JP2511122B2 - シンクロトロン加速器の励振制御方法 - Google Patents
シンクロトロン加速器の励振制御方法Info
- Publication number
- JP2511122B2 JP2511122B2 JP24383988A JP24383988A JP2511122B2 JP 2511122 B2 JP2511122 B2 JP 2511122B2 JP 24383988 A JP24383988 A JP 24383988A JP 24383988 A JP24383988 A JP 24383988A JP 2511122 B2 JP2511122 B2 JP 2511122B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- high frequency
- phase
- cavity
- frequency power
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、粒子の効率良く加速するためのシンクロト
ロン加速器の励振制御方法に関する。
ロン加速器の励振制御方法に関する。
（従来の技術） 従来、第２図〜第４図に示すようなシンクロトロン加
速器を使った粒子加速システムが知られている。
速器を使った粒子加速システムが知られている。
これを説明すると、まず第２図において、１はシンク
ロトロン加速器であり、このシンクロトロン加速器１は
初期加速用ライナック２と入射器３と複数の偏向電磁石
4,4,…とを備えている。粒子はライナック２から入射器
３に入射され複数の偏向電磁石4,4,…の磁界内を通され
て偏向されることにより再び入射器３に戻るように構成
され、粒子は、この経路を巡回するようになっている。
この粒子が巡回する経路中にはキャビティ５が設けら
れ、粒子は、巡回中、このキャビティ５を通る度にその
内部に発生させている電界により加速されるようになっ
ている。６はその粒子の経路に沿って形成されている真
空ビームダクトである。
ロトロン加速器であり、このシンクロトロン加速器１は
初期加速用ライナック２と入射器３と複数の偏向電磁石
4,4,…とを備えている。粒子はライナック２から入射器
３に入射され複数の偏向電磁石4,4,…の磁界内を通され
て偏向されることにより再び入射器３に戻るように構成
され、粒子は、この経路を巡回するようになっている。
この粒子が巡回する経路中にはキャビティ５が設けら
れ、粒子は、巡回中、このキャビティ５を通る度にその
内部に発生させている電界により加速されるようになっ
ている。６はその粒子の経路に沿って形成されている真
空ビームダクトである。
第３図においてキャビティ５内には電界投入器７とチ
ューナー８とプローブ９とが設けられ、電力投入器７に
より高周波電力がキャビティ５内に供給されることによ
り、チューナー８との関係で粒子加速用の高周波電界が
生じ、このチューナー８を退進させることによりキャビ
ティ５内の共振周波数が調整されるものである。プロー
ブ９は該キャビティ５内の高周波電界の強さに応じた電
圧値を有する高周波信号を得るためのもので、この高周
波信号はキャビティに与える高周波電力の振幅制御に用
いられるものである。
ューナー８とプローブ９とが設けられ、電力投入器７に
より高周波電力がキャビティ５内に供給されることによ
り、チューナー８との関係で粒子加速用の高周波電界が
生じ、このチューナー８を退進させることによりキャビ
ティ５内の共振周波数が調整されるものである。プロー
ブ９は該キャビティ５内の高周波電界の強さに応じた電
圧値を有する高周波信号を得るためのもので、この高周
波信号はキャビティに与える高周波電力の振幅制御に用
いられるものである。
10は原発振器、11は励振装置、12は電力増幅器、13は
ダミーロード、14はサーキュレータである。原発振器10
からの高周波信号は励振装置11によりその電力及び位相
が制御され、その制御された高周波信号は電力増幅器12
により増幅されサーキュレータ14を介して、電力投入器
７により高周波電力としてキャビティ５に供給される。
また電力投入器７からの反射高周波電力はダミーロード
13側へ伝送されこれら吸収されるようになっている。
ダミーロード、14はサーキュレータである。原発振器10
からの高周波信号は励振装置11によりその電力及び位相
が制御され、その制御された高周波信号は電力増幅器12
により増幅されサーキュレータ14を介して、電力投入器
７により高周波電力としてキャビティ５に供給される。
また電力投入器７からの反射高周波電力はダミーロード
13側へ伝送されこれら吸収されるようになっている。
励振装置11は第４図に示すように位相差検出器17と、
移相器制御器18と、移相器19とキャビティ電圧検出器20
とアッテネータ制御器21とアッテネータ22と電力増幅器
23とを有している。
移相器制御器18と、移相器19とキャビティ電圧検出器20
とアッテネータ制御器21とアッテネータ22と電力増幅器
23とを有している。
位相差検出器17には方向性結合器15,16（第３図）か
らの高周波信号P(ref),P(rf)が入力され、この位相差検
出器17により高周波信号P(ref),P(rf)の位相差信号が生
成され、これを位相差検出信号Δψとして出力する。移
