JP2685305B2 - 粒子加速器のビーム位置モニタ装置 - Google Patents
粒子加速器のビーム位置モニタ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電子等の粒子を加速する粒子加速器のビーム
モニタ装置において、真空ダクト内を通過する粒子群の
真空ダクト断面上の通過位置を検出する粒子加速器のビ
ーム位置モニタ装置に関する。
モニタ装置において、真空ダクト内を通過する粒子群の
真空ダクト断面上の通過位置を検出する粒子加速器のビ
ーム位置モニタ装置に関する。
（従来の技術） 第３図は粒子加速器を説明する一例図である。第３図
において、１は線型加速器であり所定の運動エネルギー
を持つ粒子、例えば電子ビームを出力する。ここで出力
された電子ビームは静電インフレクター２によって静電
偏向を受け、加速リング３の真空ダクド15A内の電子走
行軌道に対して接線方向から入射する。加速リング３内
には偏向電磁石4Aが図の斜線部位に複数個配置されてお
り、これによって線型加速器１から入射した電子ビーム
を偏向させる。故に、電子ビームはこの偏向電磁石4Aが
発生する磁場によって所定の真空ダクト15Aの軌道内に
おさまるように制御される。5Aは高周波加速空胴であっ
て、この空胴内には予め高周波電場が形成されていて、
これによって電子ビームが周囲回軌道を回る時に失なわ
れる運動エネルギー（電磁波として失なわれるエネルギ
ー）以上のエネルギーを電子ビームに与え、徐々に加速
する。また、この高周波加速空胴5Aは、空胴内に発生さ
せた電場によって電子ビームを加減速することにより、
周回軌道上にバンチと呼ばれる電子ビームの進行方向に
いくつかに区切られた粒子集団を生成する。この電子の
粒子集団数はハーモニック数と呼ばれる。そして、所定
の運動エネルギーに到達した電子ビームはキッカー電磁
石６とデフレクター電磁石７の発生する磁場により加速
リング３内の周回軌道からはずされて、粒子輸送管８内
に取り出される。ここで取り出された電子ビームは蓄積
リング９に到達して内部にあるインフレクター電磁石10
とパータベイター電磁石11の発生する磁場によって蓄積
リング９の真空ダクト15B内の周回軌道に入る。このと
き、蓄積リング９内には、前記した加速リング３の場合
と同様に偏向電磁石4Sが複数個適正に配置されており、
入射した電子ビームの持つ運動エネルギー相当の磁場を
事前に発生させる。電子ビームはこの磁場により所定の
周回軌道内におさまるよう制御される。蓄積リング９内
の高周波加速空胴5Sは5Aと同様な電子ビームの加速装置
であり、5S内に発生させた電場によって電子ビームを一
定の運動エネルギーに保つよう制御する。要するに、シ
ンクロトロン放射現象による電子ビームの運動エネルギ
ーの減衰を補う。
において、１は線型加速器であり所定の運動エネルギー
を持つ粒子、例えば電子ビームを出力する。ここで出力
された電子ビームは静電インフレクター２によって静電
偏向を受け、加速リング３の真空ダクド15A内の電子走
行軌道に対して接線方向から入射する。加速リング３内
には偏向電磁石4Aが図の斜線部位に複数個配置されてお
り、これによって線型加速器１から入射した電子ビーム
を偏向させる。故に、電子ビームはこの偏向電磁石4Aが
発生する磁場によって所定の真空ダクト15Aの軌道内に
おさまるように制御される。5Aは高周波加速空胴であっ
て、この空胴内には予め高周波電場が形成されていて、
これによって電子ビームが周囲回軌道を回る時に失なわ
れる運動エネルギー（電磁波として失なわれるエネルギ
ー）以上のエネルギーを電子ビームに与え、徐々に加速
する。また、この高周波加速空胴5Aは、空胴内に発生さ
せた電場によって電子ビームを加減速することにより、
周回軌道上にバンチと呼ばれる電子ビームの進行方向に
いくつかに区切られた粒子集団を生成する。この電子の
粒子集団数はハーモニック数と呼ばれる。そして、所定
の運動エネルギーに到達した電子ビームはキッカー電磁
