JP2000286096A - 高周波加速空胴の制御装置及び電子ビームの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的な接触をすることなく速やかに高周波
加速空胴に供給する高周波の周波数を制御できる高周波
加速空胴の制御装置及び電子ビームの制御方法を提供す
る。 【解決手段】 周波数可変の信号発生装置１４と、信号
発生装置１４の周波数を制御する周波数制御装置１２
と、信号発生装置１４からの高周波を増幅する高周波増
幅器１７と、信号発生装置１４と高周波加速空胴３０の
同調を制御する制御回路１６とを具備した構成とした。
この場合、高周波加速空胴の制御装置１０の実用性の観
点からは、高周波増幅器１７を保護するサーキュレータ
ー１８を取り付けるようにすることが望ましい。また、
電子ビームの制御方法では、入射モード時には、周波数
制御装置１２により信号発生装置１４の周波数を、高周
波加速空胴３０の共振周波数よりも大きく設定してお
き、加速モード時には、周波数制御装置１２により信号
発生装置１４で発生する高周波を、高周波加速空胴３０
の共振周波数に所望のペースで近づけて行くようにすれ
ばよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームを閉軌
道内に所望のエネルギーで蓄積し、主としてシンクロト
ロン放射光を発生させることを目的とした小型の電子蓄
積リングに係り、特に、その電子蓄積リングに用いる高
周波加速空胴の制御装置の改良及び入射時及び加速時の
電子ビームの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子やイオン等の荷電粒子は、一様磁場
中を進行すると、進行方向に垂直なローレンツ力の作用
により円形軌道（一般には螺旋軌道）を描く。

【０００３】従って、垂直方向に一様磁場を発生する偏
向電磁石で、一定の運動エネルギーを有する荷電粒子に
所望の曲率半径の円弧軌道を描かせてその進行方向を所
望の角度で曲げてやり、かつ、この偏向電磁石を複数個
適切な位置に配置することにより荷電粒子を水平面内の
閉軌道上を周回させるようにすることができる。

【０００４】即ち、原理的には偏向電磁石だけで電子
を、真空に保たれたビームダクト内の閉軌道内に所望の
エネルギーで蓄積できることになるが、実際に供用され
ている電子蓄積リングでは、他の複数の装置が必要にな
る。そこで、図３を用いて、電子蓄積リングの主要構成
を簡単に説明する。

【０００５】図３に電子蓄積リングの一例として、レー
ストラック型の電子蓄積リング１００の平面図を示す。
このタイプの電子蓄積リング１００では、図３に示すよ
うに１８０度偏向型の偏向電磁石９０Ａ、９０Ｂを対向
配置して、図示しない真空ポンプにより高真空（〜１×
１０^-9Ｔｏｒｒ）に保たれたレーストラック型のビーム
ダクト８０内の周回軌道に電子ビームを蓄積する。

【０００６】図３において、２０は、電子蓄積リング１
００に一定のエネルギーの電子ビームを供給するための
入射器である。相対性理論によれば、粒子の運動エネル
ギーが増大すると、それに伴って質量が増大するので、
蓄積電子が磁場中で曲がりにくくなる。そこで一定の設
計軌道に電子ビームを閉じこめるために、一般に、図３
に示すものに限らず電子蓄積リングでは、電子ビームの
エネルギーに連動して偏向電磁石の磁場強度を調節して
いる。従って、図３に示す偏向電磁石９０Ａ、９０Ｂの
磁場強度を小さくすることにより、理論的にはいかなる
低エネルギーの電子も蓄積できるはずである。しかし、
電子のエネルギーが極端に小さいと、ビーム軌道が不安
定になり、安定して電子ビームを蓄積できなくなるとい
う問題がある。

【０００７】そこで、この入射器２０により電子を一定
のエネルギー、例えば図３に示すタイプのものでは、１
５０MeVまで加速して電子蓄積リング１００に入射させ
るようにしている。なお、図３において、２２は、入射
器２０から所定の角度で電子蓄積リング１００に提供さ
れた電子ビームをスムーズに周回閉軌道に入射させるた
めに、電子ビームの方向を転換するためのセプタム電磁
石である。

【０００８】また、図３において、７０Ａ、７０Ｂは、
四重極電磁石で、詳細な説明は省略するが、光学上の集
光レンズが光を集光するのと同様に、電子ビームを集束
する役割を担うものである。これらの四重極電磁石７０
Ａ、７０Ｂにより電子ビームはビームダクト８０内で高
真空に保たれた閉軌道内から発散することなく、安定な
状態で電子蓄積リング１００に蓄積されることになる。