相器制御器18にはこの位相差検出信号Δψが入力され、
この移相器制御器18は、位相差が一定となるような目標
値を表した移相器制御信号を出力する。この移相器制御
信号は移相器19に入力され、キャビティに与える高周波
電力の位相と、原発振器の高周波信号の位相との位相差
が常に一定となるようにして、このキャビティに与える
高周波電力の位相変化を小さくする。
らの高周波信号P(ref),P(rf)が入力され、この位相差検
出器17により高周波信号P(ref),P(rf)の位相差信号が生
成され、これを位相差検出信号Δψとして出力する。移
相器制御器18にはこの位相差検出信号Δψが入力され、
この移相器制御器18は、位相差が一定となるような目標
値を表した移相器制御信号を出力する。この移相器制御
信号は移相器19に入力され、キャビティに与える高周波
電力の位相と、原発振器の高周波信号の位相との位相差
が常に一定となるようにして、このキャビティに与える
高周波電力の位相変化を小さくする。
キャビティ電圧検出器20にはプローブ９からの高周波
信号が入力され、このキャビティ電圧検出器20により高
周波信号Vc(rf)の振幅に相当する電圧値の直流電圧信号
が生成され、これをキャビティ電圧検出信号として出力
する。アッテネータ制御器21には基準電圧信号とキャビ
ティ電圧検出信号とが入力され、このアッテネータ制御
器21は、両者の電圧値を比較し、その差を見込んだ目標
値を表したアッテネータ制御信号を出力する。このアッ
テーネ制御信号はアッテネータ22に入力され、このアッ
テネータ22からそのアッテネータ制御信号の表す電力値
に応じた電力値の高周波電力信号が出力され、この高周
波電力信号は電力増幅器23を通して励振装置11の出力と
して送出される。
信号が入力され、このキャビティ電圧検出器20により高
周波信号Vc(rf)の振幅に相当する電圧値の直流電圧信号
が生成され、これをキャビティ電圧検出信号として出力
する。アッテネータ制御器21には基準電圧信号とキャビ
ティ電圧検出信号とが入力され、このアッテネータ制御
器21は、両者の電圧値を比較し、その差を見込んだ目標
値を表したアッテネータ制御信号を出力する。このアッ
テーネ制御信号はアッテネータ22に入力され、このアッ
テネータ22からそのアッテネータ制御信号の表す電力値
に応じた電力値の高周波電力信号が出力され、この高周
波電力信号は電力増幅器23を通して励振装置11の出力と
して送出される。
第３図の24はチューナー制御装置である。チューナー
８は、このチューナー制御装置24により、同調位置に移
動させられるようになっている。
８は、このチューナー制御装置24により、同調位置に移
動させられるようになっている。
上述の例の如く、シンクロトロン加速器を使った粒子
加速システムにあっては、従来、キャビティ内部の高周
波電圧を検出し、その検出電圧値と基準電圧値とを比較
してキャビティに与える高周波電力の目標値を決定する
閉ループ制御を行っている。
加速システムにあっては、従来、キャビティ内部の高周
波電圧を検出し、その検出電圧値と基準電圧値とを比較
してキャビティに与える高周波電力の目標値を決定する
閉ループ制御を行っている。
そして、この閉ループ制御を行うにあたり、基準電圧
値を偏向電磁石等と相関関係を持たせて所定のパターン
に変化させることにより、キャビティに与える高周波電
力を調整し、キャビティに発生させる高周波電界の強さ
を変化させて粒子を次第に加速するようにしている。
値を偏向電磁石等と相関関係を持たせて所定のパターン
に変化させることにより、キャビティに与える高周波電
力を調整し、キャビティに発生させる高周波電界の強さ
を変化させて粒子を次第に加速するようにしている。
さらに、キャビティに与える高周波電力を変化させる
ことによって発生する位相変化は原発振器10の高周波信
号の位相を基準にして、位相の閉ループ制御を行うこと
により、小さくするようにしている。
ことによって発生する位相変化は原発振器10の高周波信
号の位相を基準にして、位相の閉ループ制御を行うこと
により、小さくするようにしている。
（発明が解決しようとする課題） 第５図はキャビティに与える高周波電力に対する位相
変化の一般的な関係を示したものである。
変化の一般的な関係を示したものである。
この図に示すように、一般的に高周波電力が大きくな
るに従い、位相変化も大きくなっていくため、従来より
位相の閉ループ制御を行い、位相変化を補償していた。
るに従い、位相変化も大きくなっていくため、従来より
位相の閉ループ制御を行い、位相変化を補償していた。
上述したような、従来の励振制御方法では、位相変化
が急激な大きくなるような、第５図におけるＢ領域に
て、キャビティに与える高周波電力の制御を行ってい
た。
が急激な大きくなるような、第５図におけるＢ領域に
て、キャビティに与える高周波電力の制御を行ってい
た。
ところが、さらにシンクロトロン加速器の粒子加速効
率を良くするため、キャビティに与える高周波電力を、
第５図におけるＡ領域にまでまたがるような低いところ
まで制御して粒子加速しようとすると、位相差を検出す
る２つの高周波信号のレベルアンバランスにより位相差
検出器の誤差が大きくなり、位相の閉ループ制御を行っ
ているにもかかわらず、位相変化が大きくなってしまう