石６とデフレクター電磁石７の発生する磁場により加速
リング３内の周回軌道からはずされて、粒子輸送管８内
に取り出される。ここで取り出された電子ビームは蓄積
リング９に到達して内部にあるインフレクター電磁石10
とパータベイター電磁石11の発生する磁場によって蓄積
リング９の真空ダクト15B内の周回軌道に入る。このと
き、蓄積リング９内には、前記した加速リング３の場合
と同様に偏向電磁石4Sが複数個適正に配置されており、
入射した電子ビームの持つ運動エネルギー相当の磁場を
事前に発生させる。電子ビームはこの磁場により所定の
周回軌道内におさまるよう制御される。蓄積リング９内
の高周波加速空胴5Sは5Aと同様な電子ビームの加速装置
であり、5S内に発生させた電場によって電子ビームを一
定の運動エネルギーに保つよう制御する。要するに、シ
ンクロトロン放射現象による電子ビームの運動エネルギ
ーの減衰を補う。
また、蓄積リング９内の偏向電磁石4Sにはビームライ
ン12と呼ばれるポートが設けられており、所定の運動エ
ネルギーを持つ電子ビームが偏向するときに発生するシ
ンクロトロン放射光を、計測ポート13まで導くよう配設
されている。この放射光は極端紫外連続光であり、計測
ポート13の光学系で分光処理された後、半導体製造装置
の光源等に利用される。なお、第３図に示した加速リン
グ３、蓄積リング９、粒子輸送管８等には偏向電磁石4
A,4S,4Tの他に四極磁石や六極磁石等が装置されてお
り、また、ビームライン12も複数個設けられているが、
説明を簡単にする都合上、ここでは省略した。
ン12と呼ばれるポートが設けられており、所定の運動エ
ネルギーを持つ電子ビームが偏向するときに発生するシ
ンクロトロン放射光を、計測ポート13まで導くよう配設
されている。この放射光は極端紫外連続光であり、計測
ポート13の光学系で分光処理された後、半導体製造装置
の光源等に利用される。なお、第３図に示した加速リン
グ３、蓄積リング９、粒子輸送管８等には偏向電磁石4
A,4S,4Tの他に四極磁石や六極磁石等が装置されてお
り、また、ビームライン12も複数個設けられているが、
説明を簡単にする都合上、ここでは省略した。
次に前述した真空ダクト断面上の電子ビームの通過位
置を検出する位置モニタについて説明する。第４図は従
来の位置モニタの構成図であるり、４個のポジション電
極を用いる例を示している。
置を検出する位置モニタについて説明する。第４図は従
来の位置モニタの構成図であるり、４個のポジション電
極を用いる例を示している。
真空ダクト15は第３図で説明した通り電子ビームの平
衡軌道を内蔵するダクトであり、高真空に保たれてい
る。そして第４図はこの真空ダクト内に取付けた位置モ
ニタの断面図を示したものであり、加速リング３や蓄積
リング９の所定の位置に複数個取付けられており、ビー
ムの通過位置を検出するポジション電極20A,20B,20C,20
Dを内蔵している。そして、今Ａ点をビームが通過した
とする。この電子ビームは前述した通り、進行方向にバ
ンチした状態で通過し、この周波数は高周波加速空胴５
内の高周波電場と同一であり、定周波数は例えば100MHz
でバンチした電子ビームが連続して、ほぼ光速でＡ点を
通過する。従ってポジション電極20A,20B,20C,20Dにも
この100MHzを基本波とする高周波電圧が発生する。ここ
で各電極間の発生電圧は電子ビームと同電極間の距離に
比例するため、図示した点Ａの通過では20A＞20D＞20B
＞20Cの関係になる。すなわち、電子ビームの通過点に
一番近い電極20Aが一番発生電圧が大きく、一番遠い電
極20Cの発生電圧が一番小さいことになる。そして、こ
の発生電圧の周波数は100MHzを基本波にし、２次＝200M
Hz、３次＝300MHz…成分を多く含む高周波信号となって
いる。この各電極で発生した高周波信号を後述する所定
の処理を行い、電子ビームの平衡軌道に対する水平方向
の偏差量と垂直方向の偏差量を算出する。この偏差量を
加速器の分野ではC.O.D（Closed Orbit Distorsion）と