【０００９】一方、電子やイオン等の荷電粒子は加速作
用を受けると制動放射の形で電磁波を放出するという性
質を有している。従って、電子が偏向電磁石９０Ａ、９
０Ｂで曲げられると接線方向にシンクロトロン放射光
（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ Ｒａｄｉａｔｕｉｏ：以下
簡単に「ＳＲ」という場合がある。）といわれる電磁波
を放出して、そのエネルギーが減衰してしまうので、こ
のエネルギーロスを常時補完してやらなければ、電子ビ
ームを所望のエネルギーで安定して蓄積できないという
問題がある。また、蓄積した電子ビームのエネルギーを
増大して、より高エネルギーで電子を蓄積し、多様な利
用用途に対応しなければならない場合もある。

【００１０】このように、蓄積した電子ビームにエネル
ギーを供給するのが、図３に示す高周波加速空胴３０で
ある。高周波加速空胴３０とは、高周波電力を投入し、
電子が高周波加速空胴３０の加速ギャップに差し掛かっ
た際に、丁度加速されるように高周波加速空胴３０に発
生する高周波電圧の位相と電子の位置とをうまく同期さ
せて、蓄積電子にエネルギーを供給するようにした装置
である。

【００１１】電子が電子蓄積リング１００内の閉軌道を
１周する間に、高周波加速空胴３０に供給される高周波
電圧が何回振動するか、その回数のことをハーモニック
ナンバーという。このハーモニックナンバーが整数とな
るように、閉軌道の長さと高周波加速空胴３０にかける
高周波の周波数を調節することにより、電子が高周波加
速空胴３０を通過する毎にエネルギーを供給できるよう
に工夫できる。これにより、電子のエネルギーのロスを
補完したり、電子を入射後、所望のエネルギーにまで電
子を加速することが可能となる。

【００１２】また、図３において、５０はパータベータ
ー電磁石（またはキッカー電磁石）といわれるものであ
る。蓄積電子は、電子蓄積リング１００に入射された際
に既にある一定の広がりを持つので、全電子が設計され
た閉軌道上を周回するのではなく、その設計軌道を中心
に電子蓄積リング１００の閉軌道を１周する間に、閉軌
道を中心として微小振動をする。この微小振動のことを
ベータトロン振動といい、電子が閉軌道を１周する間に
振動する回数のことをベータトロン振動数又はベータト
ロンチューン、或いは単にチューンという。

【００１３】このベータトロン振動のために、入射後、
電子に何の工夫も施さなければ、電子ビームは閉軌道を
複数回周回した後に、入射されたセプタム電磁石２２の
位置に戻り、セプタム電磁石２２と衝突して、安定な設
計軌道で蓄積される前に消滅してしまう。そこで、パー
ターベーター電磁石５０にパルス電流を流し、瞬間的に
励磁させて、パルスの立ち下がりを使って、入射軌道と
いわれる入射時のみ変形された軌道を形成して電子ビー
ムの入射を行う。これにより、電子は入射後もセプタム
電磁石２２と衝突することなく、設計された閉軌道を安
定して周回するようになる。

【００１４】以上の構成で、図３に示す電子蓄積リング
１００による電子ビームの蓄積方法について総括的に説
明する。入射器２０により、所望のエネルギーにまで加
速された電子ビームは、セプタム電磁石２２により電子
蓄積リング１００の閉軌道に対してスムーズに入射させ
られる。

【００１５】その後、上述したように、パーターベータ
ー電磁石５０により一時的に偏向を受けて、偏向電磁石
９０Ａ、９０Ｂ及び四重極電磁石７０Ａ、７０Ｂにより
設計された閉軌道内に安定して蓄積される。また、高周
波加速空胴３０により、蓄積電子ビームのエネルギーロ
スを補充し、一定のエネルギーで蓄積したり、或いは、
加速して所望のエネルギーで蓄積するようにする。

【００１６】ところで、上述したように、電子蓄積リン
グでは、偏向電磁石において電子がシンクロトロン放射
光（ＳＲ）を放出してエネルギーをロスしてしまい、こ
のことが蓄積できる電子ビームのエネルギーの上限を画
定する一つの原因になっていた。このＳＲによるエネル
ギーロスを小さくし、蓄積できる電子ビームのエネルギ
ーを増大させるために、偏向電磁石の曲率半径を大きく
し、巨大化した電子蓄積リングが開発されている。