という問題があった。
率を良くするため、キャビティに与える高周波電力を、
第５図におけるＡ領域にまでまたがるような低いところ
まで制御して粒子加速しようとすると、位相差を検出す
る２つの高周波信号のレベルアンバランスにより位相差
検出器の誤差が大きくなり、位相の閉ループ制御を行っ
ているにもかかわらず、位相変化が大きくなってしまう
という問題があった。
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、キャビティに与
える高周波電力の制御範囲を０近傍から最大値までの広
い範囲とした場合でも、位相変化を小さくおさえるよう
な位相制御を行う。シンクロトロン加速器の励振制御方
法を提供することにある。
れたもので、その目的とするところは、キャビティに与
える高周波電力の制御範囲を０近傍から最大値までの広
い範囲とした場合でも、位相変化を小さくおさえるよう
な位相制御を行う。シンクロトロン加速器の励振制御方
法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 第１図に示す様に本発明のシンクロトロン加速器の励
振制御方法では、従来技術の構成の他に方向性結合性16
からの信号を入力して、キャビティに与えている高周波
電力を検出し、高周波電力値検出信号Ｐを出力する高周
波電力検出器25と、この高周波電力値検出信号Ｐと比較
基準値となる制御切換え電力値Pminとを比較し、ＰとP
minの大小関係により反転する２値を出力する機能を有
する比較器26を具備し、この反転する２値により、位相
の閉ループ制御の実行・停止の切換えを行うことが特徴
である。
振制御方法では、従来技術の構成の他に方向性結合性16
からの信号を入力して、キャビティに与えている高周波
電力を検出し、高周波電力値検出信号Ｐを出力する高周
波電力検出器25と、この高周波電力値検出信号Ｐと比較
基準値となる制御切換え電力値Pminとを比較し、ＰとP
minの大小関係により反転する２値を出力する機能を有
する比較器26を具備し、この反転する２値により、位相
の閉ループ制御の実行・停止の切換えを行うことが特徴
である。
（作用） 本発明では高周波電力検出器25と、比較器26とを従来
技術の構成に追加することにより、キャビティに与えて
いる高周波電力を検出し、この検出電力値が比較基準値
Pmin以下になったら、位相の閉ループ制御を停止させ、
移相器19へ送信している移相器制御信号を固定し、そら
に検出電力値が比較基準値Pmin以上になったら、位相の
閉ループ制御を実行するというように、位相の閉ループ
制御の実行・停止を検出電力値により切換える。
技術の構成に追加することにより、キャビティに与えて
いる高周波電力を検出し、この検出電力値が比較基準値
Pmin以下になったら、位相の閉ループ制御を停止させ、
移相器19へ送信している移相器制御信号を固定し、そら
に検出電力値が比較基準値Pmin以上になったら、位相の
閉ループ制御を実行するというように、位相の閉ループ
制御の実行・停止を検出電力値により切換える。
（実施例） 以下に、本発明の実施例について図面を参照しつつ説
明する。
明する。
第１図は本発明方法に係る一実施例のブロック図であ
る。なお、第１図における第４図と同一符号は互いに或
いは相当する部分を示している。
る。なお、第１図における第４図と同一符号は互いに或
いは相当する部分を示している。
第１図において、25は高周波電力検出器、26は比較器
である。
である。
以下、本発明の作用について第１図により説明する。
本発明では従来の構成に、高周波電力検出器25と比較器
26を追加している。従来と同一である部分の動作は前述
の（従来の技術）のところで説明したとおりであるの
で、説明を省略する。
本発明では従来の構成に、高周波電力検出器25と比較器
26を追加している。従来と同一である部分の動作は前述
の（従来の技術）のところで説明したとおりであるの
で、説明を省略する。
第３図の方向性結合器16からの高周波信号P(rf)は位
相差検出器17と高周波電力検出器25に入力される。この
高周波電力検出器25では、高周波信号P(rf)から高周波
電力値信号を生成し、これを高周波電力値検出信号Ｐと
して出力される。
相差検出器17と高周波電力検出器25に入力される。この
高周波電力検出器25では、高周波信号P(rf)から高周波
電力値信号を生成し、これを高周波電力値検出信号Ｐと
して出力される。
比較器26には、この高周波電力値検出信号Ｐと、位相
の閉ループ制御を行わなくとも、位相変化がシステム上
問題なくなるような高周波電力値範囲で制御切換えを行
うための制御切換え電力値Pminが入力される。
の閉ループ制御を行わなくとも、位相変化がシステム上
問題なくなるような高周波電力値範囲で制御切換えを行
うための制御切換え電力値Pminが入力される。
比較器26ではこのＰとPminを比較し、反転する２値を
出力する機能を有する。例えば、高周波電力値検出信号
Ｐが、Pminの値より大きい場合には論理「０」になり、
高周波電力値検出信号がＰがPminの値より小さい場合に
は論理「１」になる。
出力する機能を有する。例えば、高周波電力値検出信号
Ｐが、Pminの値より大きい場合には論理「０」になり、
高周波電力値検出信号がＰがPminの値より小さい場合に