言い、各測定点（ポジション電極取付点）のC.O.Dを算
出し、第３図では図示していないステアリングマグネッ
トを用いて水平、垂直方向のC.O.Dが最大となる補正を
行なう。この補正をC.O.D補正と言い、加速器の運転で
は最も主要な調整の一つである。
衡軌道を内蔵するダクトであり、高真空に保たれてい
る。そして第４図はこの真空ダクト内に取付けた位置モ
ニタの断面図を示したものであり、加速リング３や蓄積
リング９の所定の位置に複数個取付けられており、ビー
ムの通過位置を検出するポジション電極20A,20B,20C,20
Dを内蔵している。そして、今Ａ点をビームが通過した
とする。この電子ビームは前述した通り、進行方向にバ
ンチした状態で通過し、この周波数は高周波加速空胴５
内の高周波電場と同一であり、定周波数は例えば100MHz
でバンチした電子ビームが連続して、ほぼ光速でＡ点を
通過する。従ってポジション電極20A,20B,20C,20Dにも
この100MHzを基本波とする高周波電圧が発生する。ここ
で各電極間の発生電圧は電子ビームと同電極間の距離に
比例するため、図示した点Ａの通過では20A＞20D＞20B
＞20Cの関係になる。すなわち、電子ビームの通過点に
一番近い電極20Aが一番発生電圧が大きく、一番遠い電
極20Cの発生電圧が一番小さいことになる。そして、こ
の発生電圧の周波数は100MHzを基本波にし、２次＝200M
Hz、３次＝300MHz…成分を多く含む高周波信号となって
いる。この各電極で発生した高周波信号を後述する所定
の処理を行い、電子ビームの平衡軌道に対する水平方向
の偏差量と垂直方向の偏差量を算出する。この偏差量を
加速器の分野ではC.O.D（Closed Orbit Distorsion）と
言い、各測定点（ポジション電極取付点）のC.O.Dを算
出し、第３図では図示していないステアリングマグネッ
トを用いて水平、垂直方向のC.O.Dが最大となる補正を
行なう。この補正をC.O.D補正と言い、加速器の運転で
は最も主要な調整の一つである。
以上のようにC.O.D補正が最終目的であるが、各ポジ
ション電極20A,20B,20C,20Dで発生する高周波信号の処
理について説明する。各ポジション電極20A,20B,20C,20
Dに発生した高周波信号は、通常セミリジットケーブル2
1A,21B,21C,21Dを通して、SMAコネクタにより、ポジシ
ョン電極20A〜20D近傍に取付けられた高周波同軸リレー
22に接続され、ここで各電極信号A,B,C,Dに切換えを行
ない、制御室にあるDCブレーク24を介してヘテロダイン
検波回路25まで同軸ケーブル23で導びかれる。DCブレー
ク24は高周波ポジション信号に含まれる直流電圧分を絶
縁し、高周波信号分を導通させる機能を有しており、こ
れにより直流バイアス電圧をカットする。DCブレーク24
を通過した高周波信号はヘテロダイン検波回路25に入力
し、ここで所定の周波数ｆの電圧成分のみ出力する。こ
のヘテロダイン検波はS/N比を向上させるための回路で
あり、通常基本波100MHzには同じ周波数のノイズが多く
含まれているため、２次高調波200MHzを検波周波数ｆに
することが多い。また、このヘテロダイン検波回路25に
はアンプ機能も合せて持っている。これは各ポジション
電極20A〜20Dに発生する高周波信号は通過電子ビームの
強度に比例するため、広範囲の電子ビーム強度の通過位
置を測定するために、通常50dB前後の可変設定可能なゲ
インを持つアンプ回路を内蔵している。
ション電極20A,20B,20C,20Dで発生する高周波信号の処
理について説明する。各ポジション電極20A,20B,20C,20
Dに発生した高周波信号は、通常セミリジットケーブル2
1A,21B,21C,21Dを通して、SMAコネクタにより、ポジシ
ョン電極20A〜20D近傍に取付けられた高周波同軸リレー
22に接続され、ここで各電極信号A,B,C,Dに切換えを行
ない、制御室にあるDCブレーク24を介してヘテロダイン
