JP2003100500A - Frequency changing cavity control device - Google Patents
Frequency changing cavity control deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、周波数可変空洞
の制御装置に関し、特にシンクロトロン型加速器におい
て使用されるイオン加速用周波数可変空洞の制御装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a variable frequency cavity, and more particularly to a control device for a variable frequency cavity for ion acceleration used in a synchrotron type accelerator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は例えば放射線医学研究所ＨＩＭＡ
Ｃ、及び兵庫県粒子線利用センターのシンクロトロンに
設置されたイオン加速用周波数可変空洞の制御装置の構
成図である。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows, for example, the Institute of Radiology, HIMA.
It is a block diagram of C and the control device of the frequency variable cavity for ion acceleration installed in the synchrotron of the Hyogo particle beam utilization center.
【０００３】図７において、１は例えば同調型feritte-
loaded周波数可変空洞、２は加速ビームの信号を計測す
るためのビームモニタであり、ΔＲ，ΔΦfはビームモ
ニタ２により計測された計測信号であって、ΔＲは周波
数可変空洞１内のビーム軌道中心からのビーム軌道位置
ずれ、ΔΦfはシンクロトロンをビームが周回する周期
速度を示す周波数と周波数可変空洞１の共振周波数との
位相差であるビーム位相差を示す。In FIG. 7, reference numeral 1 denotes, for example, a tuning type feritte-
Loaded frequency variable cavity, 2 is a beam monitor for measuring the signal of the acceleration beam, ΔR, ΔΦ f are the measurement signals measured by the beam monitor 2, and ΔR is the beam orbit center in the frequency variable cavity 1. The deviation of the beam orbit position from ΔΦ f represents the beam phase difference which is the phase difference between the frequency indicating the periodic velocity of the beam orbiting the synchrotron and the resonance frequency of the frequency variable cavity 1.
【０００４】３は各パラメータ及びビームモニタ２によ
り計測された計側値に基づいて周波数可変空洞１を制御
するための制御ユニット、４はＲＦ発生源であるシンセ
サイザ、５は初段アンプ、６はパワーアンプ、７は周波
数可変空洞１を共振させるためのフェライトバイアス電
源、８は加速器制御のための上位計算機、９は各種運転
パターンに対応した複数のＲＦパラメータを予め格納し
たＲＦパターンメモリを内部に有するＲＦパターン生成
装置、１０は制御ユニット３およびＲＦパターン生成手
段９にクロック及びタイミング信号を送信する同期信号
装置を示す。Reference numeral 3 is a control unit for controlling the variable frequency cavity 1 based on each parameter and the value measured by the beam monitor 2, 4 is a synthesizer as an RF generator, 5 is a first stage amplifier, and 6 is power. An amplifier, 7 is a ferrite bias power supply for resonating the variable frequency cavity 1, 8 is a host computer for accelerator control, and 9 is an RF pattern memory in which a plurality of RF parameters corresponding to various operation patterns are stored in advance. The RF pattern generation device 10 is a synchronization signal device for transmitting clock and timing signals to the control unit 3 and the RF pattern generation means 9.
【０００５】次に、上記構成における従来のイオン加速
用周波数可変空洞１の動作について説明する。周波数可
変空洞１はパワーアンプ６から供給される電力に基づき
共振され、空洞内を通過するビームを加速する装置であ
り、フェライトを内部に搭載してその透磁率をバイアス
電流で制御することにより空洞の共振周波数を変化させ
ている。Next, the operation of the conventional frequency tunable cavity 1 for accelerating ions in the above structure will be described. The variable frequency cavity 1 is a device that resonates based on the electric power supplied from the power amplifier 6 and accelerates a beam passing through the cavity. The frequency variable cavity 1 has a ferrite inside and the permeability thereof is controlled by a bias current. The resonance frequency of is changed.
【０００６】また、加速周波数をビームの速度に同期す
る必要があることから、ビームの周期と軌道をモニタし
て運転周波数に補正を加えることで、安定したビーム加
速を実現している。周波数可変空洞１の制御は、空洞に
供給する加速電圧Ｖcのｆｅｅｄ−ｂａｃｋ制御、空洞
内フェライトの透磁率を制御するフェライトバイアス電
流制御、ビーム加速／減速／同期のための周波数制御か
らなる。Further, since it is necessary to synchronize the acceleration frequency with the beam velocity, stable beam acceleration is realized by correcting the operating frequency by monitoring the period and trajectory of the beam. The control of the variable frequency cavity 1 includes feed-back control of the acceleration voltage V c supplied to the cavity, ferrite bias current control that controls the permeability of ferrite in the cavity, and frequency control for beam acceleration / deceleration / synchronization.
【０００７】より詳細に説明すると、まず、上位計算機
８からの指令に基づいてＲＦパターン生成装置９は運転
条件に対応したＲＦパラメータパターンをＲＦパターン
メモリから抽出する。なお、ＲＦパラメータパターンは
加速電圧Ｖc、周波数ｆrf、ビーム軌道位置ずれｏｆｆ
ｓｅｔ△Ｒref、フェライトバイアス電流Ｉbからなり、
同期信号発生装置１０からのクロック信号に同期してＲ
Ｆパターンメモリから抽出されたＲＦパラメータパター
ンが出力される。More specifically, first, the RF pattern generator 9 extracts an RF parameter pattern corresponding to the operating condition from the RF pattern memory based on a command from the host computer 8. The RF parameter pattern is the acceleration voltage V c , the frequency f rf , the beam orbit position deviation off.
set ΔR ref and ferrite bias current I b ,
R in synchronization with the clock signal from the synchronization signal generator 10
The RF parameter pattern extracted from the F pattern memory is output.
【０００８】次に、ＲＦパターン生成装置９内で抽出さ
れた周波数ｆrfパターンは、基準周波数として制御ユニ
ット３へ出力され、制御ユニット３内のＶ／ｆ変換器に
て電圧変換値へ変換されてシンセサイザ４へ入力され
る。次いで、シンセサイザ４により電圧変換値は周波数
アナログ信号に変換されて、初段アンプ５及びパワーア
ンプ６で増幅され、周波数可変空洞１に電力として供給
される。Next, the frequency f rf pattern extracted in the RF pattern generator 9 is output to the control unit 3 as a reference frequency and converted into a voltage conversion value by the V / f converter in the control unit 3. Is input to the synthesizer 4. Next, the voltage conversion value is converted into a frequency analog signal by the synthesizer 4, amplified by the first stage amplifier 5 and the power amplifier 6, and supplied to the frequency variable cavity 1 as electric power.
【０００９】また、ＲＦパターン生成装置９内で生成さ
れた加速電圧Ｖcのパターンは、基準電圧として制御ユ
ニット３を経由して初段アンプ５に設定される。なお、
加速電圧Ｖcの実測値は周波数可変空洞１で検出され、
この検出された実測値が基準電圧である加速電圧パター
ンＶcとなるよう初段アンプ５の基準値に補正を加えｆ
ｅｅｄｂａｃｋ制御される。Further, the pattern of the acceleration voltage V c generated in the RF pattern generator 9 is set as the reference voltage in the first stage amplifier 5 via the control unit 3. In addition,
The measured value of the acceleration voltage V c is detected by the variable frequency cavity 1,
Correction is added to the reference value of the first-stage amplifier 5 so that the detected actual measurement value becomes the acceleration voltage pattern V c which is the reference voltage f
eedback controlled.
【００１０】また、フェライトバイアス電流Ｉbは、周
波数可変空洞１を運転制御する基準周波数ｆrfの関数と
して実測値から換算され、基準値としてフェライトバイ
アス電源７に出力される。なお、周波数可変空洞１にお
ける共振周波数と、パワーアンプ６で増幅された周波数
アナログ信号の周波数との位相差が０となるようにフェ
ライトバイアス電源電流Ｉbに補正を加えることにより
ｆｅｅｄ−ｂａｃｋ制御されている。Further, the ferrite bias current I b is converted from an actually measured value as a function of a reference frequency f rf for operating and controlling the variable frequency cavity 1, and is output to the ferrite bias power supply 7 as a reference value. Note that the resonance frequency in the variable frequency cavity 1 is feed-back controlled by adding a correction to the ferrite bias power source current I b so that the phase difference between the frequency of the amplified frequency analog signal by a power amplifier 6 becomes 0 ing.