は論理「１」になる。
移相器制御器18には、この反転する２値が入力され、
論理「０」のときには、位相の閉ループ制御を行い、原
発振器10の高周波信号の位相に、キャビティに与える高
周波電力の位相をあわせるような制御を行う。論理
「１」になったときには、位相の閉ループ制御を停止
し、論理「１」になる前に、移相器制御器18から出力し
ていた。移相器制御信号を保持している。再度、論理
「０」にもどれば、位相の閉ループ制御を再開する。
論理「０」のときには、位相の閉ループ制御を行い、原
発振器10の高周波信号の位相に、キャビティに与える高
周波電力の位相をあわせるような制御を行う。論理
「１」になったときには、位相の閉ループ制御を停止
し、論理「１」になる前に、移相器制御器18から出力し
ていた。移相器制御信号を保持している。再度、論理
「０」にもどれば、位相の閉ループ制御を再開する。
本発明により、位相の閉ループ制御の実効・停止をキ
ャビティに与える高周波電力の大きさで切り換えること
により、高周波電力が小さいところでの位相変化も小さ
くすることができる。
ャビティに与える高周波電力の大きさで切り換えること
により、高周波電力が小さいところでの位相変化も小さ
くすることができる。
以上説明したように、本発明によれば、位相の閉ルー
プ制御を行わなくとも、位相変化が小さいような高周波
電力範囲を設定し、その高周波電力範囲では、位相の閉
ループ制御を停止することで、キャビティに与える高周
波電力の制御範囲を０近傍から最大値までの広い範囲と
しても、位相変化も小さくおさえるような位相制御を行
うことができる。
プ制御を行わなくとも、位相変化が小さいような高周波
電力範囲を設定し、その高周波電力範囲では、位相の閉
ループ制御を停止することで、キャビティに与える高周
波電力の制御範囲を０近傍から最大値までの広い範囲と
しても、位相変化も小さくおさえるような位相制御を行
うことができる。
第１図は本発明方法に係る一実施例の励振装置のブロッ
ク図、第２図はシンクロトロン加速器の構造を示す概念
図、第３図はシンクロトロン加速器粒子加速システムの
全体図、第４図はその従来の励振装置のブロック図、第
５図は位相補償をしないときの、キャビティへ与える高
周波電力に対する、位相変化の関係を示したグラフであ
る。 １……シンクロトロン加速器 ２……ライナック、３……入射器 ４……偏向電磁石、５……キャビティ ６……真空ビームダクト、７……電力投入器 ８……チューナー、９……プローブ 10……原発振器、11……励振装置 12……電力増幅器、13……ダミーロード 14……サーキュレータ、15……方向性結合器 16……方向性結合器、17……位相差検出器 18……位相器制御器、19……移相器 20……キャビティ電圧検出器 21……アッテネータ制御器 22……アッテネータ、23……電力増幅器 24……チューナー制御盤、25……高周波電力検出器 26……比較器、Vc……キャビティ電圧 Vc(ref)……キャビティ電圧基準 Vc(rf)……キャビティ検出高周波信号 P(ref)……方向性結合器検出基準高周波信号 P(rf)……方向性結合器検出高周波信号 Δψ……位相差検出信号 Ｐ……高周波電力値検出信号 Pmin……制御切換え電力値
ク図、第２図はシンクロトロン加速器の構造を示す概念
図、第３図はシンクロトロン加速器粒子加速システムの
全体図、第４図はその従来の励振装置のブロック図、第
５図は位相補償をしないときの、キャビティへ与える高
周波電力に対する、位相変化の関係を示したグラフであ
る。 １……シンクロトロン加速器 ２……ライナック、３……入射器 ４……偏向電磁石、５……キャビティ ６……真空ビームダクト、７……電力投入器 ８……チューナー、９……プローブ 10……原発振器、11……励振装置 12……電力増幅器、13……ダミーロード 14……サーキュレータ、15……方向性結合器 16……方向性結合器、17……位相差検出器 18……位相器制御器、19……移相器 20……キャビティ電圧検出器 21……アッテネータ制御器 22……アッテネータ、23……電力増幅器 24……チューナー制御盤、25……高周波電力検出器 26……比較器、Vc……キャビティ電圧 Vc(ref)……キャビティ電圧基準 Vc(rf)……キャビティ検出高周波信号 P(ref)……方向性結合器検出基準高周波信号 P(rf)……方向性結合器検出高周波信号 Δψ……位相差検出信号 Ｐ……高周波電力値検出信号 Pmin……制御切換え電力値
Claims (1)
- 【請求項１】キャビティ内部の高周波電圧を検出し、そ
の検出電圧値と基準電圧値とを比較して前記キャビティ
に与える高周波電力の目標値を決定する閉ループ制御を
行い且つ前記キャビティに与える高周波電力の位相と、
基準高周波信号の位相との位相差が常に一定となるよう
に、位相の閉ループ制御を行ないながら、前記基準電圧
値を所定のパターンに変化させることにより、前記キャ
ビティに発生させる粒子加速用高周波電界の強さを、位
相変化が発生しないようにしながら、変化させて該粒子
を次第に加速するようにしたシンクロトロン加速器の励
振制御方法において、前記キャビティに与えている高周
波電力が所定の高周波電力値以下になったときは、位相
の閉ループ制御を停止し、所定の高周波電力値以上にな
