满足两个完成条件为止。

根据上述的实施方式，高频电流为了集肤效应而在加速空腔1的筒状部的内表面流动。因此，如箭头104所示，电流沿着各个电极21～24的表面以及筒状部2的内表面流动。在本实施方式中的电极21～24的表面以及筒状部2的内表面没有焊接痕迹等凹凸，因此能够减小电力损失。其结果，能够提高加速器的Q值。

另外，在本实施方式中，预先形成中央构件和两个侧方构件，利用固定构件将这些构成构件相互固定。因此，在组装工序中，能够避免构成构件的温度上升地进行组装。

例如，在组装工序中，能够避免如通过钎焊进行接合的情况那样构成构件整体被加热，能够抑制各个构成构件的热变形。热变形包括在解除固定装置对筒状部的固定时因内部应力被释放而引起的变形。在本实施方式中，能够抑制加速空腔的变形，因此能够抑制由变形引起的谐振频率的偏移。能够相对于设计值高精度地制造加速器。

这样，本实施方式中的四极型加速器的Q值高且谐振频率的偏移小等电气性能优异。

另外，本实施方式中的四极型加速器不具有由焊接等形成的构成部件彼此的接合部，因此，也可以不进行将多个构成构件接合后的机械精加工，能够容易地制造。例如，在通过电子束焊接将各个构成构件接合的情况下，由于表面粗糙度大，因此还需要磨削作业、研磨作业。本实施方式的四极型加速器即使不进行这种精加工作业，也能够制造内表面的表面粗糙度小的加速空腔。

另外，本实施方式中的四极型加速器能够在组装工序的中途确认组装的状况。例如，通过使用预定的测量器，能够在组装工序的中途发现不良情况，能够进行作业的修正等。其结果，能够提高成品率。进而，在组装后也能够根据需要，通过拆卸固定构件而容易地进行分解。例如，能够进行对位的再调整。或者，在更换密封构件的情况下也能够容易地更换。

在本实施方式中，准备工序包括在中央构件11的端面形成基准标记31、在第1侧方构件12的端面和第2侧方构件13的端面形成对位标记32的工序。组装步骤包括通过对准基准标记31和对位标记32来进行对位的步骤。通过采用该方法，能够容易地进行中央构件11和各个侧方构件12、13的对位。

关于组装工序中的对位的方法，不限于该方式，能够采用任意的方法。例如，可以使用激光跟踪器来进行对位。在该情况下，例如，高精度地形成中央外框部11a以及侧方外框部12a、13a的外表面中的、沿与加速轴平行的方向延伸的外表面。能够将该外表面用作配置反射器(反射体)的基准面。

或者，能够在中央构件和侧方构件预先形成具有相互嵌合的形状的嵌合部，通过使这些嵌合部彼此对准来进行对位。在准备工序中，在中央构件形成第1嵌合部，在第1侧方构件及第2侧方构件分别形成第2嵌合部。在组装工序中，通过使第1嵌合部与第2嵌合部相互嵌合，能够进行各个构件彼此的对位。通过该方法，能够容易地进行对位。

例如，在准备工序中，为了能够进行中央构件与侧方构件的对位，在中央构件形成作为第1嵌合部的凸部，在侧方构件形成作为第2嵌合部的凹部。在组装工序中，通过使凸部与凹部嵌合，能够容易地进行中央构件和侧方构件的对位。

或者，能够预先形成在中央构件与侧方构件的位置对准时连通的对位孔，通过向该对位孔插入销来进行对位。在准备工序中，在中央构件形成第1对位孔，在第1侧方构件和第2侧方构件形成第2对位孔。在组装工序中，通过向第1对位孔和第2对位孔插入对位用的销，能够进行各个构件彼此的对位。通过该方法，能够容易地进行对位。

例如，在准备工序中，针对中央构件和侧方构件，在作为固定构件的螺栓的贯通孔彼此之间形成对位孔。对位孔形成为在组装于加速空腔时中央构件的对位孔与侧方构件的对位孔连通。优选的是，对位孔形成于多个部位。在组装工序中，通过将与对位孔紧密接触的销插入中央构件的对位孔和侧方构件的对位孔，能够容易地进行中央构件和侧方构件的对位。

在本实施方式中，使用贯通中央构件、第1侧方构件以及第2侧方构件的螺栓来固定这些构成构件，但不限于该方式，能够使用任意的固定构件来固定中央构件和侧方构件。例如，在中央构件形成贯通孔或盲孔，该贯通孔或盲孔形成有螺纹槽。通过从第1侧方构件的贯通孔的外侧插入螺栓，能够将第1侧方构件固定于中央构件。另外，通过从第2侧方构件的贯通孔的外侧插入螺栓，能够将第2侧方构件固定于中央构件。这样，也可以将各个侧方构件相互独立地固定于中央构件。通过该方法，能够更容易地进行各个构件彼此的对位以及构件彼此的固定。

在本实施方式的组装方法中，能够容易地制造沿着加速轴的轴向长度较长的四极型加速器。例如，在通过钎焊制造轴向长度长的四极型加速器的情况下，必须将加速空腔配置于高温炉的内部。因此，需要大型的高温炉。然而，在本实施方式中，通过将中央构件和侧方构件分别一体地形成，能够容易地制造在加速轴的方向上较长的加速器。

另外，在本实施方式中，构成加速空腔的筒状部的构件和电极一体地形成。在加速空腔的组装方法中，考虑在相互独立地制造筒状部和各个电极之后，利用螺栓等将电极固定于筒状部的方法。然而，在该方法中，部件个数变多，构成构件彼此的对位变得困难。与此相对，如本实施方式那样，通过采用各个电极与构成筒状部的构件一体地形成的构成构件，能够容易地进行对位。另外，由于筒状部与电极的位置关系保持机械加工时的精度，因此尺寸精度变高，能够提供电性能优异的四极型加速器。

另外，根据上述实施方式，由于设有切削面CS11～CS16、切削面CS21～CS26、切削面CS31～CS36以及切削面CS41～CS46，因此在初始状态下谐振频率比供给至四极型加速器的高频电力的频率高。然后，通过逐渐切削切削面CS11～CS16、切削面CS21～CS26、切削面CS31～CS36以及切削面CS41～CS46，截面SC1(图7)的截面积、第2截面SC2(图7)的截面积、第3截面SC3(图7)的截面积以及第4截面SC4(图7)的截面积逐渐增大。

若截面SC1的截面积、第2截面SC2的截面积、第3截面SC3的截面积及第4截面SC4的截面积逐渐变大，则四极型加速器内的谐振频率也逐渐降低。即，能够使设定得比目标值高的谐振频率逐渐接近该目标值。因此，不使用如图13和图14所示的调谐器，就能够将高频加速器内的谐振频率调整为所期望的频率。

另外，根据上述的实施方式，事先运算24个部位的切削面的各切削量(图8的步骤S2)，因此能够将1次的切削量设定为比较大的值(1mm～4mm(毫米))。其结果，能够减少图8的步骤S3中的切削次数，制作成本也大幅降低。

另外，根据上述的实施方式，切削面CS1、切削面CS2、切削面CS3以及切削面CS4均被分割为6段。因此，能够针对每段运算切削量，能够针对每段实施调谐工序中的切削加工。

<2.变形例>

本发明的四极型加速器并不限定于上述的实施方式，能够在权利要求书所记载的范围内进行各种变形、改良。

例如，上述实施方式中的四极型加速器能够使导电性构件介于中央构件11与第1侧方构件12接触的区域和中央构件11与第2侧方构件13接触的区域。具体而言，能够配置金属制的密封构件来代替作为真空密封构件的橡胶制的O型密封圈。或者，也能够在配置真空密封构件的凹部的基础上，在中央构件和侧方构件中的至少一者的接触面追加形成凹部，在该凹部配置金属线等导电性构件。

另外，中央构件11和侧方构件12、13经由导电性构件固定，由此能够提高中央构件11与各侧方构件12、13之间的导电性。或者，能够确保所期望的电气性能。

另外，四极型加速器通过运转而因电阻而温度上升。在温度大幅上升的情况下，O型密封圈有可能破损。在这样的情况下，通过采用金属制的密封构件，能够避免密封构件的破损。例如，金属制的真空密封构件适合于连续地进行运转的四极型加速器。另外，高频加速器也可以具备用于冷却加速空腔的冷却装置。例如，也可以在电极内部、侧方构件的表面配置用于使冷却水流动的冷却管。

另外，上述实施方式中的四极型加速器形成为筒状部的截面形状大致为正八边形，但并不限定于该方式，能够采用能够实现作为四极型加速器的恰当的电气性能的任意的形状。例如，筒状部能够形成为截面形状为圆形或任意的多边形。

另外，在上述的实施方式中，由铝形成中央构件和侧方构件，但不限于该方式，能够由任意的材料形成中央构件以及侧方构件。例如，在准备工序中，能够由铜的实心材料形成构成构件。或者，也可以采用在由任意材料形成的构件的表面实施了镀铜的构成构件。

另外，在上述的实施方式中，例示了通过NMinimize函数运算24个部位的切削量CL1、CL2、…、CL24，并基于运算出的切削量CL1、CL2、…、CL24切削各切削面的情况，但并不限定于此。

例如，也可以不运算切削量，而将1次切削量设定为微小的值(0.3mm～0.5mm(毫米))，按照所设定的微小的切削量反复进行切削，由此对谐振频率进行调谐。

根据上述的变形例，1次的切削量比上述的实施方式的切削量(1mm～4mm(毫米))小。因此，虽然与上述实施方式相比切削次数增加，但无需事先运算切削量。

另外，在上述的实施方式中，例示了切削面CS1、切削面CS2、切削面CS3以及切削面CS4分别被分割为6段，对每段运算切削量的情况，但并不限定于此。

例如，也可以不将切削面CS1、切削面CS2、切削面CS3以及切削面CS4分割为多段，而是根据带电粒子在加速轴方向上的距离将切削量作为连续的值进行运算。

另外，在上述的实施方式中，例示了在电场分布全部平坦且不交叉的情况下，判断为电场分布满足了电场强度的完成条件的情况，但并不限定于此。即使电场分布的一部分(例如，图表的两端)交叉，只要电场分布全部大致平坦(偏差为5％以内)，则也可以判断为电场分布满足了电场强度的完成条件。这是因为图表的两端(电场分布的两端)容易受到外部的影响。

另外，在上述的实施方式中，例示了通过切削切削面CS1、切削面CS2、切削面CS3以及切削面CS4来增大(扩大)图7所示的截面SC1、截面SC2、截面SC3以及截面SC4的各截面积的情况，但并不限定于此。例如，也可以不设置切削面CS1、切削面CS2、切削面CS3以及切削面CS4，而将各电极21、22、23、24的根部加工得比通常粗，对变粗的各电极21、22、23、24的根部进行切削，从而增大截面SC1、截面SC2、截面SC3以及截面SC4的各截面积。当然，也可以通过与各电极21、22、23、24的根部一起对切削面CS1、切削面CS2、切削面CS3以及切削面CS4进行切削来增大各截面积。

需要说明的是，在上述的各个图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的四极型加速器适于不使用调谐器而将谐振频率调整为所期望的频率。