【００１１】次に、制御ユニット３は、ビームモニタ２
により計測されたビーム軌道位置ずれΔＲ検出値と、ビ
ーム位相差ΔΦf検出値を取得している。ここで、制御
ユニット３では周波数可変空洞１を通過するビームのビ
ーム軌道位置がビーム軌道位置ずれｏｆｆｓｅｔ△Ｒ
refとなるように、ビーム軌道位置ずれΔＲ検出値に基
づいて基準周波数ｆrfに補正を加えるようｆｅｅｄ−ｂ
ａｃｋ制御されている。Next, the control unit 3 operates the beam monitor 2
The beam orbit position deviation ΔR detection value and the beam phase difference ΔΦ f detection value measured by are acquired. Here, in the control unit 3, the beam trajectory position of the beam passing through the variable frequency cavity 1 is offset by the beam trajectory position offset ΔR.
feed-b is applied so that the reference frequency f rf is corrected based on the beam orbit position deviation ΔR detection value so that it becomes ref.
ack is controlled.
【００１２】また、周波数可変空洞１を通過するビーム
のビーム位相はビームがシンクロトロンを周回する周波
数と空洞の共振周波数との位相差が０となるように、ビ
ーム位相差ΔΦf検出値に基づいて基準周波数ｆrfに補
正を加えることによりｆｅｅｄ−ｂａｃｋ制御されてい
る。The beam phase of the beam passing through the variable frequency cavity 1 is based on the detected value of the beam phase difference ΔΦ f so that the phase difference between the frequency at which the beam orbits the synchrotron and the resonant frequency of the cavity becomes zero. The feed-back control is performed by correcting the reference frequency frf .
【００１３】したがって、制御ユニット３からシンセサ
イザ４に対して出力される設定出力値Ｖfsetは次式
（１）で表わすことができる。
Ｖfset＝Ｖf＋ｇrＶr＋ｇΦＶΦ ・・・・・・（１）
ただし、ＶfはＲＦパターン生成装置９により出力され
た基準周波数ｆrfの電圧変換値、Ｖr、ＶΦはそれぞれ
ビームモニタ２により計測されたビーム軌道位置ずれΔ
Ｒ検出値、ビーム位相差ΔΦf検出値の電圧変換値（ｆ
ｅｅｄ−ｂａｃｋ補正値）を示し、ｇr、ｇΦは補正ゲ
インである。Therefore, the set output value V fset output from the control unit 3 to the synthesizer 4 can be expressed by the following equation (1). V fset = V f + g r V r + g Φ V Φ (1) where V f is the voltage conversion value of the reference frequency f rf output by the RF pattern generation device 9, V r , and V Φ Is the beam trajectory position deviation Δ measured by the beam monitor 2, respectively.
R detection value, beam phase difference ΔΦ f detection value voltage conversion value (f
ed-back correction value), and g r and g Φ are correction gains.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
周波数可変空洞の制御装置では、ビームモニタ２からの
ビーム軌道位置ずれΔＲ検出値と、ビーム位相差ΔΦf
検出値に基づいて行われているため、基準周波数ｆrfの
設定値が適切なビーム加速周波数から大きくずれている
場合には制御範囲から外れ、ビームが加速できないとい
う問題点があった。As described above, in the conventional control device for the variable frequency cavity, the beam orbit position deviation ΔR detection value from the beam monitor 2 and the beam phase difference ΔΦ f are detected.
Since it is performed based on the detected value, there is a problem that if the set value of the reference frequency f rf is largely deviated from the appropriate beam acceleration frequency, the beam falls outside the control range and the beam cannot be accelerated.
【００１５】また、ビームの応答、モニタまで含む制御
ループ内の制御パラメータの最適化を図る必要があり、
かかる最適化の調整には時間を要し、さらにビーム電流
に依存するパラメータもあるため運転条件によりパラメ
ータを変更する必要があるなど、運用上煩雑さが問題で
あった。Further, it is necessary to optimize the control parameters in the control loop including the beam response and the monitor.
Adjustment of such optimization requires time, and there are also parameters that depend on the beam current, so it is necessary to change the parameters according to operating conditions, and operation complexity is a problem.
【００１６】また、従来のフェライトバイアス電流Ｉb
による周波数可変空洞１内の位相制御は、運転周波数に
対する適切なバイアス電流Ｉbのずれが大きい場合に空
洞の共振運転の制御範囲から外れ、空洞のパターン運転
ができないという問題点もあった。The conventional ferrite bias current I b
The phase control in the frequency variable cavity 1 according to (1) has a problem that when the proper bias current I b with respect to the operating frequency is largely deviated from the control range of the resonant operation of the cavity, the pattern operation of the cavity cannot be performed.
【００１７】さらに、従来のビーム加速減速のＲＦシス
テム制御は、周波数ｆrfパターン設定値が適切なビーム
加速周波数から大きくずれている場合、制御範囲から外
れビームが加速できないという問題点があった。また、
加速中にビームが制御範囲から外れるとビームモニタ２
によるｆｅｅｄ−ｂａｃｋ制御は機能せず、制御機能に
制限があった。Further, the conventional RF system control for beam acceleration / deceleration has a problem that the beam cannot be accelerated out of the control range when the frequency f rf pattern setting value is largely deviated from the appropriate beam acceleration frequency. Also,
Beam monitor 2 if beam goes out of control range during acceleration
The feed-back control by means did not work, and the control function was limited.
【００１８】この発明は以上のような問題を解決するた
めになされたものであり、周波数パターン設定値の補正
を行いビームの加速を安定にし、周波数可変空洞内を通
過するビーム周波数の調整を容易に行うことを目的とす
る。The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is possible to adjust the frequency pattern setting value to stabilize the acceleration of the beam and easily adjust the frequency of the beam passing through the variable frequency cavity. The purpose is to do.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】この発明に係る周波数可
変空洞の制御装置は、供給される高周波電力に応じて空
洞を共振させることにより、該空洞内を通過するビーム
を加速制御する周波数可変空洞と、各種運転パターンに
対応した複数の周波数パラメータを予め格納したＲＦパ
ターンメモリを有し、該ＲＦパターンメモリから所望の
運転パターンに対応した周波数パラメータを制御ユニッ
トへ出力するＲＦパターン生成手段と、上記ＲＦパター
ン生成手段から出力される周波数パラメータに応じた変
換値を出力する制御ユニットと、上記制御ユニットによ
り出力される変換値に基づいて上記周波数可変空洞へ電
力供給する電力供給手段と、上記周波数可変空洞を通過
するビーム計側値を計測するビームモニタとを備え、上
記ＲＦパターン生成手段は上記周波数パラメータを補正
するための周波数補正用パラメータを格納する周波数補
正用パターンメモリを有し、上記ビームモニタにより計
測されたビーム計側値と上記周波数補正用パターンメモ
リに現在格納されている周波数補正用パラメータとに基
づいて新たな周波数補正用パラメータを上記周波数パタ
ーンメモリに設定するとともに上記制御ユニットへ出力
し、上記制御ユニットは上記ＲＦパターン生成手段から
出力された周波数補正用パラメータを上記周波数パラメ
ータに加算して得た制御パラメータに応じた変換値を上
記電力供給手段へ出力するものである。A control device for a variable frequency cavity according to the present invention is a variable frequency cavity for controlling acceleration of a beam passing through the cavity by causing the cavity to resonate in accordance with supplied high frequency power. And an RF pattern generation unit which has an RF pattern memory in which a plurality of frequency parameters corresponding to various operation patterns are stored in advance, and which outputs from the RF pattern memory the frequency parameters corresponding to a desired operation pattern to the control unit. A control unit that outputs a conversion value according to a frequency parameter output from the RF pattern generation unit, a power supply unit that supplies power to the frequency variable cavity based on the conversion value output by the control unit, and the frequency variable And a beam monitor for measuring a beam meter side value passing through the cavity, The means has a frequency correction pattern memory for storing the frequency correction parameter for correcting the frequency parameter, and is currently stored in the beam meter side value measured by the beam monitor and the frequency correction pattern memory. A new frequency correction parameter is set in the frequency pattern memory based on the frequency correction parameter and is output to the control unit, and the control unit outputs the frequency correction parameter output from the RF pattern generation means to the frequency. The conversion value corresponding to the control parameter obtained by adding the parameter is output to the power supply means.
【００２０】また、上記ビームモニタは上記電力供給手
段により電力供給された周波数可変空洞を通過したビー
ムのビーム軌道位置ずれを検出し、上記ＲＦパターン生
成手段は周波数補正用パラメータとして上記ビームモニ
タにより検出されたビーム軌道位置ずれ検出値を上記周
波数補正用パターンメモリに格納し、上記ビームモニタ
により計測されたビーム位置ずれ検出値と上記周波数補
正用パターンメモリに現在格納されているビーム位置ず
れ検出値とに基づいて新たな周波数補正用パラメータを
上記周波数パターンメモリに設定するとともに上記制御
ユニットへ出力するものである。Further, the beam monitor detects a beam orbital position deviation of the beam which has passed through the variable frequency cavity supplied with power by the power supply means, and the RF pattern generating means is detected by the beam monitor as a frequency correction parameter. The detected beam trajectory position deviation detection value is stored in the frequency correction pattern memory, and the beam position deviation detection value measured by the beam monitor and the beam position deviation detection value currently stored in the frequency correction pattern memory are stored. Based on the above, a new frequency correction parameter is set in the frequency pattern memory and is output to the control unit.