ったときは位相の閉ループ制御を行なうことを特徴とす
るシンクロトロン加速器の励振制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24383988A JP2511122B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | シンクロトロン加速器の励振制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24383988A JP2511122B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | シンクロトロン加速器の励振制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0294300A JPH0294300A (ja) | 1990-04-05 |
| JP2511122B2 true JP2511122B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=17109712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24383988A Expired - Fee Related JP2511122B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | シンクロトロン加速器の励振制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511122B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2384877B (en) * | 2002-02-01 | 2004-12-15 | Micron Technology Inc | System and method for generating high-quality libraries |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24383988A patent/JP2511122B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0294300A (ja) | 1990-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5168241A (en) | Acceleration device for charged particles | |
| JPH07263196A (ja) | 高周波加速空洞 | |
| JP2511122B2 (ja) | シンクロトロン加速器の励振制御方法 | |
| Mueller et al. | Improved fast vertical control in KSTAR | |
| US4107617A (en) | Controlled-frequency feeding arrangement for a linear accelerator using stationary-wave accelerating sections | |
| EP0351970B1 (en) | Electron storage ring | |
| JP2685887B2 (ja) | シンクロトロン加速器による粒子加速システムの励振制御方法 | |
| JPH04319300A (ja) | 加速器の高周波加速装置 | |
| JPH04181700A (ja) | 加速器の高周波加速装置 | |
| JPH0652999A (ja) | 加速器の高周波加速装置 | |
| JP3574345B2 (ja) | Ｒｆ制御装置およびその応用システム | |
| JPH0888100A (ja) | 加速器及びその運転方法 | |
| JPH01307199A (ja) | シンクロトロン加速器の励振制御方法 | |
| JP3015669B2 (ja) | 荷電粒子加速装置 | |
| JPH04149999A (ja) | 加速器の高周波加速装置 | |
| JPH0589998A (ja) | 加速器の高周波加速装置 | |
| JPS63241900A (ja) | 線形粒子加速装置 | |
| Simrock et al. | RF Control Strategy | |
| JP2002237399A (ja) | 電子ビーム加速装置及び電子ビーム加速方法 | |
| CN117917189A (zh) | 加速器、粒子束治疗系统以及控制方法 | |
| JPH08172000A (ja) | 加速器の高周波加速装置 | |
| KR101890329B1 (ko) | Rf 타이밍 조절을 통한 전자가속기 빔 전류 최적화 시스템 및 방법 | |
| JPH05326198A (ja) | 粒子加速器 | |
| JP3416359B2 (ja) | リニアック用位相調整装置 | |
| JPH06203999A (ja) | 加速器およびその高周波加速方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |