JP2001006899A - Control device of high-frequency acceleration cavity and operation method of synchrotron - Google Patents

Control device of high-frequency acceleration cavity and operation method of synchrotron

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JP2001006899A
JP2001006899A JP11177787A JP17778799A JP2001006899A JP 2001006899 A JP2001006899 A JP 2001006899A JP 11177787 A JP11177787 A JP 11177787A JP 17778799 A JP17778799 A JP 17778799A JP 2001006899 A JP2001006899 A JP 2001006899A
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signal
control
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output
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Japanese (ja)
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Hideaki Nishiuchi
秀晶 西内
Kazuyoshi Saito
一義 齋藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably emit a beam by stopping feedback control at the emission control time of a synchrotron and by outputting a certain frequency having high purity. SOLUTION: In this control device, a phase-locked loop circuit 708 for compensating an output frequency is provided for a frequency correction signal oscillator 702 for outputting a frequency correction signal (fFB) based on the detection signal of a beam position monitor 2, and the changeover of validness/invalidness of feedback control is controlled based on a timing signal 41 for setting a loop gain setting signal 43 of the phase-locked loop circuit 708 to the reference of synchrotron control, so that a stable certain frequency can be output in incoming control and outgoing control. Frequency feedback control based on the detection signal of the beam position monitor 2 is enabled during acceleration control.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【発明の属する技術分野】本発明はイオンシンクロトロ
ンでビームを加速する高周波加速空胴の制御装置に係
り、特に高周波加速空胴に供給する高周波電圧の周波数
フィードバック制御を安定かつ簡素に制御し、ビームの
安定な入射、加速、出射制御に好適な高周波加速空胴の
制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a high-frequency acceleration cavity for accelerating a beam by an ion synchrotron, and more particularly to a stable and simple control of frequency feedback control of a high-frequency voltage supplied to the high-frequency acceleration cavity. The present invention relates to a high-frequency accelerating cavity control device suitable for controlling stable incidence, acceleration, and emission of a beam.

【従来の技術】陽子や重イオンのビームを加速するイオ
ンシンクロトロンの高周波加速系は、高周波加速空胴
(以下、加速空胴)に印加する高周波電圧を制御するこ
とで、一様連続な状態で入射されたビームを集群化し、
集群化したビームを高周波電圧の加速位相または減速位
相に同期制御することで、ビームを加速または減速す
る。この際、ビームをシンクロトロン内で安定に加速す
るためには、加速空胴に印加する高周波電圧の周波数を
偏向電磁石の磁場強度変化と同期して制御する必要があ
る。高周波加速制御系では、高周波電圧の周波数を偏向
磁場強度の変化に同期して制御するため、偏向磁場強度
変化を検出しこの変化量に比例した周波数更新信号(以
下、磁場クロック)を発生する磁場クロック発生装置を
用意し、この磁場クロックに基づいてあらかじめパター
ンデータとして用意しておいた周波数設定データを発振
器に設定する。この発振器から出力される高周波信号を
加速制御時の基準信号とすることで、偏向磁場強度の変
化と同期した制御が可能となる。また、このような周波
数制御の補償機構として、ビーム位置モニタからの検出
信号に基づくフィードバック制御機構を用意している。
このフィードバック制御機構は、ビーム位置モニタの検
出信号に基づいた周波数補正量と磁場クロックにより更
新された基準信号と加算処理することで、フィードバッ
ク制御を実施する。ビーム位置モニタは、シンクロトロ
ンを周回するビームが集群化している場合のみ位置検出
が可能である。そのため、ビーム位置モニタ出力に基づ
くフィードバック制御機構は、ビームを入射し集群化が
完了するまでの間、制御動作を無効としておく必要があ
る。従来技術において、「RF acceleration system at
cooler-synchrotron TARNII,Nuclear Instruments and
Methods in Physics Research A 336(1993) 391-409
」では、高周波電圧の基準信号発振器にアナログ素子
である電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillato
r,VCO)を採用し、シンクロトロンにビームを入射する
際、VCO 出力を外部に別途用意したシンセサイザ出力に
ロックし、ビーム位置モニタによるビーム位置検出が可
能となった時点で、シンセサイザ出力へのロックを解除
している。また「重粒子線がん治療装置建設総合報告
書,放射線医学総合研究所,NIRS-M-109,HIMAC-009,P
34,1995年5月」では、高周波電圧の基準信号発振器に
ディジタルシンセサイザを採用し、フィードバック演算
処理をディジタル信号処理で実施している。
2. Description of the Related Art A high-frequency acceleration system of an ion synchrotron for accelerating a beam of protons or heavy ions is controlled by a high-frequency voltage applied to a high-frequency acceleration cavity (hereinafter referred to as an acceleration cavity) to obtain a uniform and continuous state. To collect the beam incident at
The beam is accelerated or decelerated by controlling the bunched beam in synchronization with the acceleration phase or the deceleration phase of the high-frequency voltage. At this time, in order to stably accelerate the beam in the synchrotron, it is necessary to control the frequency of the high-frequency voltage applied to the acceleration cavity in synchronization with a change in the magnetic field strength of the bending electromagnet. In the high-frequency acceleration control system, the frequency of the high-frequency voltage is controlled in synchronization with the change in the intensity of the deflection magnetic field. Therefore, a magnetic field that detects a change in the intensity of the deflection magnetic field and generates a frequency update signal (hereinafter, a magnetic field clock) proportional to the amount of the change. A clock generator is prepared, and frequency setting data prepared in advance as pattern data is set in the oscillator based on the magnetic field clock. By using the high-frequency signal output from this oscillator as a reference signal at the time of acceleration control, control synchronized with a change in the deflection magnetic field strength can be performed. As a compensation mechanism for such frequency control, a feedback control mechanism based on a detection signal from a beam position monitor is prepared.
This feedback control mechanism performs feedback control by adding a frequency correction amount based on a detection signal of the beam position monitor and a reference signal updated by a magnetic field clock. The beam position monitor can detect the position only when the beams orbiting the synchrotron are clustered. Therefore, it is necessary for the feedback control mechanism based on the output of the beam position monitor to invalidate the control operation until the beam is incident and the grouping is completed. In the prior art, "RF acceleration system at
cooler-synchrotron TARNII, Nuclear Instruments and
Methods in Physics Research A 336 (1993) 391-409
”, Voltage-controlled oscillators (Voltage Controlled Oscillato)
(r, VCO), and when the beam enters the synchrotron, the VCO output is locked to a separately prepared external synthesizer output, and when the beam position can be detected by the beam position monitor, the output to the synthesizer output is The lock has been released. In addition, "Comprehensive Report on Construction of Heavy Ion Beam Therapy System, National Institute of Radiological Sciences, NIRS-M-109, HIMAC-009, P
34, May 1995 ", employs a digital synthesizer as a high-frequency voltage reference signal oscillator, and implements feedback calculation processing by digital signal processing.