【００１７】一方、ＳＲは、一定の水平面内に放出され
る極めて高輝度、高指向性の連続スペクトルの白色光で
あり、このＳＲを積極的に光源として利用しようとする
電子蓄積リングが開発されている。図３に示す電子蓄積
リング１００は、主としてＳＲ用光源として開発された
典型的なものである。蓄積する電子ビームの電流が大き
く、強磁場で偏向電磁石の曲率半径を小さくして、ＳＲ
の臨界波長をＸ線領域まで短くし、特に、Ｘ線リソグラ
フィー用の小型光源として使用されることを目的として
いる。

【００１８】次に、図３乃至図５を用いて、高周波加速
空胴及び高周波加速空胴に供給される高周波の周波数を
制御する高周波加速空胴の制御装置の構成及び電子ビー
ムを入射する際の電子ビームの制御方法について補足説
明をする。

【００１９】図４は、図３の電子蓄積リング１００に用
いている高周波加速空胴３０の高周波加速空胴の制御装
置４０の概略構成を示すブロック図である。

【００２０】図４に示すように、従来の高周波加速空胴
の制御装置４０は、所望の周波数の高周波を発生させる
信号発生装置３２とこの高周波のパワーを増幅する高周
波増幅器３６、高周波増幅器３６を保護するサーキュレ
ーター３８を備えている。

【００２１】また、高周波加速空胴３０は、高周波の位
相と電子の位置とをうまく同調させて、電子にエネルギ
ーを供給する装置であることは上述したが、蓄積する電
子の電流量により高周波加速空胴３０の共振周波数が微
妙に変化してしまう。従って、図４に示す制御回路３４
により、信号発生装置３２と高周波加速空胴３０との同
調を制御するようにしている。

【００２２】ところで、電子の蓄積エネルギーが数GeV
（＝数１０００MeV）クラスの大型電子蓄積リングで
は、通常は、電子シンクロトロンを入射器として、蓄積
エネルギーと等しいエネルギーで入射するフル・エネル
ギー入射が行われる。この場合、高周波加速空胴は主と
して電子がＳＲとして偏向電磁石部で失われるエネルギ
ーのロスを補充するだけのエネルギーを供給すればよ
い。

【００２３】一方、図３に示すような小型の電子蓄積リ
ング１００においては、入射エネルギーが１５０MeV
で、蓄積エネルギーが７００MeVというような場合で
は、入射器２０により所望の電流量になるまで電子を入
射し続け、この入射モードが終了してから、所望のエネ
ルギーになるまで加速し続ける電子ビームの制御方法が
採られている。

【００２４】このような電子ビームの制御方法では、入
射モードにおいて、高周波加速空胴３０の加速ギャップ
の電圧が高すぎると、高周波加速空胴３０と同期してい
る同期電子を中心にして前後に電子群（バンチ）が振動
するシンクロトロン振動の振幅が大きくなり、パーター
ベーター電磁石５０を励磁したときに過大なシンクロト
ロン振動が励起されて、電子が消滅してしまうという問
題が発生する。この対策として、電子の入射モードで
は、高周波加速空胴３０の加速ギャップの電圧を低く調
整するようにする方法が考えられる。

【００２５】しかし、図３に示す電子蓄積リング１００
のような大電流蓄積型の電子蓄積リングでは、高周波加
速空胴３０の共振周波数と、信号発生装置３２から供給
される高周波の周波数を同調させた状態で、高周波加速
空胴３０に供給するパワーを少なくして加速ギャップの
電圧を小さくすると、電子が高周波加速空胴３０内に励
起する電場が相対的に大きくなり、この励起された電場
の影響により、安定した加速ができなくなり、蓄積され
た電子ビームが不安定になってしまうという問題が新た
に発生する。

【００２６】この対策として、従来より、電子が高周波
加速空胴３０に励起する電場の影響を相対的に小さくし
ておくために、高周波加速空胴３０に供給するパワーを
下げずに、高周波加速空胴３０の共振周波数を、信号発
生装置３２から供給される高周波よりも小さく設定して
おく手段が採られている。

【００２７】この従来の電子ビームを制御する方法につ
いて図５及び図６を用いて具体的に説明する。図５は、
高周波加速空胴３０を電子ビームを蓄積するビームダク
ト８０に取り付けた状態を示す縦断側面図である。ま
た、図６は、図５でＡで示した部分の拡大縦断側面図で
ある。

【００２８】図５に示すように、高周波加速空胴３０
は、増幅された高周波が供給されるカプラー４６と、高
周波加速空胴３０の共振周波数を調整するチューナー４
２、このチューナー４２と、図６に示すように、高周波
加速空胴３０の側壁とを電気的に接続させるため、高周
波加速空胴３０の側壁に取り付けられたコンタクトフィ
ンガー４４を備えた構成である。なお、同図において、
４１は高周波加速空胴３０の側壁に設けられたチューナ
ーポート、４５はカプラーポート、ＢＬは蓄積電子のビ
ームラインで、電子ビームは高真空に保たれたビームダ
クト８０内及び高周波加速空胴３０内を矢印方向に進行
する。

【００２９】以上の構成で、先ず、高周波加速空胴３０
は、カプラー４６を介して所定の周波数の高周波が供給
されてくるが、チューナー４２を、コンタクトフィンガ
ー４４を介して高周波加速空胴３０の側壁と電気的に接
触した状態でリモートコントロールにより上下方向に移
動させる（移動距離は概ね２ｃｍ程度）。

【００３０】このようにすると、高周波加速空胴３０の
インダクタンスを変化させることになり、共振周波数を
わざと変えて、上述したように、電子ビームの入射モー
ドにおいては、高周波加速空胴３０に供給するパワーを
下げずに、高周波加速空胴３０の共振周波数を、信号発
生装置３２から供給される高周波よりも小さく設定して
おき、電子が安定に蓄積できるように工夫されている。

【００３１】一方、入射モードが完了し、蓄積電子の加
速モードに移行すると、今度はチューナー４２を徐々に
移動させて、カプラー４６から供給される高周波と高周
波加速空胴３０の共振周波数とが同調するようにする
と、安定した状態で電子を所望の蓄積エネルギーまで加
速することができるようになる。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の高周波加速空胴の制御装置を用いて高周波加速空胴
の共振周波数を調整する方法では、高周波加速空胴に取
り付けたチューナーをコンタクトフィンガーを介して高
周波加速空胴の側壁と電気的に接触させながら機械的に
操作させていたために、以下のような問題があった。

【００３３】（１）チューナーを動かしたときに高周波
加速空胴及びビームダクト内の真空が悪化する。 （２）高周波加速空胴の側壁に取り付けたコンタクトフ
ィンガーと電気的に接触させながらチューナーを動かす
ので、チューナー及び周辺機器が機械的な損傷を起こし
やすい。 （３）チューナーをリモートコントロールで所定距離
（〜２ｃｍ）機械的に動かすので時間がかかり、速やか
な加速モードの完了が困難である。

【００３４】特に、ビームダクト内の真空が悪化する
と、ビームダクト内に発生するイオンの量が増大し、電
子ビームのビーム径が膨れ上がってビームクオリティが
悪くなったり、ビームがロスしたりしてしまう。

【００３５】また、電子ビームは上述したように、設計
軌道を中心としてベータトロン振動をしている。このベ
ータトロンチューンは、通常は、ベータトロン振動の振
幅が徐々に増幅する現象、いわゆるレゾナンス（共鳴）
によるビームロスが起きない数値が選定され、その条件
下で電子蓄積リングを運転するようにされている。しか
し、真空が悪化すると、発生したイオンの影響でベータ
トロンチューンがレゾナンス条件になり、ビームをロス
してしまう場合がある。

【００３６】更に、真空が悪化してしまうと、高周波加
速空胴内で放電が発生するという問題も生じてくる。ま
た、加速モードに時間がかかると、電子蓄積リングの実
使用時間が短くなってしまう。

【００３７】本発明は、上記課題（問題点）を解決し、
機械的な接触をすることなく速やかに高周波加速空胴に
供給する高周波の周波数を制御できる高周波加速空胴の
制御装置及び電子ビームの制御方法を提供することを目
的とする。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波加速空胴
の制御装置は、請求項１に記載のものでは、１又は２以
上の偏向電磁石を備え、電子（陽電子を含む）ビームを
閉軌道内に所望のエネルギーで蓄積するようにした電子
蓄積リングにおける高周波加速空胴の制御装置におい
て、周波数可変の信号発生装置と、前記信号発生装置の
周波数を制御する周波数制御装置と、前記信号発生装置
からの高周波を増幅する高周波増幅器と、前記信号発生
装置と高周波加速空胴の同調を制御する制御回路とを具
備した構成とした。このように構成すると、電気的な操
作で高周波加速空胴への供給電力や供給する周波数を制
御できるので、機械的な接触による真空の悪化や、チュ
ーナー及び周辺機器が機械的な損傷を受ける事態を防止
することができる。更に、高周波加速空胴に供給する高
周波の周波数を電気的な方法により制御できるので、電
子ビームの迅速な入射、加速が可能となり、電子蓄積リ
ングの実使用時間を長くすることができる。

【００３９】また、高周波加速空胴の制御装置の実用性
の観点からは、請求項２に記載したように、高周波増幅
器を保護するサーキュレーターを取り付けるようにする
ことが望ましい。

【００４０】請求項３に記載の電子ビームの制御方法で
は、請求項１又は２に記載の高周波加速空胴の制御装置
を備えた電子蓄積リングにおいて、入射器から電子を前
記電子蓄積リングに入射する入射モード時には、上記周
波数制御装置により上記信号発生装置の周波数を、前記
高周波加速空胴の共振周波数よりも大きく設定してお
き、前記高周波加速空胴により蓄積電子を加速する加速
モード時には、前記周波数制御装置により信号発生装置
で発生する高周波を、前記高周波加速空胴の共振周波数
に所望のペースで近づけて行き、加速モード終了後は前
記信号発生装置で発生する高周波と高周波加速空胴の共
振周波数とを同調させるようにした。このようにする
と、電子ビームの入射時及び加速時において、機械的な
接触による真空の悪化や、チューナー及び周辺機器が機
械的な損傷を受ける事態を防止することができると共
に、電子ビームの迅速な入射、加速が可能となり、電子
蓄積リングの実使用時間を長くすることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】本発明の高周波加速空胴の制御装
置（以下簡単のために「制御装置」とのみいう場合があ
る。）及び電子ビームの入射時及び加速時における電子
ビームの制御方法について、図１及び図２を用い、図３
を参照して説明する。図１は、本発明の高周波加速空胴
の制御装置の構成を示すブロック図である。また、図２
は、本発明の高周波加速空胴の制御装置を用いて、電子
ビームを制御する方法を示すフローチャートである。

【００４２】図１に示すように、本発明の高周波加速空
胴の制御装置１０は、周波数可変の信号発生装置１４
と、この信号発生装置１４の周波数を制御する周波数制
御装置１２と、信号発生装置１４からの高周波を増幅す
る高周波増幅器１７と、この高周波増幅器１７を保護す
るサーキュレーター１８と、信号発生装置１２と高周波
加速空胴３０の同調を制御する制御回路１６とを具備し
た構成である。

【００４３】従って、本発明の高周波加速空胴の制御装
置１０は、図４に示した従来の高周波加速空胴の制御装
置４０と比較して、信号発生装置１４を周波数可変型に
し、また、この信号発生装置１４の周波数を制御する周
波数制御装置１２を付加した点に構成上の特徴がある。

【００４４】以上の構成において、本発明の高周波加速
空胴の制御装置１０の一実施の形態と、この制御装置１
０を用いて、図３に示す入射器２０により電子蓄積リン
グ１００に電子を入射する際（入射モード）における電
子ビームの制御方法及び電子入射モードが完了し、電子
蓄積リング１００に蓄積した電子ビームを所望のエネル
ギーまで加速する際（加速モード）における電子ビーム
の制御方法について、図２を用い、図１及び図３を参照
して説明する。

【００４５】先ず、本発明の高周波加速空胴の制御装置
１０を用いている高周波加速空胴３０を備えた電子蓄積
リング１００に、従来通り、マイクロトロン等の入射器
により所望の入射エネルギー（例えば１５０MeV）まで
加速して電子ビームを入射させる入射モードを開始す
る。

【００４６】一方で、本発明の制御装置１０では、図２
のＳＴ１に示すように、図１の高周波加速空胴３０の制
御を開始し、ＳＴ２において、周波数制御装置１２が、
現在、電子ビームの入射モードであるか否かの判断を行
う。

【００４７】ＳＴ２において、電子ビームの入射モード
であると判断した場合は、ＳＴ３に進んで信号発生装置
１４が発生する高周波の周波数を所定の入射モードの周
波数に設定する。例えば、本発明の制御装置１０を用い
る高周波加速空胴３０の共振周波数を１９１ＭＨｚとし
た場合では、信号発生装置１４が発生する高周波の周波
数の設定値は、０．１％程度高い値となるように、周波
数制御装置１２で信号発生装置１４を制御する。

【００４８】このように、電子ビームの入射モードにお
いて、高周波加速空胴３０に供給される高周波の周波数
を高周波加速空胴３０の共振周波数と意図的にずらし、
電気的な操作により、高周波加速空胴３０の共振周波数
が供給される高周波の周波数よりも小さい状態とするこ
とにより、従来行っていた機械的な操作をすることな
く、安定した電子ビームの入射をすることができる。

【００４９】なお、図示による説明は省略するが、入射
モードにおいても、安定した電子ビームの入射を行う最
適値は、高周波増幅器１７の特性、高周波加速空胴３０
の特性、蓄積した電子ビームの電流量の影響を受けるた
めに変化する場合がある。この最適値を計算すること
は、周波数制御装置１２に内蔵したマイクロコンピュー
タ等の計算機能（図示せず）が行い、ＳＴ４において入
射モードが終了したと判断するまで、信号発生装置１４
が発生する高周波の周波数を最適値に制御している。

【００５０】次に、ＳＴ２において、周波数制御装置１
２が入射モードではないと判断した場合、或いは、周波
数制御装置１２がＳＴ４において入射モードが終了した
と判断した場合は、ＳＴ５に進んで、電子蓄積リング１
００に蓄積した電子ビームの加速モードであるか否かの
判断を行う。

【００５１】ＳＴ５において、周波数制御装置１２が、
加速モードであると判断した場合は、ＳＴ６に進んで、
信号発生装置１４が発生する高周波の周波数を、所望の
ペースで、高周波加速空胴３０の共振周波数に徐々に近
づけて行く（ＳＴ６）。この周波数を近づけるペース
は、電子ビームの蓄積電流量や高周波増幅器１７、高周
波加速空胴３０の特性によって異なるので、周波数制御
装置１２に内蔵したマイクロコンピュータ等の計算機能
が記憶している特性曲線に基づいて制御する。

【００５２】加速モードでは、蓄積電子は高周波加速空
胴３０を通過する度にエネルギーを付与され、所望のエ
ネルギー（例えば７００MeV）まで加速される。電子ビ
ームが所望のエネルギーにまで加速されることにより、
加速モードは終了するが、このときまでには、高周波加
速空胴３０に供給される高周波の周波数は高周波加速空
胴３０の共振周波数と概ね一致するように制御されてい
る。

【００５３】ＳＴ５において、周波数制御装置１２が加
速モードではないと判断した場合、或いは、ＳＴ７にお
いて、加速モードが終了したと判断した場合に、周波数
制御装置１２による信号発生装置１４の制御が終了し
（ＳＴ８）、また、本発明の電子ビームの入射時及び加
速時における電子ビームの制御方法が終了する。入射モ
ード、及び加速モードが完了し、電子ビームの蓄積時で
は、高周波加速空胴３０に供給される高周波の周波数と
高周波加速空胴３０の共振周波数の同調は主として図１
に示す制御回路１６によって行われる。

【００５４】以上のように、図４に示す従来の高周波加
速空胴の制御装置４０のように、高周波加速空胴３０に
設けたチューナー４２を動かすことなく、安定した電子
ビームの入射及び加速が、本発明の高周波加速空胴の制
御装置１０により制御できるようになるために、上述し
たような従来装置の課題を解決できる。

【００５５】即ち、高周波加速空胴３０及びビームダク
ト８０内の真空が悪化しないので、ビームダクト８０内
に発生するイオンの影響による、電子ビームのビーム径
が膨れ上がってビームクオリティが悪くなったり、ビー
ムがロスしたりしてしまう事態を防止できる。また、チ
ューンが発生したイオンの影響で不安定化し、ビームを
ロスしてしまう事態も防止できる。更に、真空悪化に伴
う高周波加速空胴３０内の放電を防ぐことができる。

【００５６】また、機械的な操作をする必要がないの
で、チューナー４２及び周辺機器が機械的な損傷を起こ
すことがない。その上、加速モードの完了が速やかに行
えるので、電子蓄積リング１００の実使用時間を長くす
ることができる。