【００２１】また、上記ビームモニタは上記電力供給手
段により電力供給された周波数可変空洞を通過したビー
ムのシンクロトロン周回周期速度を示す周回周波数と上
記周波数可変空洞の共振周波数とのビーム位相差を検出
し、上記ＲＦパターン生成手段は周波数補正用パラメー
タとして上記ビームモニタにより検出されたビーム位相
差検出値を上記周波数補正用パターンメモリに格納し、
上記ビームモニタにより検出されたビーム位相差検出値
と上記周波数補正用パターンメモリに現在格納されてい
るビーム位相差検出値とに基づいて新たな周波数補正用
パラメータを上記周波数パターンメモリに設定するとと
もに上記制御ユニットへ出力するものである。The beam monitor detects the beam phase difference between the orbital frequency indicating the synchrotron orbital cycle speed of the beam that has passed through the frequency variable cavity powered by the power supply means and the resonance frequency of the frequency variable cavity. Then, the RF pattern generation means stores the beam phase difference detection value detected by the beam monitor as a frequency correction parameter in the frequency correction pattern memory,
A new frequency correction parameter is set in the frequency pattern memory based on the beam phase difference detection value detected by the beam monitor and the beam phase difference detection value currently stored in the frequency correction pattern memory. It is output to the control unit.
【００２２】また、各種運転パターンに対応した上記ビ
ームを偏向させる複数の偏向電磁石電流パラメータを予
め格納した偏向電磁石パターンメモリを有し、該偏向電
磁石パターンメモリから所望の運転パターンに対応した
偏向電磁石電流パラメータを抽出して偏向電磁石電流パ
ラメータを出力する偏向電磁石パターン生成手段をさら
に備え、上記ＲＦパターン生成手段はＲＦパターンメモ
リから所望の運転パターンに対応した周波数パラメータ
を抽出し、該抽出された周波数パラメータと、上記ビー
ムモニタにより計測された検出値と、上記偏向電磁石パ
ターン生成手段により出力された偏向電磁石電流パラメ
ータとに基づいて、上記周波数可変空洞を通過するビー
ムの周波数に同期するように最適化された周波数パラメ
ータを上記制御ユニットへ出力するものである。Further, there is provided a deflection electromagnet pattern memory in which a plurality of deflection electromagnet current parameters for deflecting the beam corresponding to various operation patterns are stored in advance, and the deflection electromagnet current corresponding to a desired operation pattern is stored from the deflection electromagnet pattern memory. Bending electromagnet pattern generation means for extracting parameters and outputting deflection electromagnet current parameters is further provided, and the RF pattern generation means extracts a frequency parameter corresponding to a desired operation pattern from the RF pattern memory, and the extracted frequency parameter. And, based on the detection value measured by the beam monitor and the deflection electromagnet current parameter output by the deflection electromagnet pattern generation means, optimized so as to be synchronized with the frequency of the beam passing through the frequency variable cavity. The frequency parameter And outputs it to the Tsu door.
【００２３】また、上記ビームモニタは上記電力供給手
段により電力供給された周波数可変空洞を通過したビー
ムのビーム電流値減少量を計測し、上記ＲＦパターン生
成手段は上記ビームモニタにより計測されたビーム電流
値減少量と周波数補正用パラメータとの関係を推定する
ことにより、上記ビームモニタにより計測されたビーム
電流値減少量に対応する周波数補正用パラメータを上記
制御ユニットへ出力するものである。The beam monitor measures the amount of decrease in the beam current value of the beam that has passed through the variable frequency cavity powered by the power supply means, and the RF pattern generation means measures the beam current measured by the beam monitor. By estimating the relationship between the value reduction amount and the frequency correction parameter, the frequency correction parameter corresponding to the beam current value reduction amount measured by the beam monitor is output to the control unit.
【００２４】また、供給される高周波電力に応じて空洞
を共振させ、内部に備えたフェライトの透磁率をバイア
ス電流で制御することにより、該空洞内を通過するビー
ムを加速制御する周波数可変空洞と、上記周波数可変空
洞に電力を供給する電力供給手段と、各種運転パターン
に対応した複数のフェライトバイアス電源電流パラメー
タを予め格納した電源電流パターンメモリを有し、該電
源電流パターンメモリから所望の運転パターンに対応し
たフェライトバイアス電源電流パラメータを抽出してフ
ェライトバイアス電源に出力するパターン生成手段と、
上記パターン生成手段により出力されたフェライトバイ
アス電源電流パラメータに基づいて上記周波数可変空洞
にフェライトバイアス電流を印加するフェライトバイア
ス電源と、上記フェライトバイアス電源から印加された
フェライトバイアス電流により制御される上記周波数可
変空洞の共振周波数と、上記電力供給手段における高周
波電力の周波数との位相差を検出する位相差検出手段と
を備え、上記パターン生成手段は上記位相差検出手段に
より検出された位相差と上記電源電流パターンメモリに
現在格納されているフェライトバイアス電源電流パラメ
ータとに基づいて新たなフェライトバイアス電源電流パ
ラメータを上記電源電流パターンメモリに設定するとと
もに上記フェライトバイアス電源へ出力し、上記フェラ
イトバイアス電源は上記パターン生成手段から出力され
たフェライトバイアス電源電流パラメータに基づいて上
記周波数可変空洞にフェライトバイアス電流を印加する
ものである。A frequency variable cavity for accelerating and controlling a beam passing through the cavity by causing the cavity to resonate in accordance with the supplied high frequency power and controlling the permeability of the ferrite contained therein with a bias current. A power supply means for supplying power to the frequency variable cavity and a power supply current pattern memory in which a plurality of ferrite bias power supply current parameters corresponding to various operation patterns are stored in advance, and a desired operation pattern can be obtained from the power supply current pattern memory. Pattern generation means for extracting the ferrite bias power supply current parameter corresponding to and outputting it to the ferrite bias power supply,
A ferrite bias power source for applying a ferrite bias current to the frequency variable cavity based on the ferrite bias power source current parameter output by the pattern generating means, and the frequency variable controlled by the ferrite bias current applied from the ferrite bias power source. The resonance frequency of the cavity, and a phase difference detecting means for detecting a phase difference between the frequency of the high frequency power in the power supply means, the pattern generating means, the phase difference detected by the phase difference detecting means and the power supply current A new ferrite bias power supply current parameter is set in the power supply current pattern memory based on the ferrite bias power supply current parameter currently stored in the pattern memory and is output to the ferrite bias power supply. It applies an ferrite bias current to said frequency variable cavity based on ferrite bias supply current parameter outputted from said pattern generating means.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１に係る周波数可変空洞の制御装置の構成図
である。本実施の形態１では、ビーム軌道位置ずれ△Ｒ
を用いた周波数パターンの補正制御方法を示す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. 1 is a block diagram of a frequency variable cavity control device according to a first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the beam trajectory position deviation ΔR
A frequency pattern correction control method using is shown.
【００２６】図１において、図７と同一符号は同一箇所
を示し、その説明は省略する。新たな符号として１１は
ビームモニタ２により検出されたビーム軌道位置ずれΔ
Ｒ検出値を書きこむＲＦパターン生成装置９内のバッフ
ァメモリであり、１２はビーム軌道ｏｆｆｓｅｔ△Ｒ
refにビーム軌道位置ずれΔＲ検出値を加算するための
演算器、１３は演算器１２による演算処理により補正さ
れたビーム軌道位置ずれｏｆｆｓｅｔ値ΔＲrefのパタ
ーン設定値を書き込む周波数補正用パターンメモリであ
る。In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 7 indicate the same parts, and the description thereof will be omitted. As a new code, 11 is a beam trajectory position deviation Δ detected by the beam monitor 2.
A buffer memory in the RF pattern generation device 9 for writing the R detection value, and 12 is a beam trajectory offset ΔR
An arithmetic unit for adding the beam trajectory position deviation ΔR detection value to ref , and 13 is a frequency correction pattern memory for writing the pattern setting value of the beam trajectory position deviation offset value ΔR ref corrected by the arithmetic processing by the arithmetic unit 12. .