【発明が解決しようとする課題】シンクロトロンに入射
したビームを所望のエネルギーまで安定に加速し出射す
るためには、まずビームの入射制御および出射制御にお
いて、高周波電圧の周波数が高純度の一定周波数である
ことが求められる。次に加速制御において、高周波電圧
の周波数が偏向磁場強度の変化に追従して変化する必要
がある。上記従来技術において、高周波電圧の基準信号
発振器にVCO を用いる場合、ビーム入射時の高周波基準
信号の周波数を一定にするため、VCO 出力周波数を外部
シンセサイザ出力にロックしているが、同様に安定した
周波数出力が要求されるビーム出射時には、VCO 出力周
波数をシンセサイザ出力にロックする制御を実施せず、
加速制御時に用いたビーム位置モニタ信号出力に基づく
フィードバック制御を継続している。フィードバック制
御を有効にした状態で出射制御を実施する場合、ビーム
の出射に伴い周回ビーム電流が低下し、ビーム位置モニ
タ出力によるビーム位置検出精度が低くなるため、フィ
ードバック制御による周波数補正精度が低下する。それ
を防ぐためには、ビーム位置モニタ信号処理回路のダイ
ナミックレンジを広く取る必要がある。しかし、イオン
シンクロトロンの高周波加速系に要求される周波数範囲
は、0.5MHz−10MHz と広いため、アナログ処理を必要と
するビーム位置モニタ信号処理回路のダイナミックレン
ジを広く取ることは技術的に難しく、コスト高の要因と
なる。また、ビームを出射する際、加速制御時に集群化
しているビームを一様連続構造に変更すると、出射ビー
ムの運動量分散を低く抑えることが可能である。一方、
集群化していたビームを一様連続構造に変更すると、ビ
ーム位置モニタによる位置検出が不可能となる。そのた
め、周回ビームを安定に一様連続化して出射するために
は、ビーム位置モニタ出力に基づくフィードバック制御
を停止しなければならないが、上記従来技術にそのよう
な機構は用意されていない。よって本発明の目的は、シ
ンクロトロンの入射制御および出射制御において、高純
度の一定周波数出力を可能とすることが目的である。ま
た本発明の目的は、ビーム出射制御時にフィードバック
制御を停止する機構を有することが目的である。
In order to stably accelerate and emit a beam incident on a synchrotron to a desired energy, first, in the beam incidence control and the emission control, the frequency of the high-frequency voltage is set to a high-purity constant frequency. Is required. Next, in the acceleration control, the frequency of the high-frequency voltage needs to change following the change in the deflection magnetic field intensity. In the above prior art, when a VCO is used as a high-frequency voltage reference signal oscillator, the VCO output frequency is locked to the external synthesizer output in order to keep the frequency of the high-frequency reference signal at the time of beam incidence. At the time of beam emission that requires frequency output, control to lock the VCO output frequency to the synthesizer output is not implemented,
Feedback control based on the beam position monitor signal output used during the acceleration control is continued. When the emission control is performed with the feedback control enabled, the circulating beam current decreases with the emission of the beam, and the accuracy of the beam position detection by the output of the beam position monitor decreases, so that the accuracy of the frequency correction by the feedback control decreases. . To prevent this, it is necessary to widen the dynamic range of the beam position monitor signal processing circuit. However, the frequency range required for the high-frequency acceleration system of the ion synchrotron is as wide as 0.5 MHz to 10 MHz, so it is technically difficult to widen the dynamic range of the beam position monitor signal processing circuit that requires analog processing. It becomes a factor of high cost. Further, when the beams are emitted, if the beams that are clustered during the acceleration control are changed to a uniform continuous structure, it is possible to suppress the momentum dispersion of the emitted beams. on the other hand,
If the clustered beam is changed to a uniform continuous structure, position detection by the beam position monitor becomes impossible. Therefore, in order to stably and uniformly emit the circulating beam, feedback control based on the output of the beam position monitor must be stopped. However, such a mechanism is not provided in the above-described related art. Therefore, an object of the present invention is to enable high-purity constant frequency output in the synchrotron incidence control and emission control. Another object of the present invention is to provide a mechanism for stopping feedback control during beam emission control.

【課題を解決するための手段】上記目的は、ビーム位置
モニタ検出信号に基づく周波数補正信号を出力するVCO
等のアナログ発振器に、出力周波数を補償する位相ロッ
クループ回路を用意し、フィードバック制御の有効・無
効切り替えを、位相ロックループ回路のループゲインを
シンクロトロン制御の基準となるタイミング信号に基づ
いて制御することで、入射制御および出射制御で安定な
一定周波数を出力可能とし、かつ、加速制御時はビーム
位置モニタ検出信号に基づいた周波数フィードバック制
御を可能とする。また上記目的は、ビーム位置モニタ検
出信号に基づく周波数補正信号を出力する発振器と、磁
場クロックに基づき設定値を更新する高周波基準信号を
出力する発振器を、一台の直接ディジタル波形発振器
(Direct Digital SynthesizerDDS) で出力可能なディ
ジタル信号処理系装置を用意し、フィードバック制御の
有効・無効切り替えを、シンクロトロン制御の基準とな
るタイミング信号に基づいて制御することで、入射制御
および出射制御で安定な一定周波数を出力可能とし、か
つ、加速制御時はビーム位置モニタ検出信号に基づいた
周波数フィードバック制御を可能とする。
An object of the present invention is to provide a VCO for outputting a frequency correction signal based on a beam position monitor detection signal.
A phase-locked loop circuit for compensating the output frequency is provided in an analog oscillator such as the one described above, and the valid / invalid switching of feedback control is controlled based on a timing signal serving as a reference for synchrotron control of the loop gain of the phase-locked loop circuit. Thus, a stable constant frequency can be output by the incidence control and the emission control, and the frequency feedback control based on the beam position monitor detection signal can be performed during the acceleration control. In addition, the above object is to provide an oscillator that outputs a frequency correction signal based on a beam position monitor detection signal and an oscillator that outputs a high-frequency reference signal that updates a set value based on a magnetic field clock, by using one direct digital waveform oscillator (Direct Digital Synthesizer DDS). ), A digital signal processing system that can output the data is prepared, and the validity / invalidity of feedback control is controlled based on the timing signal that is the reference for synchrotron control, so that a stable constant frequency can be obtained for input control and output control. Can be output, and at the time of acceleration control, frequency feedback control based on the beam position monitor detection signal can be performed.