【００５７】本発明の高周波加速空胴の制御装置は上記
実施の形態に限定されず種々の変更が可能である。例え
ば、本発明の制御装置で制御する高周波加速空胴として
は、従来と同様にチューナーを取り付けたままのもので
説明したが、これは、電子蓄積リング１００の運転状況
によってはチューナーを動かすことによる蓄積電子ビー
ムの制御の可能性を残存させることを目的としたもので
あり、チューナーを備えていない高周波加速空胴を制御
する場合でも本発明が適用されるのは勿論のことであ
る。

【００５８】また、上記実施の形態では、入射エネルギ
ー、蓄積エネルギー、高周波加速空胴の共振周波数につ
いて具体的な数値を示して説明したが、本発明がこれら
の実施状況に限定するものではないことは明らかであ
る。図１に示すように、サーキュレーター１８は必ずし
も本発明の構成要件ではないが、実用性の観点からは、
高周波増幅器を保護する目的で取り付けるようにするこ
とが望ましい。

【００５９】

【発明の効果】（１）本発明の高周波加速空胴の制御装
置は、請求項１に記載したように構成したために、電気
的な操作で高周波加速空胴への供給電力や供給する周波
数を制御できるので、機械的な接触による真空の悪化
や、チューナー及び周辺機器が機械的な損傷を受ける事
態を防止することができる。 （２）更に、高周波加速空胴に供給する高周波の周波数
を電気的な方法により制御できるので、電子ビームの迅
速な入射、加速が可能となり、電子蓄積リングの実使用
時間を長くすることができる。

【００６０】（３）また、高周波加速空胴の制御装置の
実用性の観点からは、請求項２に記載したように、高周
波増幅器を保護するサーキュレータを取り付けるように
することが望ましい。

【００６１】（４）本発明の電子ビームの制御方法で
は、電子ビームの入射時及び加速時において、機械的な
接触による真空の悪化や、チューナー及び周辺機器が機
械的な損傷を受ける事態を防止することができると共
に、電子ビームの迅速な入射、加速が可能となり、電子
蓄積リングの実使用時間を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高周波加速空胴の制御装置の一実施の
形態を示すブロック図である。

【図２】本発明の高周波加速空胴の制御装置の基本動作
及び電子ビームの制御方法を説明するためのフローチャ
ートである。

【図３】高周波加速空胴を取り付けた電子蓄積リングの
主要構成を示す平面図である。

【図４】従来の高周波加速空胴の制御装置の構成を示す
ブロック図である。

【図５】従来の高周波加速空胴の構造を示す縦断側面図
である。

【図６】従来の高周波加速空胴の一部縦断拡大側面図で
ある。

【符号の説明】

１０：高周波加速空胴の制御装置 １２：周波数制御装置 １４：信号発生装置 １６：制御回路 １７：高周波増幅器 １８：サーキュレーター ３０：高周波加速空胴 ９０Ａ、９０Ｂ：偏向電磁石 １００：電子蓄積リング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １又は２以上の偏向電磁石を備え、電子
   （陽電子を含む）ビームを閉軌道内に所望のエネルギー
   で蓄積するようにした電子蓄積リングにおける高周波加
   速空胴の制御装置において、 周波数可変の信号発生装置と、 前記信号発生装置の周波数を制御する周波数制御装置
   と、 前記信号発生装置からの高周波を増幅する高周波増幅器
   と、 前記信号発生装置と高周波加速空胴の同調を制御する制
   御回路とを具備したことを特徴とする高周波加速空胴の
   制御装置。
2. 【請求項２】 上記高周波加速空胴の制御装置に、上記
   高周波増幅器を保護するサーキュレーターを取り付ける
   ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高周波加
   速空胴の制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の高周波加速空胴
   の制御装置を備えた電子蓄積リングにおいて、 入射器から電子を前記電子蓄積リングに入射する入射モ
   ード時には、上記周波数制御装置により上記信号発生装
   置の周波数を、前記高周波加速空胴の共振周波数よりも
   大きく設定しておき、 前記高周波加速空胴により蓄積電子を加速する加速モー
   ド時には、前記周波数制御装置により信号発生装置で発
   生する高周波を、前記高周波加速空胴の共振周波数に所
   望のペースで近づけて行き、 加速モード終了後は前記信号発生装置で発生する高周波
   と高周波加速空胴の共振周波数とを同調させるようにし
   たことを特徴とする電子ビームの制御方法。