検波回路25まで同軸ケーブル23で導びかれる。DCブレー
ク24は高周波ポジション信号に含まれる直流電圧分を絶
縁し、高周波信号分を導通させる機能を有しており、こ
れにより直流バイアス電圧をカットする。DCブレーク24
を通過した高周波信号はヘテロダイン検波回路25に入力
し、ここで所定の周波数ｆの電圧成分のみ出力する。こ
のヘテロダイン検波はS/N比を向上させるための回路で
あり、通常基本波100MHzには同じ周波数のノイズが多く
含まれているため、２次高調波200MHzを検波周波数ｆに
することが多い。また、このヘテロダイン検波回路25に
はアンプ機能も合せて持っている。これは各ポジション
電極20A〜20Dに発生する高周波信号は通過電子ビームの
強度に比例するため、広範囲の電子ビーム強度の通過位
置を測定するために、通常50dB前後の可変設定可能なゲ
インを持つアンプ回路を内蔵している。
ヘテロダイン検波回路25により所定の検波及びアンプ
処理された各ポジション電極20A〜20Dのポジション信号
JA′・JB′・JC′・JD′は図示した通り計算機26へ順次
取り込まれる。この時の計算機25の処理手順を第５図の
タイムチャートに示す。まず、計算機25はコントロール
信号27により高周波同軸リレー22に対して図示した通り
ポジション電極20Aへの切換信号を出力する。その後同
軸リレー22の切換時間T1経過後のT2の期間で、電極20A
によるヘテロダイン検波回路25の出力値JA′を読み込
み、一旦、メモリする。次に同軸リレー22に対して電極
20Bの切換信号を出力する。その後同軸リレー22の切換
時間T1を持って、前記同様T2に期間にヘテロダイン検波
回路25の出力値JB′を読み込み、一旦、メモリする。こ
の様にして順次20C,20Dの読み込みを行なう。
処理された各ポジション電極20A〜20Dのポジション信号
JA′・JB′・JC′・JD′は図示した通り計算機26へ順次
取り込まれる。この時の計算機25の処理手順を第５図の
タイムチャートに示す。まず、計算機25はコントロール
信号27により高周波同軸リレー22に対して図示した通り
ポジション電極20Aへの切換信号を出力する。その後同
軸リレー22の切換時間T1経過後のT2の期間で、電極20A
によるヘテロダイン検波回路25の出力値JA′を読み込
み、一旦、メモリする。次に同軸リレー22に対して電極
20Bの切換信号を出力する。その後同軸リレー22の切換
時間T1を持って、前記同様T2に期間にヘテロダイン検波
回路25の出力値JB′を読み込み、一旦、メモリする。こ
の様にして順次20C,20Dの読み込みを行なう。
一旦、メモリした各ポジション電極信号JA′〜JD′
は、前述した通り電子ビーム通過位置の情報を持ってい
るため、下記の通り水平方向と垂直方向の演算を行な
う。
は、前述した通り電子ビーム通過位置の情報を持ってい
るため、下記の通り水平方向と垂直方向の演算を行な
う。
但し、JA′,JB′,JC′,JD′は電極20A,20B,20C,20Dの
発生信号をヘテロダイン検波回路で所定処理をした出力
値。
発生信号をヘテロダイン検波回路で所定処理をした出力
値。
すなわち、水平ＨはJA′とJD′及びJB′とJC′の２組
の和をとり、相互の差をとれば水平方向の偏差となる。
同様に垂直ＶはJA′とJB′及びJC′とJD′の２組の和を
とり、相互の差から得られる。またJA′＋JB′＋JC′＋
JD′の総和は電子ビームの強度に比例した値であるた
め、これで割った値は電子ビーム強度によらない値とな
る。以上のようにして計算機26は水平Ｈと垂直ＶのC.O.
Dを算出する。
の和をとり、相互の差をとれば水平方向の偏差となる。
同様に垂直ＶはJA′とJB′及びJC′とJD′の２組の和を
とり、相互の差から得られる。またJA′＋JB′＋JC′＋
JD′の総和は電子ビームの強度に比例した値であるた
め、これで割った値は電子ビーム強度によらない値とな
る。以上のようにして計算機26は水平Ｈと垂直ＶのC.O.