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を以下の
図面を参照して説明する。 (実施例1)図1に、本発明の第1実施例に係る高周波
加速空胴の制御装置の構成を示す。本実施例では、磁場
クロック31に基づいた周波数を出力する基準信号発生装
置5内の基準信号発振器503に、直接ディジタル波形発
振器 (Direct Digital Synthesizer,DDS) を用い、ビ
ーム位置モニタ2からの検出信号に基づいた補正周波数
を出力する周波数補正信号発振器702にVCO等のアナログ
発振器を用いている。周波数フィードバック制御は、基
準信号発生装置5から出力される偏向磁場強度変化に同
期した高周波基準信号(fD)と、ビーム位置モニタの検
出信号に基づく周波数補正信号(fFB)をミキシング
し、上側波帯を取り出すことで実現する。以下に各発振
器からの信号出力制御について説明する。偏向電磁石1
の磁場強度変化に伴い、磁場強度変化検出素子11の出力
が変化する。この検出素子11の出力変化に伴い、磁場ク
ロック発生装置3から磁場クロック31が出力される。磁
場クロック31は、偏向磁場強度の単位変化量の増減に同
期して出力され、増加・減少を示す二種類のクロックが
ある。ここで発振器に用いるDDSの構成を図7に示す。D
DSは、周波数設定レジスタ511、位相設定レジスタ512、
振幅設定レジスタ513、ルックアップ・テーブル514、振
幅変調器515、D/A変換器516および低域通過フィルタ517
から構成される。ルックアップ・テーブル514にはsin波
またはcos波の振幅−位相情報がディジタル・データで
用意されており、位相設定レジスタ512で振幅−位相情
報の読み込み開始位相を決定し、周波数レジスタで振幅
−位相情報の読み込み間隔を決定する。読み込んだデー
タを振幅設定レジスタ513の設定値で振幅変調した後、D
/A変換し、低域通過フィルタ517で濾波することで所望
の波形を出力する。このDDSに設定する周波数データお
よび位相データは、予めパターンデータメモリ502内に
用意されているパターンデータのメモリアドレスを、パ
ターンデータ設定制御部501に入力される磁場クロック3
1により増減し出力することで、偏向磁場強度変化に同
期した高周波基準信号出力(fD)を出力することができ
る。また、DDSに設定する振幅データは一定値を設定し
ておき、実効的な振幅制御は前置増幅器711で実施す
る。磁場クロック31に基づき出力周波数を変化させるの
は、偏向磁場強度が変化する加速制御時および減速制御
時のみである。そのため、パターンデータ設定制御部50
1には、磁場クロック31の他に、加速制御および減速制
御時のみ磁場クロックの読み込み制御を許可する、磁場
クロック入力ゲート信号42が入力される。この磁場クロ
ック入力ゲート信号42は、シンクロトロン中央制御装置
から出力されるタイミング信号41に基づき、タイミング
・ゲート信号設定装置4で生成される。これらの制御機
構により、基準信号発振器503から、高純度な高周波基
準信号(fD)が出力される。一方、ビーム位置モニタ2
からの検出信号(VR,VL)は、フィードバック信号処理
装置6に入力され、入力信号に基づいた周波数補正電圧
(Vδf)を出力する。この周波数補正電圧(Vδf)は、
低電力高周波信号処理装置7の出力電圧設定部701へ設
定される。周波数補正信号発振器702は、出力周波数を
一定に補償するため、位相ロックループ回路708にて設
定電圧を制御する。位相ロックループ回路708は、出力
電圧設定部701、周波数補正信号発振器702、分配器70
3、参照発振器704、位相検出器705、低域通過フィルタ7
06、ループゲイン設定部707で構成される。フィードバ
ック制御の有効・無効切り替えは、タイミング・ゲイン
設定装置4から出力されるループゲイン設定信号43をル
ープゲイン設定部707に入力することで制御する。この
ループゲイン設定信号43がゼロでない場合、位相ロック
ループ回路708の動作が有効となる。位相ロックループ
回路では、位相検出器705で参照発振器704の出力周波数
(fLOCK) と周波数補正信号発振器702の出力 (fFB) と
の位相差を検出する。ここで、位相検出器705で参照発
振器704の出力と周波数補正信号発振器702の出力間の位
相差を検出するために、周波数補正信号発振器702に
は、フィードバック制御の有効・無効に関わらず、参照
発振器704の出力周波数 (fLOCK) と等しい周波数となる
電圧を予め設定しておく。位相検出器705からの位相差
は、ループ電圧 (VLOCK) として出力され、低域通過フ
ィルタ706を経由し、ループゲイン設定部707でゲイン調
整後、出力電圧設定部701に入力する。フィードバック
制御が無効の場合、出力電圧設定部701にビーム位置モ
ニタ検出信号に基づいた周波数補正電圧 (Vδf) が入力
されていると、位相ロックループ回路の動作により、ル
ープ電圧 (VLOCK) は周波数補正電圧 (Vδf) を打ち消
すような電圧を出力する。これにより、フィードバック
制御無効時における周波数補正信号発振器702の出力周
波数 (fFB) は、参照発振器出力周波数 (fLOCK)と等し
くすることができる。またフィードバック制御を有効と
する場合、タイミング・ゲイン設定装置4からループゲ
イン設定信号43の出力を停止し、位相ロックループ708
の動作を無効とする。これにより、出力電圧設定部701
への設定電圧は周波数補正電圧 (Vδf)となるため、出
力周波数 (fFB) は、fFB=fLOCK+δfとなる。以上の処
理を経て、高周波基準信号(fD)および周波数補正信号
(fFB) が決定する。これら二つの信号をミキサ709でミ
キシングし、二つのミキシング信号の上側波帯を加速空
胴に印加する高周波電圧の周波数(fRF=fD+fFB)とし
て用いる。この際、先に示したとおり、周波数補正信号
(fFB) には参照発振器705の出力周波数が加算してある
ため、高周波基準信号(fD)はミキサ709入力以前に参
照周波数の分だけ差し引いた周波数としておく必要があ
る。ミキサ709出力を高域通過フィルタ710で濾波するこ
とで、二つのミキシング信号の上側波帯を取り出し、前
置増幅器711でタイミング・ゲイン設定装置4から出力
される高周波電圧の振幅設定データ44に基づき増幅す
る。前置増幅器711の出力を電力増幅器7で増幅し、加
速空胴8に印加する。 (実施例2)図2に、本発明の第2実施例に係る高周波
加速空胴の制御装置の構成を示す。本実施例では、図1
に示した高周波基準信号(fD)および周波数補正信号
(δf)の出力に電圧制御発振器(VCO)を用いている。
磁場クロック31は基準信号発生装置5のパターンデータ
設定制御部501に入力される。パターンデータ設定制御
部501は、予めパターンデータメモリ502内に用意されて
いるパターンデータのメモリアドレスを磁場クロック31
の増減に基づき更新し出力する。出力した設定値はD/A
変換器504でアナログ電圧に変換され、VCOを用いた基準
信号発振器503に設定することで、偏向磁場強度変化に
同期した高周波基準信号出力(fD)を出力することがで
きる。フィードバック制御の有効・無効切り替えは、設
定信号処理装置4から出力される磁場クロック入力ゲー
ト信号42とループゲイン設定信号43もしくは位相ロック
ループ回路動作指示信号45の信号で制御する。磁場クロ
ック入力ゲート信号42でパターンデータ設定制御部501
への磁場クロック31の読み込みが停止されている間は、
パターンデータ更新を停止し、基準信号発振器503の出
力周波数は、制御開始時の初期設定周波数、もしくは磁
場クロック入力ゲート信号42が入力される直前の周波数
データをラッチ出力する。また、周波数補正信号を出力
する位相ロックループ回路708に用意したゲート回路712
に位相ロックループ回路動作指示信号45を入力すること
でループ回路を接続し、同時にループゲイン設定部707
にループゲイン設定信号43を入力することで、安定に一
定周波数を出力することが可能となる。なお、周波数補
正信号(fFB)の生成方法および、加速空胴に印加する
高周波電圧の周波数出力方法は、第1実施例と同様であ
る。 (実施例3)図3に、本発明の第3実施例に係る高周波
加速空胴の制御装置の構成を示す。本実施例では、高周
波基準信号(fD)および周波数補正信号(fFB)を一台
の直接ディジタル発振器(DDS)で発生する。ビーム位
置モニタ2の検出信号に基づく周波数補正電圧(Vδf)
は、基準信号発生装置5に用意してあるA/D変換器505に
よりディジタル化され、周波数補正演算部506で補正周
波数データに変換される。基準信号発振器503には、磁
場クロック31に基づき更新される周波数設定データ(f
D)と、周波数補正演算部506の出力結果(fFB)を加算
演算部507で加算処理したものを加速空胴に印加する高
周波電圧の低電力高周波信号(fRB)として設定する。
フィードバック制御の有効・無効切り替えは、設定信号
処理装置から出力される磁場クロック入力ゲート信号42
および周波数補正演算ゲート信号45で制御する。周波数