【００２７】次に、上記構成における本実施の形態１の
動作について説明する。周波数可変空洞１が、基準周波
数ｆrfのパターンで運転され、その設定値がビームのエ
ネルギー（速度）に一致しない場合、ビーム軌道のずれ
として現れる。そこでビームモニタ２からのビーム軌道
位置ずれΔＲ検出値をＲＦパターン生成装置９内のバッ
ファメモリ１１に書き込み、ＲＦパターンメモリから抽
出したビーム軌道位置ずれｏｆｆｓｅｔ値△Ｒref(old)
に対して加算演算することによりビーム軌道位置ずれｏ
ｆｆｓｅｔ値△Ｒrefが補正され、これを新たな△Ｒref
(new)パターンとして周波数補正用パターンメモリ１３
に格納するとともに制御ユニット３へ出力する。Next, the operation of the first embodiment having the above configuration will be described. When the variable frequency cavity 1 is operated in the pattern of the reference frequency f rf , and its set value does not match the energy (speed) of the beam, it appears as a deviation of the beam trajectory. Therefore, the beam orbit position deviation ΔR detection value from the beam monitor 2 is written in the buffer memory 11 in the RF pattern generation device 9, and the beam orbit position deviation offset value ΔR ref (old) extracted from the RF pattern memory.
Beam orbit position deviation o
The ffset value ΔR ref is corrected, and this is changed to a new ΔR ref.
Frequency correction pattern memory 13 as (new) pattern
And output to the control unit 3.
【００２８】したがって、ＲＦパターン生成装置９では
次式（２）の演算処理により新たな△Ｒref(new)パター
ンが生成される。
ΔＲref(new)＝ΔＲref(old)＋ｇΔＲ ・・・・・・（２）
ここに、ｇは補正ゲインを示し、ビームの加速効率を見
ながら運転員により変更されるものである。Therefore, in the RF pattern generator 9, a new ΔR ref (new) pattern is generated by the arithmetic processing of the following equation (2). ΔR ref (new) = ΔR ref (old) + gΔR (2) Here, g represents a correction gain, which is changed by the operator while observing the beam acceleration efficiency.
【００２９】また、新たな△Ｒref(new)パターンは次の
基準周波数ｆrfパターン設定値に対するビーム軌道位置
ずれｏｆｆｓｅｔ値の基準値とすることで、パターン運
転回数が増えるにしたがい、ビーム軌道位置ずれｏｆｆ
ｓｅｔ値△Ｒrefの最適化が進行する。The new ΔR ref (new) pattern is used as the reference value of the beam orbit position deviation offset value with respect to the next reference frequency f rf pattern setting value, so that the beam orbit position is increased as the pattern operation number increases. Gap off
Optimization of the set value ΔR ref proceeds.
【００３０】以上のように、本実施の形態１に係る周波
数可変空洞の制御装置によれば、ビームモニタ２からの
ビーム軌道位置ずれΔＲ検出値をパターン設定信号とす
ることにより、周波数パターン設定値の補正を行いビー
ムの加速を安定にし、調整を容易に行うことができる。As described above, according to the control device for the variable frequency cavity according to the first embodiment, by using the beam trajectory position deviation ΔR detection value from the beam monitor 2 as the pattern setting signal, the frequency pattern setting value is set. Can be corrected to stabilize the beam acceleration, and the adjustment can be easily performed.
【００３１】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２に係る周波数可変空洞の制御装置の構成図である。
本実施の形態２では、ビーム位相差△Φf検出値を用い
た周波数パターンの補正制御方法を示す。Embodiment 2. 2 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, a frequency pattern correction control method using the beam phase difference ΔΦ f detection value will be described.
【００３２】図２において、１４はビームモニタ２によ
り検出されたシンクロトロンをビームが周回する周期速
度を示す周波数と周波数可変空洞１の共振周波数との位
相差であるビーム位相差ΔΦfの検出値を書きこむＲＦ
パターン生成装置９内のバッファメモリであり、１５は
ビーム位相差ΔΦf検出値にゲイン設定する等の機能を
備えた演算器、１６は演算器１５による演算処理によっ
て補正されたビーム位相差パターン設定値△Φ1を書き
込む周波数補正用パターンメモリである。In FIG. 2, 14 is a detected value of the beam phase difference ΔΦ f which is the phase difference between the frequency indicating the periodic velocity of the beam circulating the synchrotron detected by the beam monitor 2 and the resonance frequency of the frequency variable cavity 1. RF to write
Numeral 15 is a buffer memory in the pattern generation device 9, 15 is a calculator having a function of setting a gain to the beam phase difference ΔΦ f detection value, and 16 is a beam phase difference pattern setting corrected by the calculation processing by the calculator 15. This is a frequency correction pattern memory for writing the value ΔΦ 1 .
【００３３】次に、上記構成における本実施の形態２の
動作について説明する。周波数可変空洞１が、基準周波
数ｆrfのパターンで運転され、その設定値がビームのエ
ネルギー（速度）に一致しない場合、上記実施の形態１
に示したビーム軌道のずれ以外に位相ずれとしても現れ
る。Next, the operation of the second embodiment having the above configuration will be described. In the case where the variable frequency cavity 1 is operated in the pattern of the reference frequency f rf , and its set value does not match the energy (speed) of the beam, the first embodiment described above is used.
In addition to the deviation of the beam orbit shown in, it appears as a phase deviation.
【００３４】そこでビームモニタ２からのビーム位相差
ΔΦf検出値をＲＦパターン生成装置９内のバッファメ
モリ１４に書き込み、周波数補正用パターンメモリ１６
から抽出したビーム位相差ΔΦf検出値(old)に対して加
算演算することによりビーム位相差ΔΦf検出値が補正
され、これを新たな△Φf(new)パターンとして周波数補
正用パターンメモリ１３に格納するとともに制御ユニッ
ト３へ出力する。Therefore, the beam phase difference ΔΦ f detection value from the beam monitor 2 is written in the buffer memory 14 in the RF pattern generator 9, and the frequency correction pattern memory 16 is written.
The beam phase difference ΔΦ f detection value is corrected by performing an addition operation on the beam phase difference ΔΦ f detection value (old) extracted from the frequency correction pattern memory 13 as a new ΔΦ f (new) pattern. And output to the control unit 3.
【００３５】したがって、ＲＦパターン生成装置９では
次式（３）の演算処理により新たな△Φref(new)パター
ンが生成される。
ΔΦf(new)＝ΔΦf(old)＋ｇΔΦf ・・・・・・（３）
ここに、ｇは補正ゲインを示し、ビームの加速効率を見
ながら運転員により変更されるものである。Therefore, in the RF pattern generator 9, a new ΔΦ ref (new) pattern is generated by the arithmetic processing of the following equation (3). ΔΦ f (new) = ΔΦ f (old) + gΔΦ f ······ (3) Here, g represents a correction gain are those modified by the operator while watching the acceleration efficiency of the beam.
【００３６】また、新たな△Φf(new)パターンは次に生
成されるパターンのビーム位相差の基準値とすること
で、パターン運転回数が増えるにしたがい、ビーム位相
差△Φ fパターン値の最適化が進行する。In addition, a new ΔΦf(new) pattern is next raw
Use as a reference value for the beam phase difference of the formed pattern
Then, as the number of pattern operations increases, the beam phase
Difference △ Φ fOptimization of the pattern value progresses.
【００３７】以上のように、本実施の形態２に係る周波
数可変空洞の制御装置によれば、ビームモニタ２からの
ビーム位相差ΔΦf検出値をパターン設定信号とするこ
とで、周波数パターン設定値の補正を行いビームの加速
を安定にし、調整を容易に行うことができる。As described above, according to the control device for the variable frequency cavity according to the second embodiment, the beam phase difference ΔΦ f detection value from the beam monitor 2 is used as the pattern setting signal, so that the frequency pattern setting value is obtained. Can be corrected to stabilize the beam acceleration, and the adjustment can be easily performed.
【００３８】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３に係る周波数可変空洞の制御装置の構成図である。
本実施の形態３では、周波数可変空洞１と偏向電磁石と
を加速リング内に備えたシンクロトロンにおけるビーム
軌道位置ずれΔＲ検出値を用いた周波数パターンの最適
関数生成方法を示す。Embodiment 3. 3 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a third embodiment of the present invention.
In the third embodiment, a method of generating an optimum function of a frequency pattern using a beam orbit position deviation ΔR detection value in a synchrotron having a variable frequency cavity 1 and a bending electromagnet in an accelerating ring will be described.
【００３９】図３において、１７はビームモニタ２から
のビーム軌道位置ずれΔＲの検出値を書きこむＲＦパタ
ーン生成装置内のバッファメモリであり、１８は周波数
の最適関数を求める演算器、１９は演算器１８による演
算処理によって補正された周波数ｆrfパターン設定値を
書き込む周波数補正用パターンメモリである。２０は加
速リング内の偏向電磁石の電流ＩBMパターンメモリを有
する偏向電磁石パターン生成装置を示す。In FIG. 3, 17 is a buffer memory in the RF pattern generator for writing the detected value of the beam trajectory position deviation ΔR from the beam monitor 2, 18 is an arithmetic unit for obtaining an optimum function of frequency, and 19 is an arithmetic operation. It is a frequency correction pattern memory for writing the frequency f rf pattern set value corrected by the calculation processing by the device 18. Reference numeral 20 denotes a deflecting electromagnet pattern generator having a deflection electromagnet current I BM pattern memory in the acceleration ring.