補正演算ゲート信号45にて磁場クロック31の読み込みが
停止されている間は、周波数補正演算を停止し、基準信
号発振器503の周波数は、制御開始時の初期設定周波
数、もしくはゲート信号が入力される直前の周波数デー
タをラッチ出力することで、安定に一定周波数を出力す
ることが可能となる。 (実施例4)図4に本発明の第4実施例に係る高周波加
速空胴の制御装置の構成を示す。本実施例では、高周波
基準信号(fD)を発生する発振器および周波数補正信号
(fFB)を発生する発振器に一台のVCOを用いている。一
台のVCOで高周波電圧を出力する場合、磁場クロック31
に基づきパターンデータメモリ502内のパターンデータ
を更新し、D/A変換したものを周波数補正電圧設定部701
に設定し、位相ロックループ708内にフィードバック制
御を無効とする周波数に対応した参照発振器704を用意
しなければならない。そのため、本実施例では参照発振
器704を入射制御時の設定周波数(fINJ)と出射制御時
の設定周波数(fEXT)にあわせて二つ用意し、シンクロ
トロン中央制御装置から出力されるタイミング信号41に
基づいた参照発振器選択信号46で、使用する参照発振器
704を切り替える。このような機構を設けることによ
り、入射制御時および出射制御時は、位相ロックループ
回路708で参照発振器704出力周波数にロックした安定し
た周波数が出力可能となり、加速制御時は、周波数フィ
ードバック制御が可能な制御装置を提供できる。 (実施例5)図5に、本発明の第5実施例に係るタイミ
ング信号に対するループゲイン設定信号43および周波数
補正演算ゲート信号45の出力関係を示す。本実施例で
は、シンクロトロン制御の基準となるタイミング信号に
おいて、フィードバック制御を加速制御(加速開始−加
速終了)区間でのみ実施したい場合、上記第1、第2な
いし第4実施例に示す構成では、加速開始タイミング41
aから加速終了タイミング41bの間で、ループゲイン設定
信号43をゼロの設定値で出力する。また第3実施例に示
す構成では、加速開始タイミング41aから加速終了タイ
ミング41bの間で、周波数補正演算ゲート信号45をオン
状態で出力することで所望の制御が可能である。 (実施例6)図6に、本発明の第6実施例に係るタイミ
ング信号に対する振幅設定データ44、ループゲイン設定
信号43および周波数補正演算ゲート信号45の出力関係を
示す。本実施例では、加速終了タイミング信号41bと出
射開始タイミング信号41cの間、前置増幅器711に設定す
る振幅設定データを44aに示すように、断熱的に減少制
御する。それに伴い、上記第1、第2ないし第4実施例
に示す構成では、同時にループゲイン設定信号43をゼロ
以外の設定値で出力する。また第3実施例に示す構成で
は、振幅設定データ44aの断熱減少制御と同時に周波数
補正演算ゲート信号45をオフ状態に出力を更新すること
で所望の制御が可能である。また、出射制御終了後にシ
ンクロトロン内に残留しているビームに対して減速制御
を実施する場合、減速制御開始タイミング41dの前に振
幅設定データを44bに示すように、前置増幅器711に設定
する振幅設定値を断熱的に増加する制御を実施し、残留
ビームを集群化することで減速制御が可能となる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows a configuration of a control device for a high-frequency accelerating cavity according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a direct digital waveform oscillator (Direct Digital Synthesizer, DDS) is used as the reference signal oscillator 503 in the reference signal generator 5 that outputs a frequency based on the magnetic field clock 31, and the detection signal from the beam position monitor 2 is used. An analog oscillator such as a VCO is used as the frequency correction signal oscillator 702 that outputs a correction frequency based on the VCO. The frequency feedback control mixes a high-frequency reference signal (fD) synchronized with a change in the intensity of the deflection magnetic field output from the reference signal generator 5 and a frequency correction signal (fFB) based on a detection signal of the beam position monitor, and It is realized by taking out. The signal output control from each oscillator will be described below. Bending electromagnet 1
With the change in the magnetic field strength, the output of the magnetic field strength change detection element 11 changes. The magnetic field clock 31 is output from the magnetic field clock generator 3 in accordance with the output change of the detection element 11. The magnetic field clock 31 is output in synchronization with the increase / decrease of the unit change amount of the deflection magnetic field strength, and there are two types of clocks indicating increase / decrease. Here, the configuration of the DDS used for the oscillator is shown in FIG. D
DS is the frequency setting register 511, the phase setting register 512,
Amplitude setting register 513, look-up table 514, amplitude modulator 515, D / A converter 516, and low-pass filter 517
Consists of In the look-up table 514, the amplitude-phase information of the sine wave or the cos wave is prepared as digital data, the reading start phase of the amplitude-phase information is determined by the phase setting register 512, and the amplitude-phase information is determined by the frequency register. Determine the information reading interval. After amplitude-modulating the read data with the set value of the amplitude setting register 513, D
The signal is subjected to / A conversion and filtered by a low-pass filter 517 to output a desired waveform. The frequency data and the phase data set in the DDS correspond to the memory addresses of the pattern data prepared in advance in the pattern data memory 502, and the magnetic field clock 3 input to the pattern data setting control unit 501.
By increasing and decreasing the value by 1, the high-frequency reference signal output (fD) synchronized with the deflection magnetic field intensity change can be output. The amplitude data set in the DDS is set to a constant value, and the effective amplitude control is performed by the preamplifier 711. The output frequency is changed based on the magnetic field clock 31 only during acceleration control and deceleration control in which the deflection magnetic field intensity changes. Therefore, the pattern data setting control unit 50
In addition to the magnetic field clock 31, a magnetic field clock input gate signal 42 that permits reading control of the magnetic field clock only during acceleration control and deceleration control is input to 1. The magnetic field clock input gate signal 42 is generated by the timing / gate signal setting device 4 based on the timing signal 41 output from the synchrotron central control device. With these control mechanisms, the reference signal oscillator 503 outputs a high-purity high-frequency reference signal (fD). On the other hand, beam position monitor 2
Are input to the feedback signal processing device 6 and output a frequency correction voltage (Vδf) based on the input signal. This frequency correction voltage (Vδf)
The output voltage setting unit 701 of the low-power high-frequency signal processing device 7 is set. The frequency correction signal oscillator 702 controls the set voltage by the phase lock loop circuit 708 in order to compensate the output frequency constant. The phase lock loop circuit 708 includes an output voltage setting unit 701, a frequency correction signal oscillator 702, and a distributor 70.
3, reference oscillator 704, phase detector 705, low-pass filter 7
06, comprising a loop gain setting unit 707. The valid / invalid switching of the feedback control is controlled by inputting the loop gain setting signal 43 output from the timing / gain setting device 4 to the loop gain setting unit 707. When the loop gain setting signal 43 is not zero, the operation of the phase lock loop circuit 708 becomes effective. In the phase locked loop circuit, the output frequency of the reference oscillator 704 is
The phase difference between (fLOCK) and the output (fFB) of the frequency correction signal oscillator 702 is detected. Here, in order for the phase detector 705 to detect the phase difference between the output of the reference oscillator 704 and the output of the frequency correction signal oscillator 702, the frequency correction signal oscillator 702 includes a reference signal regardless of whether feedback control is enabled or disabled. A voltage having a frequency equal to the output frequency (fLOCK) of the oscillator 704 is set in advance. The phase difference from the phase detector 705 is output as a loop voltage (VLOCK), passes through a low-pass filter 706, is gain-adjusted by a loop gain setting unit 707, and is input to an output voltage setting unit 701. When the feedback control is disabled and the frequency correction voltage (Vδf) based on the beam position monitor detection signal is input to the output voltage setting unit 701, the loop voltage (VLOCK) is corrected by the operation of the phase lock loop circuit. Outputs a voltage that cancels the voltage (Vδf). Thus, the output frequency (fFB) of the frequency correction signal oscillator 702 when the feedback control is invalid can be made equal to the reference oscillator output frequency (fLOCK). When the feedback control is enabled, the output of the loop gain setting signal 43 from the timing / gain setting device 4 is stopped, and the phase lock loop 708 is stopped.
Invalidates the operation of. Thereby, the output voltage setting unit 701
Is set to the frequency correction voltage (Vδf), the output frequency (fFB) is fFB = fLOCK + δf. Through the above processing, the high-frequency reference signal (fD) and the frequency correction signal
(fFB) is determined. These two signals are mixed by the mixer 709, and the upper sidebands of the two mixing signals are used as the frequency (fRF = fD + fFB) of the high-frequency voltage applied to the acceleration cavity. At this time, as described above, the frequency correction signal
Since the output frequency of the reference oscillator 705 is added to (fFB), the high-frequency reference signal (fD) needs to have a frequency subtracted by the reference frequency before input to the mixer 709. By filtering the output of the mixer 709 with the high-pass filter 710, the upper band of the two mixing signals is extracted, and the preamplifier 711 uses the high-frequency voltage amplitude setting data 44 output from the timing / gain setting device 4 based on the amplitude setting data 44. Amplify. The output of the preamplifier 711 is amplified by the power amplifier 7 and applied to the acceleration cavity 8. (Embodiment 2) FIG. 2 shows the configuration of a control device for a high-frequency acceleration cavity according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, FIG.
High frequency reference signal (fD) and frequency correction signal shown in
A voltage controlled oscillator (VCO) is used for the output of (δf).
The magnetic field clock 31 is input to the pattern data setting control unit 501 of the reference signal generator 5. The pattern data setting control unit 501 sets the memory address of the pattern data prepared in the pattern data memory 502 in advance to the magnetic field clock 31.
Update and output based on increase / decrease of. Output value is D / A
The voltage is converted into an analog voltage by the converter 504 and is set in the reference signal oscillator 503 using the VCO, whereby a high-frequency reference signal output (fD) synchronized with the change in the intensity of the deflection magnetic field can be output. The switching between valid and invalid of the feedback control is controlled by the magnetic field clock input gate signal 42 output from the setting signal processing device 4 and the signal of the loop gain setting signal 43 or the phase lock loop circuit operation instruction signal 45. Pattern data setting controller 501 with magnetic field clock input gate signal 42
While the reading of the magnetic field clock 31 to
The update of the pattern data is stopped, and the output frequency of the reference signal oscillator 503 latches the initial setting frequency at the start of control or the frequency data immediately before the magnetic field clock input gate signal 42 is input. Also, a gate circuit 712 prepared in the phase lock loop circuit 708 for outputting a frequency correction signal
The loop circuit is connected by inputting the phase lock loop circuit operation instruction signal 45 to the
By inputting the loop gain setting signal 43 to the input terminal, it is possible to stably output a constant frequency. The method of generating the frequency correction signal (fFB) and the method of outputting the frequency of the high-frequency voltage applied to the acceleration cavity are the same as in the first embodiment. (Embodiment 3) FIG. 3 shows the configuration of a control device for a high-frequency acceleration cavity according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the high-frequency reference signal (fD) and the frequency correction signal (fFB) are generated by one direct digital oscillator (DDS). Frequency correction voltage (Vδf) based on detection signal of beam position monitor 2
Is digitized by an A / D converter 505 prepared in the reference signal generator 5, and is converted into correction frequency data by a frequency correction calculation unit 506. The reference signal oscillator 503 has frequency setting data (f
D) and the result of addition of the output result (fFB) of the frequency correction calculation unit 506 in the addition calculation unit 507 is set as a low-power high-frequency signal (fRB) of a high-frequency voltage applied to the acceleration cavity.
The switching between valid and invalid of the feedback control is performed by the magnetic field clock input gate signal 42 output from the setting signal processing device.
And a frequency correction operation gate signal 45. While the reading of the magnetic field clock 31 is stopped by the frequency correction operation gate signal 45, the frequency correction operation is stopped, and the frequency of the reference signal oscillator 503 is set to the initial setting frequency at the start of control or the gate signal. By latching the frequency data immediately before the output, a constant frequency can be output stably. (Embodiment 4) FIG. 4 shows a configuration of a control device for a high frequency acceleration cavity according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, one VCO is used for an oscillator for generating a high-frequency reference signal (fD) and an oscillator for generating a frequency correction signal (fFB). When outputting a high-frequency voltage with one VCO, the magnetic field clock 31
The pattern data in the pattern data memory 502 is updated on the basis of
, And a reference oscillator 704 corresponding to a frequency at which the feedback control is invalidated in the phase lock loop 708 must be provided. Therefore, in the present embodiment, two reference oscillators 704 are prepared in accordance with the set frequency (fINJ) at the time of the incidence control and the set frequency (fEXT) at the time of the emission control, and are provided in the timing signal 41 output from the synchrotron central controller. The reference oscillator to use based on the reference oscillator selection signal 46 based on
Switch 704. By providing such a mechanism, it is possible to output a stable frequency locked to the output frequency of the reference oscillator 704 by the phase lock loop circuit 708 at the time of the incidence control and the emission control, and to perform the frequency feedback control at the time of the acceleration control. Control device can be provided. (Embodiment 5) FIG. 5 shows an output relationship between a loop gain setting signal 43 and a frequency correction operation gate signal 45 with respect to a timing signal according to a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, when the feedback control is desired to be performed only in the acceleration control (acceleration start-acceleration end) section in the timing signal serving as the reference of the synchrotron control, the configuration shown in the first, second, or fourth embodiment is not used. , Acceleration start timing 41
Between a and the acceleration end timing 41b, the loop gain setting signal 43 is output with a set value of zero. Further, in the configuration shown in the third embodiment, desired control is possible by outputting the frequency correction operation gate signal 45 in the on state between the acceleration start timing 41a and the acceleration end timing 41b. (Embodiment 6) FIG. 6 shows the output relationship of the amplitude setting data 44, the loop gain setting signal 43, and the frequency correction operation gate signal 45 with respect to the timing signal according to the sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the amplitude setting data set in the preamplifier 711 is adiabatically reduced between the acceleration end timing signal 41b and the emission start timing signal 41c as indicated by 44a. Accordingly, in the configurations shown in the first, second and fourth embodiments, the loop gain setting signal 43 is simultaneously output with a set value other than zero. In the configuration shown in the third embodiment, desired control is possible by updating the output of the frequency correction operation gate signal 45 to the off state simultaneously with the adiabatic reduction control of the amplitude setting data 44a. When deceleration control is performed on the beam remaining in the synchrotron after the end of the emission control, the amplitude setting data is set in the preamplifier 711 as indicated by 44b before the deceleration control start timing 41d. By performing control to adiabatically increase the amplitude set value and grouping residual beams, deceleration control becomes possible.

【発明の効果】本発明によれば、周波数補正量を発生す
る発振器にVCO等のアナログ発振器を採用し、発振器の
設定電圧制御部に位相ロックループを設けることで、位
相ロックループのループゲイン設定でフィードバック制
御の停止動作を可能とし、入射制御および出射制御時に
高純度の一定周波数出力が得られ、また加速制御時には
安定な周波数フィードバック制御動作を提供できる。ま
た本発明によれば、高周波基準信号および周波数補正量
にもとづく周波数フィードバック制御をディジタル信号
処理で実施し、周波数フィードバック制御結果を直接デ
ィジタル発振器などのディジタル発振器で出力すること
で、出射制御時には高純度の一定周波数出力を可能と
し、加速制御時には安定な周波数フィードバック制御手
段を提供できる。また本発明によれば、フィードバック
制御を各タイミング信号に基づき、ループゲイン設定出
力もしくは周波数補正演算のゲート信号の出力制御をす
ることで、ビーム位置モニタのダイナミックレンジを抑
えることが可能となり、ビーム位置モニタ信号処理系統
のコストを低減する手段を提供できる。また本発明によ
れば、周回ビームを一様連続構造に変更してビーム出射
制御を実施することが可能となるため、出射ビームの運
動量分散を低く抑える手段を提供できる。
According to the present invention, an analog oscillator such as a VCO is used as an oscillator for generating a frequency correction amount, and a phase lock loop is provided in a set voltage control section of the oscillator, thereby setting a loop gain of the phase lock loop. Thus, a stop operation of the feedback control can be performed, a high-purity constant frequency output can be obtained during the incidence control and the emission control, and a stable frequency feedback control operation can be provided during the acceleration control. Further, according to the present invention, the frequency feedback control based on the high-frequency reference signal and the frequency correction amount is performed by digital signal processing, and the frequency feedback control result is directly output by a digital oscillator such as a digital oscillator. And a stable frequency feedback control means can be provided during acceleration control. Further, according to the present invention, the dynamic range of the beam position monitor can be suppressed by controlling the output of the loop gain setting output or the gate signal of the frequency correction operation based on each timing signal in the feedback control, and thereby the beam position can be suppressed. Means for reducing the cost of the monitor signal processing system can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to perform beam emission control by changing the circulating beam into a uniform continuous structure, and thus it is possible to provide a means for suppressing the momentum dispersion of the emitted beam.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る高周波加速空胴の制
御装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a control device for a high-frequency acceleration cavity according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例に係る高周波加速空胴の制
御装置の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a control device for a high-frequency acceleration cavity according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例に係る高周波加速空胴の制
御装置の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a control device for a high-frequency acceleration cavity according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4実施例に係る高周波加速空胴の制
御装置の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a control device for a high-frequency acceleration cavity according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5実施例に係るタイミング信号に対
するループゲイン設定信号43および周波数補正演算ゲー
ト信号45の出力関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an output relationship between a loop gain setting signal 43 and a frequency correction operation gate signal 45 with respect to a timing signal according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6実施例に係るタイミング信号に対
する振幅設定データ44、ループゲイン設定信号43および
周波数補正演算ゲート信号45の出力関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an output relationship among amplitude setting data 44, a loop gain setting signal 43, and a frequency correction operation gate signal 45 with respect to a timing signal according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】直接ディジタル発振器の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a direct digital oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…偏向電磁石、11…磁場強度変化検出素子、2…ビーム
位置モニタ、3…磁場クロック発生装置、31…磁場クロ
ック、4…設定信号処理装置、41…タイミング信号、41a
…加速開始タイミング信号、41b…加速終了タイミング
信号、41c…出射開始タイミング信号、41d…減速開始タ
イミング信号、42…磁場クロック入力ゲート信号、43…
ループゲイン設定信号、44…振幅設定データ、44a…出
射制御時に一様連続化する場合の振幅設定パターン、44
b…減速制御時に再集群化する場合の振幅設定パター
ン、45…周波数補正演算ゲート信号、46…参照発振器設
定信号、47…位相ロックループ回路動作指示信号、5…
基準信号発生装置、501…パターンデータ設定制御部、5
02…パターンデータメモリ、503…基準信号発振器、504
…D/A変換器、505…A/D変換器、506…周波数補正演算
部、507…加算演算部、511…周波数設定レジスタ、512
…位相設定レジスタ、513…振幅設定レジスタ、514…ル
ックアップ…テーブル、515…D/A変換器、516…低域通
過フィルタ、6…フィードバック信号処理装置、7…低電
力高周波信号処理装置、701…周波数補正電圧演算部、7
02…出力電圧設定部、703…周波数補正信号発振器、704
…分配器、705…参照発振器、706…位相検出器、707…
低域通過フィルタ、708…ループゲイン設定部、709…位
相ロックループ回路、710…ミキサ、711…高域通過フィ
ルタ、712…前置増幅器、8…電力増幅器、9…高周波加
速空胴。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bending electromagnet, 11 ... Magnetic field intensity change detecting element, 2 ... Beam position monitor, 3 ... Magnetic field clock generator, 31 ... Magnetic field clock, 4 ... Setting signal processor, 41 ... Timing signal, 41a
... Acceleration start timing signal, 41b ... Acceleration end timing signal, 41c ... Extraction start timing signal, 41d ... Deceleration start timing signal, 42 ... Magnetic field clock input gate signal, 43 ...
Loop gain setting signal, 44: amplitude setting data, 44a: amplitude setting pattern for uniform continuation during emission control, 44
b: amplitude setting pattern for regrouping during deceleration control, 45: frequency correction calculation gate signal, 46: reference oscillator setting signal, 47: phase lock loop circuit operation instruction signal, 5 ...
Reference signal generator, 501 ... pattern data setting control unit, 5
02… Pattern data memory, 503… Reference signal oscillator, 504
... D / A converter, 505 ... A / D converter, 506 ... Frequency correction operation unit, 507 ... Addition operation unit, 511 ... Frequency setting register, 512
... Phase setting register, 513 ... Amplitude setting register, 514 ... Lookup ... Table, 515 ... D / A converter, 516 ... Low-pass filter, 6 ... Feedback signal processor, 7 ... Low power high frequency signal processor, 701 ... Frequency correction voltage calculator, 7
02: Output voltage setting unit, 703: Frequency correction signal oscillator, 704
... Distributor, 705 ... Reference oscillator, 706 ... Phase detector, 707 ...
Low-pass filter, 708: loop gain setting unit, 709: phase locked loop circuit, 710: mixer, 711: high-pass filter, 712: preamplifier, 8: power amplifier, 9: high-frequency accelerating cavity.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 偏向磁場強度変化に同期して周波数更新
信号を出力する手段と、周波数更新信号に同期して高周
波基準信号を出力する基準信号を発生する手段と、周回
ビームの軌道変位検出信号に基づき周波数補正量を出力
するフィードバック信号処理手段と、周波数補正量に基
づいた周波数補正信号を出力し、高周波基準信号と周波
数補正信号の加算処理により加速空胴に印加する高周波
電圧の低電力高周波信号を生成する手段と、シンクロト
ロン制御の基準となるタイミング信号に基づき位相ロッ
クループ回路のループゲインを出力する手段と、低電力
高周波信号を加速空胴に印加する電力に増幅する手段か
ら構成される高周波加速空胴の制御装置において、低電
力高周波信号を生成する手段を構成する発振器に位相ロ
ックループ回路を用意し、ビーム出射制御時に位相ロッ
クループ回路を動作させることで周波数補正信号出力を
一定周波数に保ち、周波数フィードバック制御を無効に
することを特徴とした高周波加速空胴の制御装置。
A means for outputting a frequency update signal in synchronization with a change in deflection magnetic field intensity; a means for generating a reference signal for outputting a high-frequency reference signal in synchronization with the frequency update signal; Feedback signal processing means for outputting a frequency correction amount based on the frequency correction signal, and a low-power high-frequency high-frequency voltage applied to the acceleration cavity by outputting a frequency correction signal based on the frequency correction amount and adding the high-frequency reference signal and the frequency correction signal A means for generating a signal; a means for outputting a loop gain of a phase locked loop circuit based on a timing signal serving as a reference for synchrotron control; and a means for amplifying a low power high frequency signal to power applied to an acceleration cavity. In a control device for a high-frequency accelerating cavity, a phase-locked loop circuit is used as an oscillator constituting a means for generating a low-power high-frequency signal. A control device for a high-frequency accelerating cavity, wherein a frequency-locked signal output is maintained at a constant frequency by operating a phase-locked loop circuit during beam emission control, and frequency feedback control is invalidated.
【請求項2】 偏向磁場強度変化に同期して周波数更新
信号を出力する手段と、周波数更新信号に同期して高周
波基準信号を出力する基準信号を発生する手段と、周回
ビームの軌道変位検出信号に基づき周波数補正量を出力
するフィードバック信号処理手段と、周波数補正量に基
づいた周波数補正信号を出力し、高周波基準信号と周波
数補正信号の加算処理により加速空胴に印加する高周波
電圧の低電力高周波信号を生成する手段と、シンクロト
ロン制御の基準となるタイミング信号に基づき位相ロッ
クループ回路のループゲインおよびゲート信号を出力す
る手段と、低電力高周波信号を加速空胴に印加する電力
に増幅する手段から構成される高周波加速空胴の制御装
置において、低電力高周波信号を生成する手段を構成す
る発振器に位相ロックループ回路を用意し、位相ロック
ループ回路の出力電圧設定部とループゲイン設定部の間
にゲート回路を設け、ビーム出射制御時にゲート回路を
接続することで周波数補正信号出力を一定周波数に保
ち、周波数フィードバック制御を無効にすることを特徴
とした高周波加速空胴の制御装置。
2. A means for outputting a frequency update signal in synchronization with a change in deflection magnetic field intensity; a means for generating a reference signal for outputting a high-frequency reference signal in synchronization with the frequency update signal; Feedback signal processing means for outputting a frequency correction amount based on the frequency correction signal, and a low-power high-frequency high-frequency voltage applied to the acceleration cavity by outputting a frequency correction signal based on the frequency correction amount and adding the high-frequency reference signal and the frequency correction signal Means for generating a signal, means for outputting a loop gain and a gate signal of a phase locked loop circuit based on a timing signal serving as a reference for synchrotron control, and means for amplifying a low power high frequency signal to power applied to an acceleration cavity In the control device for a high-frequency accelerating cavity composed of A loop circuit is prepared, a gate circuit is provided between the output voltage setting section and the loop gain setting section of the phase locked loop circuit, and the gate circuit is connected at the time of beam emission control to maintain the frequency correction signal output at a constant frequency, A control device for a high-frequency acceleration cavity, wherein feedback control is disabled.