【００４０】次に、上記構成における本実施の形態３の
動作について説明する。周波数可変空洞１が、基準周波
数ｆrfのパターンで運転され、その設定値がビームのエ
ネルギー（速度）に一致しない場合、ビーム軌道のずれ
として現れる。そこで、ビームモニタ２からのビーム軌
道位置ずれΔＲ検出値をＲＦパターン生成装置９内のバ
ッファメモリ１７に書き込み、周波数ｆrfパターン設定
値に加算し、ビームに同期する正しい周波数ｆを仮定す
る。Next, the operation of the third embodiment having the above configuration will be described. When the variable frequency cavity 1 is operated in the pattern of the reference frequency f rf , and its set value does not match the energy (speed) of the beam, it appears as a deviation of the beam trajectory. Therefore, the beam orbit position deviation ΔR detection value from the beam monitor 2 is written in the buffer memory 17 in the RF pattern generation device 9 and added to the frequency f rf pattern setting value to assume the correct frequency f synchronized with the beam.
【００４１】ここで、加速リング内を周回している電子
は磁場によって曲げられ円駆動を描くが、磁場が変わる
と円駆動の半径が変わり電子が一周する時間が異なり周
波数も変化する。よって、周波数ｆは次式（４）に示す
ように加速リング内における偏向電磁石の磁場の関数で
表わすことができる。Here, the electrons orbiting in the accelerating ring are bent by a magnetic field to draw a circular drive, but when the magnetic field changes, the radius of the circular drive changes and the time for the electron to make one turn changes, and the frequency also changes. Therefore, the frequency f can be expressed by a function of the magnetic field of the deflection electromagnet in the acceleration ring as shown in the following expression (4).
【数１】
ただし、ｃは光速、Ｃ0は周長［ｍ］、Ｂは偏向電磁石
の磁場［Ｔ］、ρは曲率半径［ｍ］、ｍｃ2は静止質
量、Ｑ／Ａは電荷／質量の比である。[Equation 1] Here, c is the speed of light, C 0 is the circumference [m], B is the magnetic field [T] of the deflection electromagnet, ρ is the radius of curvature [m], mc 2 is the rest mass, and Q / A is the charge / mass ratio. .
【００４２】したがって、電磁石パターン生成装置２０
は偏向電磁石電流値ＩBMのパターン設定値をＲＦパター
ン生成装置９内の演算器１８へ入力し、演算器１８によ
り偏向電磁石の磁場関数として最適化処理される。Therefore, the electromagnet pattern generator 20
Inputs the pattern set value of the deflection electromagnet current value I BM to the calculator 18 in the RF pattern generation device 9 and is optimized by the calculator 18 as a magnetic field function of the deflection electromagnet.
【００４３】即ち、最適化は式（４）の左辺にビーム軌
道位置ずれΔＲ検出値の周波数補正分を上乗せして偏向
電磁石の磁場Ｂを求め、この磁場Ｂを偏向電磁石の電流
パターンＩBMの関数（例えば、５次関数Ｂ＝ａ5ＩBM 5＋
ａ4ＩBM 4＋ａ3ＩBM 3＋ａ2ＩB M 2＋ａ1ＩBM＋ａ0）として
近似することにより行なう。このように最適化処理され
偏向電磁石の磁場関数として設定された値により周波数
パターンを生成しパターン運転を行う。この一連の操作
を繰り返し行うことで、周波数関数の最適化が進行す
る。That is, the optimization is performed by adding the frequency correction amount of the beam trajectory position deviation ΔR detection value to the left side of the equation (4) to obtain the magnetic field B of the deflection electromagnet, and this magnetic field B of the current pattern I BM of the deflection electromagnet. Function (for example, quintic function B = a 5 I BM 5 +
a 4 I BM 4 + a 3 I BM 3 + a 2 I B M 2 + a 1 I BM + a 0 ). In this way, the frequency pattern is generated and the pattern operation is performed by the optimized value set as the magnetic field function of the deflection electromagnet. By repeating this series of operations, the optimization of the frequency function proceeds.
【００４４】以上のように、本実施の形態３に係る周波
数可変空洞の制御装置によれば、ビームモニタ２からの
ビーム軌道位置ずれΔＲ検出値とリング内偏向電磁石の
電流ＩBMパターン設定値から周波数ｆrfパターン設定値
の関数を最適化して生成することで、ビームの加速を安
定にし、調整を容易に行うことができる。As described above, according to the control device for the variable frequency cavity according to the third embodiment, from the beam orbit position deviation ΔR detection value from the beam monitor 2 and the current I BM pattern setting value in the deflection electromagnet in the ring. By optimizing and generating the function of the frequency f rf pattern setting value, the beam acceleration can be stabilized and adjustment can be easily performed.
【００４５】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４に係る周波数可変空洞の制御装置の構成図である。
本実施の形態４では、周波数可変空洞１と偏向電磁石と
を加速リング内に備えたシンクロトロンにおけるビーム
位相差△Φf検出値を用いた周波数パターンの最適関数
生成方法を示す。Fourth Embodiment 4 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a fourth embodiment of the present invention.
In the fourth embodiment, a method of generating an optimum function of a frequency pattern using a beam phase difference ΔΦ f detection value in a synchrotron having a variable frequency cavity 1 and a bending electromagnet in an accelerating ring will be described.
【００４６】図４において、２１はビームモニタ２から
のビーム位相差出値ΔΦfを書きこむＲＦパターン生成
装置内のバッファメモリであり、２２は周波数の最適関
数を求める演算器、２３は補正後の周波数ｆrfパターン
設定値を書き込み、周波数補正パターン設定値を出力す
る周波数補正用パターンメモリである。２０は加速リン
グ内の偏向電磁石の電流ＩBMパターンメモリを有する偏
向電磁石パターン生成装置を示す。In FIG. 4, 21 is a buffer memory in the RF pattern generator for writing the beam phase difference value ΔΦ f from the beam monitor 2, 22 is an arithmetic unit for obtaining the optimum function of frequency, and 23 is a corrected value. The frequency correction pattern memory for writing the frequency f rf pattern setting value and outputting the frequency correction pattern setting value. Reference numeral 20 denotes a deflecting electromagnet pattern generator having a deflection electromagnet current I BM pattern memory in the acceleration ring.
【００４７】次に、上記構成における本実施の形態４の
動作について説明する。周波数可変空洞１が、基準周波
数ｆrfのパターンで運転され、その設定値がビームのエ
ネルギー（速度）に一致しない場合、上記実施の形態３
で述べたビーム軌道のずれ以外に位相ずれとしても現れ
る。そこで、ビームモニタ２からのビーム位相差ΔΦf
検出値をＲＦパターン生成装置９内のバッファメモリ２
１に書き込み、周波数パターン設定値ｆrfに加算し、ビ
ームに同期する正しい周波数ｆを仮定する。Next, the operation of the fourth embodiment having the above configuration will be described. In the case where the variable frequency cavity 1 is operated in the pattern of the reference frequency f rf , and its set value does not match the energy (speed) of the beam, the third embodiment described above is used.
In addition to the deviation of the beam orbit described above, it also appears as a phase deviation. Therefore, the beam phase difference ΔΦ f from the beam monitor 2
The detected value is stored in the buffer memory 2 in the RF pattern generation device 9.
Write to 1 and add to the frequency pattern set value f rf to assume the correct frequency f to synchronize with the beam.
【００４８】また、上記実施の形態３で述べたように周
波数ｆは加速リング内における偏向電磁石の磁場関数で
表わされるので、偏向電磁石電流ＩBMのパターン設定値
を偏向電磁石パターン生成装置２０から入力し、偏向電
磁石の磁場関数として最適化を行う。そして、この偏向
電磁石の磁場関数として設定された値で周波数パターン
設定値を生成しパターン運転を行う。この一連の操作を
繰り返し行うことで、周波数関数の最適化が進行する。Further, since the frequency f is expressed by the magnetic field function of the deflection electromagnet in the acceleration ring as described in the third embodiment, the pattern set value of the deflection electromagnet current I BM is input from the deflection electromagnet pattern generator 20. Then, optimization is performed as a magnetic field function of the bending electromagnet. Then, the frequency pattern set value is generated with the value set as the magnetic field function of the deflection electromagnet, and the pattern operation is performed. By repeating this series of operations, the optimization of the frequency function proceeds.
【００４９】以上のように、本実施の形態４に係る周波
数可変空洞の制御装置によれば、ビームモニタ２からの
ビーム位相差ΔΦf検出値と加速リング内偏向電磁石の
磁場のパターン設定値から周波数パターン設定値の関数
を最適化して生成することにより、ビームの加速を安定
にし、調整を容易に行うことができる。As described above, according to the control device for the variable frequency cavity according to the fourth embodiment, the beam phase difference ΔΦ f detection value from the beam monitor 2 and the magnetic field pattern set value of the deflection electromagnet in the acceleration ring are used. By optimizing and generating the function of the frequency pattern set value, the beam acceleration can be stabilized and the adjustment can be easily performed.
【００５０】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５に係る周波数可変空洞の制御装置の構成図である。
本実施の形態５は、ビーム軌道位置ずれΔＲ検出値を用
いた周波数パターンの補正制御方法を示す。Embodiment 5. FIG. 5 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a fifth embodiment of the present invention.
The fifth embodiment shows a frequency pattern correction control method using the beam trajectory position deviation ΔR detection value.
【００５１】図５において、ｉbはビームモニタのビー
ム電流値、２４はビームモニタ２からのビーム電流値ｉ
bを書きこむＲＦパターン生成装置９内のバッファメモ
リであり、２５は推定した周波数補正パターン設定値を
書き込み、周波数補正パターン設定値の出力を行なう周
波数補正用パターンメモリを示す。In FIG. 5, i b is the beam current value of the beam monitor, and 24 is the beam current value i from the beam monitor 2.
Reference numeral 25 denotes a buffer memory in the RF pattern generation device 9 for writing b , and 25 denotes a frequency correction pattern memory for writing the estimated frequency correction pattern set value and outputting the frequency correction pattern set value.
【００５２】次に、上記構成における本実施の形態５の
動作について説明する。周波数可変空洞１が、基準周波
数ｆrfのパターンで運転され、その設定値がビームのエ
ネルギー（速度）から大きく外れた場合、ビームは軌道
から外れビーム電流は減少しなくなってしまう。Next, the operation of the fifth embodiment having the above configuration will be described. When the variable frequency cavity 1 is operated in the pattern of the reference frequency f rf and its set value deviates largely from the energy (speed) of the beam, the beam deviates from the orbit and the beam current does not decrease.
【００５３】そのため、ビームモニタ２からのｆｅｅｄ
−ｂａｃｋ信号△Ｒ、△Φfも検知できず制御ができな
い。そこで、ビームモニタ２によりビーム電流値ｉbを
検出し、ビーム電流ｉb検出値をＲＦパターン生成装置
９内バッファメモリ２４に書き込み、ビーム電流値ｉb
の減少量と周波数補正用パラメータ△ｆとの関係を推定
する。Therefore, the feed from the beam monitor 2
-The back signals ΔR and ΔΦ f cannot be detected and cannot be controlled. Therefore, the beam current i b is detected by the beam monitor 2 and the detected beam current i b is written in the buffer memory 24 in the RF pattern generation device 9 to obtain the beam current i b.
Estimate the relationship between the amount of decrease and the frequency correction parameter Δf.
【００５４】具体的には、ビーム電流値ｉbが減少した
タイミングの周波数パターン設定値を変えてみて、ビー
ム電流値ｉbが減少するタイミングが後ろに延びるよう
に設定することによりビームが増加する値を選定する。
即ち、ビーム電流値ｉbの減少する周波数補正用パラメ
ータΔｆを仮定して生成し、次のパターン出力時に基準
周波数ｆrfパターンの補正として加える操作を繰り返す
ことによりビーム電流値の増加する周波数補正量をサー
チする。こうしてパターン区間の周波数補正用パラメー
タ△ｆの最適値を確定する。Specifically, the beam is increased by changing the frequency pattern set value at the timing when the beam current value i b is reduced and setting the timing at which the beam current value i b is reduced to extend backward. Select a value.
That is, the frequency correction amount Δb for increasing the beam current value is generated by repeating the operation of generating the frequency correction parameter Δf for decreasing the beam current value i b and adding it as the correction of the reference frequency f rf pattern at the next pattern output. Search for. In this way, the optimum value of the frequency correction parameter Δf in the pattern section is determined.
【００５５】以上のように、本実施の形態５に係る周波
数可変空洞の制御装置によれば、加速ビーム電流値をモ
ニタして周波数補正を行うことにより、ビームを制御範
囲から外れないような加速、減速の調整を容易に行うこ
とができる。As described above, according to the control device for the variable frequency cavity according to the fifth embodiment, the beam is accelerated within the control range by monitoring the acceleration beam current value and correcting the frequency. The deceleration can be easily adjusted.
【００５６】実施の形態６．図６はこの発明の実施の形
態６に係る周波数可変空洞の制御装置の構成図である。
本実施の形態６では、フェライトバイアス電源電流値Ｉ
bによる空洞内位相制御の補正方法を示す。Sixth Embodiment 6 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a sixth embodiment of the present invention.
In the sixth embodiment, the ferrite bias power supply current value I
The correction method of the cavity phase control by b is shown.
【００５７】図６において、２６は周波数可変空洞１に
おける空洞共振周波数とパワーアンプ６における供給電
力の周波数とのビーム位相差検出値△Φbを書き込むＲ
Ｆパターン生成装置９内のバッファメモリであり、２７
はフェライトバイアス電流Ｉ bパターン設定値に空洞の
位相差△Φbを加算するための演算器、２８は補正後の
フェライトバイアス電流Ｉbのパターン設定値を書き込
み、フェライトバイアス補正パターン出力を行なうフェ
ライトバイアス電流補正用パターンメモリである。In FIG. 6, reference numeral 26 denotes the variable frequency cavity 1.
Cavity resonance frequency and power supply in power amplifier 6
Beam phase difference detection value with force frequency △ ΦbWrite R
A buffer memory in the F pattern generation device 9
Is the ferrite bias current I bThe pattern setting value is
Phase difference △ ΦbIs an arithmetic unit for adding
Ferrite bias current IbWrite the pattern setting value of
The ferrite bias correction pattern output.
It is a write bias current correction pattern memory.
【００５８】次に、上記構成における本実施の形態６の
動作について説明する。フェライトバイアス電流Ｉ
bは、基準周波数ｆrfの関数として計算されパターン設
定値としてフェライトバイアス電源７に出力されるが、
空洞内のフェライトの運転温度等により空洞の共振周波
数は変化する。Next, the operation of the sixth embodiment having the above configuration will be described. Ferrite bias current I
b is calculated as a function of the reference frequency f rf and is output to the ferrite bias power supply 7 as a pattern setting value,
The resonant frequency of the cavity changes depending on the operating temperature of the ferrite in the cavity.
【００５９】そこで、周波数可変空洞１の共振周波数と
パワーアンプ６における供給電力の周波数との位相差△
ΦbをＲＦパターン生成装置９内のバッファメモリ２６
に書き込み、フェライトバイアス電流Ｉbパターン設定
値に加算演算を行う。それを新たなフェライトバイアス
電流Ｉbパターン設定値として出力する。また、新たな
フェライトバイアス電流Ｉbパターン設定値は次のパタ
ーンの基準値とすることで、パターン運転回数が増える
にしたがい、フェライトバイアス電流Ｉbパターン設定
値の最適化が進行する。Therefore, the phase difference Δ between the resonance frequency of the variable frequency cavity 1 and the frequency of the power supplied to the power amplifier 6
Φ b is a buffer memory 26 in the RF pattern generator 9
, And the addition calculation is performed on the ferrite bias current I b pattern setting value. It is output as a new ferrite bias current I b pattern set value. Further, by setting the new ferrite bias current I b pattern set value as the reference value of the next pattern, optimization of the ferrite bias current I b pattern set value proceeds as the number of pattern operations increases.
【００６０】以上のように、本実施の形態６に係る周波
数可変空洞の制御装置によれば、バイアス電流Ｉbパタ
ーン設定値のずれを補正した設定信号とすることによ
り、空洞の共振運転の制御範囲内に設定し、空洞のパタ
ーン運転を安定に容易に行うことができる。As described above, according to the frequency variable cavity control device in the sixth embodiment, the resonance operation of the cavity is controlled by using the setting signal in which the deviation of the bias current I b pattern set value is corrected. By setting it within the range, it is possible to easily and stably perform the cavity pattern operation.
【００６１】[0061]
【発明の効果】この発明に係る周波数可変空洞の制御装
置によれば、ビームモニタにより計測されたビーム計側
値と周波数補正用パターンメモリに現在格納されている
周波数補正用パラメータとに基づいて新たな周波数補正
用パラメータとして周波数パターン設定値の補正を行な
うことにより、ビームの加速を安定にし、容易にビーム
を調整することができる。According to the control device of the variable frequency cavity according to the present invention, a new value is obtained based on the beam meter side value measured by the beam monitor and the frequency correction parameter currently stored in the frequency correction pattern memory. By correcting the frequency pattern setting value as a frequency correction parameter, the beam acceleration can be stabilized and the beam can be easily adjusted.
【００６２】また、ビームモニタにより検出されたビー
ム軌道位置ずれ検出値を周波数補正用パターンメモリに
格納し、ビームモニタにより計測されたビーム位置ずれ
検出値と周波数補正用パターンメモリに現在格納されて
いるビーム位置ずれ検出値とに基づいて新たな周波数補
正用パラメータとして周波数パターン設定値の補正を行
なうことにより、ビームの加速を安定にし、容易にビー
ムを調整することができる。Further, the beam trajectory position deviation detection value detected by the beam monitor is stored in the frequency correction pattern memory, and the beam position deviation detection value measured by the beam monitor and the frequency correction pattern memory are currently stored. By correcting the frequency pattern setting value as a new frequency correction parameter based on the beam position shift detection value, the beam acceleration can be stabilized and the beam can be easily adjusted.
【００６３】また、ビームモニタにより検出されたビー
ム位相差検出値を周波数補正用パターンメモリに格納
し、ビームモニタにより検出されたビーム位相差検出値
と周波数補正用パターンメモリに現在格納されているビ
ーム位相差検出値とに基づいて新たな周波数補正用パラ
メータとして周波数パターン設定値の補正を行なうこと
により、ビームの加速を安定にし、容易にビームを調整
することができる。The beam phase difference detection value detected by the beam monitor is stored in the frequency correction pattern memory, and the beam phase difference detection value detected by the beam monitor and the beam currently stored in the frequency correction pattern memory are stored. By correcting the frequency pattern setting value as a new frequency correction parameter based on the phase difference detection value, the beam acceleration can be stabilized and the beam can be easily adjusted.
【００６４】また、ビームモニタにより計測された検出
値と、偏向電磁石パターン生成手段により出力された偏
向電磁石電流パラメータとに基づいて、上記周波数可変
空洞を通過するビームの周波数に同期するように最適化
された周波数パラメータを上記制御ユニットへ出力する
ことにより、ビームの加速を安定にし、容易にビームを
調整することができる。Further, based on the detection value measured by the beam monitor and the deflection electromagnet current parameter output by the deflection electromagnet pattern generating means, it is optimized so as to be synchronized with the frequency of the beam passing through the frequency variable cavity. By outputting the generated frequency parameter to the control unit, the acceleration of the beam can be stabilized and the beam can be easily adjusted.
【００６５】また、ビームモニタは周波数可変空洞を通
過したビームのビーム電流値減少量を計測し、ＲＦパタ
ーン生成手段は上記ビームモニタにより計測されたビー
ム電流値減少量と周波数補正用パラメータとの関係を推
定することにより、上記ビームモニタにより計測された
ビーム電流値減少量に対応する周波数補正用パラメータ
を上記制御ユニットへ出力するため、ビームの加速を安
定にし、容易にビームを調整することができる。The beam monitor measures the amount of decrease in the beam current value of the beam that has passed through the variable frequency cavity, and the RF pattern generating means relates the relationship between the amount of decrease in the beam current value measured by the beam monitor and the frequency correction parameter. Since the frequency correction parameter corresponding to the beam current value decrease amount measured by the beam monitor is output to the control unit by estimating the above, the beam acceleration can be stabilized and the beam can be easily adjusted. .
【００６６】さらに、パターン生成手段は位相差検出手
段により検出された位相差と電源電流パターンメモリに
現在格納されているフェライトバイアス電源電流パラメ
ータとに基づいて新たなフェライトバイアス電源電流パ
ラメータとして周波数可変空洞にフェライトバイアス電
流を印加するため、ビームの加速を安定にし、容易にビ
ームを調整することができる。Further, the pattern generating means is based on the phase difference detected by the phase difference detecting means and the ferrite bias power supply current parameter currently stored in the power supply current pattern memory, and is a variable frequency cavity as a new ferrite bias power supply current parameter. Since a ferrite bias current is applied to the beam, the beam acceleration can be stabilized and the beam can be easily adjusted.
【図１】 この発明の実施の形態１に係る周波数可変空
洞の制御装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 この発明の実施の形態２に係る周波数可変空
洞の制御装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 この発明の実施の形態３に係る周波数可変空
洞の制御装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a third embodiment of the present invention.
【図４】 この発明の実施の形態４に係る周波数可変空
洞の制御装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】 この発明の実施の形態５に係る周波数可変空
洞の制御装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図６】 この発明の実施の形態６に係る周波数可変空
洞の制御装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a frequency variable cavity control device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図７】 従来の周波数可変空洞の制御装置の構成図で
ある。FIG. 7 is a block diagram of a conventional frequency variable cavity control device.
１ 周波数可変空洞、２ ビームモニタ、３ 制御ユニ
ット、４ シンセサイザ、５ 初段アンプ、６ パワー
アンフ、７ フェライトバイアス電源、８ 上位計算
機、９ ＲＦパターン生成装置、１０ 同期信号発生装
置、１１ バッファメモリ、１２ 演算器、１３ 周波
数補正用パターンメモリ、１４ バッファメモリ、１５
演算器、１６ 周波数補正用パターンメモリ、１７
バッファメモリ、１８ 演算器、１９ 周波数補正用パ
ターンメモリ、２０ 偏向電磁石パターン生成装置、２
１ バッファメモリ、２２ 演算器、２３ 周波数補正
用パターンメモリ、２４ バッファメモリ、２５ 周波
数補正用パターンメモリ、２６ バッファメモリ、２７
演算器、２８ フェライトバイアス電流補正用パター
ンメモリ。1 frequency variable cavity, 2 beam monitor, 3 control unit, 4 synthesizer, 5 first stage amplifier, 6 power amp, 7 ferrite bias power supply, 8 host computer, 9 RF pattern generator, 10 sync signal generator, 11 buffer memory, 12 operation Vessel, 13 frequency correction pattern memory, 14 buffer memory, 15
Calculator, 16 frequency correction pattern memory, 17
Buffer memory, 18 arithmetic unit, 19 frequency correction pattern memory, 20 deflection electromagnet pattern generation device, 2
1 buffer memory, 22 arithmetic unit, 23 frequency correction pattern memory, 24 buffer memory, 25 frequency correction pattern memory, 26 buffer memory, 27
Calculator, 28 Ferrite bias current correction pattern memory.
Claims (6)
振させることにより、該空洞内を通過するビームを加速
制御する周波数可変空洞と、 各種運転パターンに対応した複数の周波数パラメータを
予め格納したＲＦパターンメモリを有し、該ＲＦパター
ンメモリから所望の運転パターンに対応した周波数パラ
メータを制御ユニットへ出力するＲＦパターン生成手段
と、 上記ＲＦパターン生成手段から出力される周波数パラメ
ータに応じた変換値を出力する制御ユニットと、 上記制御ユニットにより出力される変換値に基づいて上
記周波数可変空洞へ電力供給する電力供給手段と、 上記周波数可変空洞を通過するビーム計側値を計測する
ビームモニタとを備え、 上記ＲＦパターン生成手段は上記周波数パラメータを補
正するための周波数補正用パラメータを格納する周波数
補正用パターンメモリを有し、上記ビームモニタにより
計測されたビーム計側値と上記周波数補正用パターンメ
モリに現在格納されている周波数補正用パラメータとに
基づいて新たな周波数補正用パラメータを上記周波数パ
ターンメモリに設定するとともに上記制御ユニットへ出
力し、 上記制御ユニットは上記ＲＦパターン生成手段から出力
された周波数補正用パラメータを上記周波数パラメータ
に加算して得た制御パラメータに応じた変換値を上記電
力供給手段へ出力することを特徴とする周波数可変空洞
の制御装置。1. A frequency variable cavity for controlling acceleration of a beam passing through the cavity by causing the cavity to resonate according to supplied high frequency power, and a plurality of frequency parameters corresponding to various operation patterns are stored in advance. An RF pattern generating unit that has an RF pattern memory and outputs a frequency parameter corresponding to a desired operation pattern from the RF pattern memory to the control unit, and a conversion value corresponding to the frequency parameter output from the RF pattern generating unit. A control unit for outputting, a power supply unit for supplying power to the variable frequency cavity based on the converted value output by the control unit, and a beam monitor for measuring a beam meter side value passing through the variable frequency cavity. The RF pattern generation means is a frequency correction for correcting the frequency parameter. A frequency correction pattern memory for storing parameters is provided, and a new frequency correction is performed based on the beam meter side value measured by the beam monitor and the frequency correction parameter currently stored in the frequency correction pattern memory. The parameter is set in the frequency pattern memory and is output to the control unit, and the control unit adds the frequency correction parameter output from the RF pattern generation means to the frequency parameter and converts the parameter according to the control parameter. A variable frequency cavity control device which outputs a value to the power supply means.
装置において、 上記ビームモニタは上記電力供給手段により電力供給さ
れた周波数可変空洞を通過したビームのビーム軌道位置
ずれを検出し、 上記ＲＦパターン生成手段は周波数補正用パラメータと
して上記ビームモニタにより検出されたビーム軌道位置
ずれ検出値を上記周波数補正用パターンメモリに格納
し、上記ビームモニタにより計測されたビーム位置ずれ
検出値と上記周波数補正用パターンメモリに現在格納さ
れているビーム位置ずれ検出値とに基づいて新たな周波
数補正用パラメータを上記周波数パターンメモリに設定
するとともに上記制御ユニットへ出力することを特徴と
する周波数可変空洞の制御装置。2. The frequency variable cavity control device according to claim 1, wherein the beam monitor detects a beam orbital position deviation of a beam passing through the frequency variable cavity powered by the power supply means, The pattern generation means stores the beam trajectory position deviation detection value detected by the beam monitor as a frequency correction parameter in the frequency correction pattern memory, and the beam position deviation detection value measured by the beam monitor and the frequency correction A control device for a variable frequency cavity, wherein a new frequency correction parameter is set in the frequency pattern memory based on the beam position deviation detection value currently stored in the pattern memory and is output to the control unit.
装置において、 上記ビームモニタは上記電力供給手段により電力供給さ
れた周波数可変空洞を通過したビームのシンクロトロン
周回周期速度を示す周回周波数と上記周波数可変空洞の
共振周波数とのビーム位相差を検出し、 上記ＲＦパターン生成手段は周波数補正用パラメータと
して上記ビームモニタにより検出されたビーム位相差検
出値を上記周波数補正用パターンメモリに格納し、上記
ビームモニタにより検出されたビーム位相差検出値と上
記周波数補正用パターンメモリに現在格納されているビ
ーム位相差検出値とに基づいて新たな周波数補正用パラ
メータを上記周波数パターンメモリに設定するとともに
上記制御ユニットへ出力することを特徴とする周波数可
変空洞の制御装置。3. The control device for a variable frequency cavity according to claim 1, wherein the beam monitor has a revolving frequency indicating a synchrotron revolving periodic velocity of a beam which has passed through the variable frequency cavity powered by the power supply means. The beam phase difference from the resonance frequency of the frequency variable cavity is detected, and the RF pattern generation means stores the beam phase difference detection value detected by the beam monitor as a frequency correction parameter in the frequency correction pattern memory, A new frequency correction parameter is set in the frequency pattern memory based on the beam phase difference detection value detected by the beam monitor and the beam phase difference detection value currently stored in the frequency correction pattern memory. Control device for variable frequency cavity characterized by outputting to control unit
洞の制御装置において、 各種運転パターンに対応した上記ビームを偏向させる複
数の偏向電磁石電流パラメータを予め格納した偏向電磁
石パターンメモリを有し、該偏向電磁石パターンメモリ
から所望の運転パターンに対応した偏向電磁石電流パラ
メータを抽出して偏向電磁石電流パラメータを出力する
偏向電磁石パターン生成手段をさらに備え、 上記ＲＦパターン生成手段はＲＦパターンメモリから所
望の運転パターンに対応した周波数パラメータを抽出
し、該抽出された周波数パラメータと、上記ビームモニ
タにより計測された検出値と、上記偏向電磁石パターン
生成手段により出力された偏向電磁石電流パラメータと
に基づいて、上記周波数可変空洞を通過するビームの周
波数に同期するように最適化された周波数パラメータを
上記制御ユニットへ出力することを特徴とする周波数可
変空洞の制御装置。4. The frequency variable cavity control device according to claim 2, further comprising a deflection electromagnet pattern memory in which a plurality of deflection electromagnet current parameters for deflecting the beam corresponding to various operation patterns are stored in advance. A deflection electromagnet pattern generating means for extracting a deflection electromagnet current parameter corresponding to a desired operation pattern from the deflection electromagnet pattern memory and outputting the deflection electromagnet current parameter is further provided, and the RF pattern generation means includes a desired operation from the RF pattern memory. A frequency parameter corresponding to the pattern is extracted, and the frequency is determined based on the extracted frequency parameter, the detection value measured by the beam monitor, and the deflection electromagnet current parameter output by the deflection electromagnet pattern generation means. To the frequency of the beam passing through the variable cavity Controller variable frequency cavity and outputs the optimized frequency parameter as sake to the control unit.
装置において、 上記ビームモニタは上記電力供給手段により電力供給さ
れた周波数可変空洞を通過したビームのビーム電流値減
少量を計測し、 上記ＲＦパターン生成手段は上記ビームモニタにより計
測されたビーム電流値減少量と周波数補正用パラメータ
との関係を推定することにより、上記ビームモニタによ
り計測されたビーム電流値減少量に対応する周波数補正
用パラメータを上記制御ユニットへ出力することを特徴
とする周波数可変空洞の制御装置。5. The frequency variable cavity control device according to claim 1, wherein the beam monitor measures a beam current value reduction amount of a beam that has passed through the frequency variable cavity powered by the power supply means, The RF pattern generation means estimates the relationship between the beam current value decrease amount measured by the beam monitor and the frequency correction parameter, and thereby the frequency correction parameter corresponding to the beam current value decrease amount measured by the beam monitor. Is output to the control unit.
振させ、内部に備えたフェライトの透磁率をバイアス電
流で制御することにより、該空洞内を通過するビームを
加速制御する周波数可変空洞と、 上記周波数可変空洞に電力を供給する電力供給手段と、 各種運転パターンに対応した複数のフェライトバイアス
電源電流パラメータを予め格納した電源電流パターンメ
モリを有し、該電源電流パターンメモリから所望の運転
パターンに対応したフェライトバイアス電源電流パラメ
ータを抽出してフェライトバイアス電源に出力するパタ
ーン生成手段と、 上記パターン生成手段により出力されたフェライトバイ
アス電源電流パラメータに基づいて上記周波数可変空洞
にフェライトバイアス電流を印加するフェライトバイア
ス電源と、 上記フェライトバイアス電源から印加されたフェライト
バイアス電流により制御される上記周波数可変空洞の共
振周波数と、上記電力供給手段における高周波電力の周
波数との位相差を検出する位相差検出手段とを備え、 上記パターン生成手段は上記位相差検出手段により検出
された位相差と上記電源電流パターンメモリに現在格納
されているフェライトバイアス電源電流パラメータとに
基づいて新たなフェライトバイアス電源電流パラメータ
を上記電源電流パターンメモリに設定するとともに上記
フェライトバイアス電源へ出力し、 上記フェライトバイアス電源は上記パターン生成手段か
ら出力されたフェライトバイアス電源電流パラメータに
基づいて上記周波数可変空洞にフェライトバイアス電流
を印加することを特徴とする周波数可変空洞の制御装
置。6. A frequency variable cavity for accelerating and controlling a beam passing through the cavity by causing the cavity to resonate according to the supplied high frequency power and controlling the permeability of ferrite contained therein by a bias current. A power supply means for supplying power to the frequency variable cavity, and a power supply current pattern memory in which a plurality of ferrite bias power supply current parameters corresponding to various operation patterns are stored in advance, and a desired operation pattern from the power supply current pattern memory Pattern generating means for extracting the ferrite bias power source current parameter corresponding to the above and outputting it to the ferrite bias power source, and applying the ferrite bias current to the frequency variable cavity based on the ferrite bias power source current parameter output by the pattern generating means. Ferrite bias power supply and And a phase difference detection means for detecting a phase difference between the resonance frequency of the frequency variable cavity controlled by the ferrite bias current applied from the power supply and the frequency of the high frequency power in the power supply means. The means sets a new ferrite bias power supply current parameter in the power supply current pattern memory based on the phase difference detected by the phase difference detection means and the ferrite bias power supply current parameter currently stored in the power supply current pattern memory. Together with the ferrite bias power source, the ferrite bias power source applies a ferrite bias current to the frequency variable cavity based on the ferrite bias power source current parameter output from the pattern generating means. Control Apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001289929A JP2003100500A (en) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | Frequency changing cavity control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001289929A JP2003100500A (en) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | Frequency changing cavity control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100500A true JP2003100500A (en) | 2003-04-04 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003100500A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012117563A1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-07 | 株式会社日立製作所 | Synchrotron magnet power supply control system and control method, and synchrotron |
| CN107995768A (en) * | 2017-11-28 | 2018-05-04 | 中国科学技术大学 | A kind of method and apparatus for measuring charged particle storage rings sync plus white phase angle |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001289929A patent/JP2003100500A/en active Pending
Cited By (4)
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| CN107995768A (en) * | 2017-11-28 | 2018-05-04 | 中国科学技术大学 | A kind of method and apparatus for measuring charged particle storage rings sync plus white phase angle |
| CN107995768B (en) * | 2017-11-28 | 2019-10-25 | 中国科学技术大学 | A kind of method and apparatus measuring charged particle storage rings sync plus white phase angle |
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