【請求項3】 偏向磁場強度変化に同期して周波数更新
信号を出力する手段と、周波数更新信号に同期して高周
波基準信号を出力する基準信号を発生する手段と、周回
ビームの軌道変位検出信号に基づき周波数補正量を出力
するフィードバック信号処理手段と、シンクロトロン制
御の基準となるタイミング信号に基づき周波数補正演算
ゲート信号を出力する手段と、低電力高周波信号を加速
空胴に印加する電力に増幅する手段から構成される高周
波加速空胴の制御装置において、基準信号を発生する手
段に直接ディジタル発振器を採用し、フィードバック信
号処理手段から出力される周波数補正量を、基準信号を
発生する手段にディジタル変換して取り込んで周波数換
算する手段と、周波数換算した周波数補正量と磁場クロ
ックに同期して更新される制御基準周波数をディジタル
信号処理でフィードバック演算を実施する手段を用意
し、ビームの出射制御時にフィードバック演算を停止す
ることを特徴とした高周波加速空胴の制御装置。
3. A means for outputting a frequency update signal in synchronization with a change in deflection magnetic field intensity, a means for generating a reference signal for outputting a high-frequency reference signal in synchronization with the frequency update signal, and a trajectory displacement detection signal of the orbiting beam Feedback signal processing means for outputting a frequency correction amount based on a signal, means for outputting a frequency correction operation gate signal based on a timing signal serving as a reference for synchrotron control, and amplifying a low-power high-frequency signal to power applied to an acceleration cavity In the control device for the high-frequency accelerating cavity, the digital oscillator is directly used as a means for generating the reference signal, and the frequency correction amount output from the feedback signal processing means is digitally output to the means for generating the reference signal. Means for converting and importing and converting the frequency, and updating in synchronization with the frequency correction amount converted to the frequency and the magnetic field clock A control device for a high-frequency accelerating cavity, characterized in that a means for performing a feedback operation on a control reference frequency to be performed by digital signal processing is provided, and the feedback operation is stopped during beam emission control.
【請求項4】 偏向磁場強度変化に同期して周波数更新
信号を出力する手段と、周波数更新信号に同期して高周
波基準信号を出力する基準信号を発生する手段と、周回
ビームの軌道変位検出信号に基づき周波数補正量を出力
するフィードバック信号処理手段と、周波数補正量に基
づいた周波数補正信号を出力し、高周波基準信号と周波
数補正信号の加算処理により加速空胴に印加する高周波
電圧の低電力高周波信号を生成する手段と、シンクロト
ロン制御の基準となるタイミング信号に基づき位相ロッ
クループ回路のループゲインを出力する手段と、低電力
高周波信号を加速空胴に印加する電力に増幅する手段か
ら構成される高周波加速空胴の制御装置において、低電
力高周波信号を生成する手段を構成している発振器に位
相ロックループ回路を用意し、位相ロックループ回路内
には、シンクロトロンへの入射制御およびビーム出射制
御時においてそれぞれ適切な参照周波数を出力する参照
発振器と、その発振器出力をシンクロトロンの入射制御
および出射制御においてそれぞれ適切な参照周波数を選
択する手段を用意し、ビームの入射制御および出射制御
時に参照発振器切り替え信号およびループゲイン設定を
出力することでフィードバック制御を停止し、一定周波
数を出力することを特徴とした高周波加速空胴の制御装
置。
4. A means for outputting a frequency update signal in synchronization with a change in deflection magnetic field intensity, a means for generating a reference signal for outputting a high-frequency reference signal in synchronization with the frequency update signal, and an orbit displacement detection signal of the orbiting beam Feedback signal processing means for outputting a frequency correction amount based on the frequency correction signal, and a low-power high-frequency high-frequency voltage applied to the acceleration cavity by outputting a frequency correction signal based on the frequency correction amount and adding the high-frequency reference signal and the frequency correction signal A means for generating a signal; a means for outputting a loop gain of a phase locked loop circuit based on a timing signal serving as a reference for synchrotron control; and a means for amplifying a low power high frequency signal to power applied to an acceleration cavity. In a control apparatus for a high-frequency accelerating cavity, a phase-locked loop circuit is provided for an oscillator constituting a means for generating a low-power high-frequency signal. In the phase locked loop circuit, a reference oscillator that outputs an appropriate reference frequency at the time of input control to the synchrotron and a beam output control, respectively, and the output of the oscillator is used for the input control and output control of the synchrotron, respectively. Providing means for selecting an appropriate reference frequency, stopping the feedback control by outputting a reference oscillator switching signal and a loop gain setting during beam incidence control and emission control, and outputting a constant frequency. Control device for the acceleration cavity.
【請求項5】 上記請求項1から請求項4のいずれか1
項における高周波加速空胴の制御装置において、シンク
ロトロンからビームを出射する以前にフィードバック制
御を停止しかつ、高周波電圧の振幅値を断熱的にゼロに
減少して周回ビームを一様連続状の構造に変更して出射
制御を実施することを特徴としたシンクロトロンの運転
方法。
5. The method according to claim 1, wherein
In the control device for the high-frequency accelerating cavity described in the section, the feedback control is stopped before the beam is emitted from the synchrotron, and the amplitude value of the high-frequency voltage is adiabatically reduced to zero to make the orbiting beam a uniform continuous structure. A synchrotron operating method characterized in that the emission control is performed by changing to (1).
【請求項6】 上記請求項1から請求項4のいずれか1
項における高周波加速空胴の制御装置において、シンク
ロトロンからビームを出射する以前にフィードバック制
御を停止しかつ、高周波電圧の振幅値を断熱的にゼロに
減少して周回ビームを一様連続状の構造に変更して出射
制御を実施し、出射制御終了後に高周波電圧の振幅値を
断熱的に増加することで再びビームを集群化し、減速制
御を実施することを特徴としたシンクロトロンの運転方
法。
6. The method according to claim 1, wherein:
In the control device for the high-frequency accelerating cavity described in the section, the feedback control is stopped before the beam is emitted from the synchrotron, and the amplitude value of the high-frequency voltage is adiabatically reduced to zero to make the orbiting beam a uniform continuous structure. A synchrotron operating method characterized in that the emission control is performed by changing to the above, and after the emission control is completed, the beam is clustered again by adiabatically increasing the amplitude value of the high-frequency voltage, and the deceleration control is performed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007157626A (en) * 2005-12-08 2007-06-21 High Energy Accelerator Research Organization High-frequency control device
JP2010003538A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Natl Inst Of Radiological Sciences High-frequency acceleration control device
JP2010257631A (en) * 2009-04-22 2010-11-11 Mitsubishi Electric Corp Circular accelerator
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