Dを算出する。
（発明が解決しようとする課題） 上記した位置モニタは第４図に示した通り、各電極信
号JA′〜JD′が順次時分割的にシリーズに計算機に取り
込まれていく。そして、C.O.Dの算出にはこの全電極信
号が入力されないと行なえない。このため１回のC.O.D
算出には少なくとも（T1＋T2）×４時間は必要となる。
ここでT1は同軸リレーの機械的な動作時間であり、通常
20ms程度必要とする。T2は計算機の能力にもよるが通常
数十ms程度必要とする。従って１回のC.O.Dを算出する
ために必要なデータを取り込むためには100ms以上かか
ることになる。
号JA′〜JD′が順次時分割的にシリーズに計算機に取り
込まれていく。そして、C.O.Dの算出にはこの全電極信
号が入力されないと行なえない。このため１回のC.O.D
算出には少なくとも（T1＋T2）×４時間は必要となる。
ここでT1は同軸リレーの機械的な動作時間であり、通常
20ms程度必要とする。T2は計算機の能力にもよるが通常
数十ms程度必要とする。従って１回のC.O.Dを算出する
ために必要なデータを取り込むためには100ms以上かか
ることになる。
しかし、一般的な加速器における加速リングの運転時
間は、線型加速器から電子ビームの入射を受けて、蓄積
リングへ出射するまでに相当し、これは通常数百msから
数秒間である。この間に電子ビームのエネルギーは時々
刻々加速されている。従って前述した従来構成の位置モ
ニタではJA′からJD′の信号を取り込むまでにビームエ
ネルギーが大きく変化しており、同一エネルギーのC.O.
Dではなく、あるエネルギー幅を持ったC.O.Dになってし
まう。このことは加速中の電子ビームのC.O.D補正を行
ないたいと言う要求に対して非常に大きな問題になる。
間は、線型加速器から電子ビームの入射を受けて、蓄積
リングへ出射するまでに相当し、これは通常数百msから
数秒間である。この間に電子ビームのエネルギーは時々
刻々加速されている。従って前述した従来構成の位置モ
ニタではJA′からJD′の信号を取り込むまでにビームエ
ネルギーが大きく変化しており、同一エネルギーのC.O.
Dではなく、あるエネルギー幅を持ったC.O.Dになってし
まう。このことは加速中の電子ビームのC.O.D補正を行
ないたいと言う要求に対して非常に大きな問題になる。
この問題に対する一つの解は第４図に示した同軸リレ
ー22を削除し、各ポジション電極信号を４本並列に制御
室まで配線し、ヘテロダイン検波回路25も４台準備して
JA′,JB′,JC′,JD′同時に検波・アンプ処理を行な
い、同時に計算機に取り込む方法がある。この方法をと
れば時分割入力によるデータ取り込み時間の問題は解決
する。
ー22を削除し、各ポジション電極信号を４本並列に制御
室まで配線し、ヘテロダイン検波回路25も４台準備して
JA′,JB′,JC′,JD′同時に検波・アンプ処理を行な
い、同時に計算機に取り込む方法がある。この方法をと
れば時分割入力によるデータ取り込み時間の問題は解決
する。
しかし、この４回路並列処理方式にすると、以下の問
題が発生する。
題が発生する。
（１）同軸リレー22を削除したため、各ポジション電極
信号を制御室まで個別に４本の同軸ケーブル23で伝送す
る必要がある。そしてこの伝送距離が通常100m以上とな
り、この同軸ケーブル相互のヘテロダイン検波周波数ｆ
に対する損失量が、主に配線長の相異に起因して変動す
る。この損失値のバラツキはヘテロダイン検波回路の出
力値に直接影響するため、これがC.O.Dの誤差になる。
信号を制御室まで個別に４本の同軸ケーブル23で伝送す
る必要がある。そしてこの伝送距離が通常100m以上とな
り、この同軸ケーブル相互のヘテロダイン検波周波数ｆ
に対する損失量が、主に配線長の相異に起因して変動す
る。この損失値のバラツキはヘテロダイン検波回路の出
力値に直接影響するため、これがC.O.Dの誤差になる。
（２）DCブレーク24とヘテロダイン検波回路25も個別に
４台設置するため、各機器の挿入損失やヘテロダイン検
波回路25内のアンプゲインの相互バラツキ等、各機器固
有の相互変動が発生する。これは（１）項の同軸ケーブ
ルと同軸に直接C.O.Dの誤差として現らわれる。
４台設置するため、各機器の挿入損失やヘテロダイン検
波回路25内のアンプゲインの相互バラツキ等、各機器固
有の相互変動が発生する。これは（１）項の同軸ケーブ
ルと同軸に直接C.O.Dの誤差として現らわれる。
以上のように同一エネルギーの電子ビームのC.O.Dを
とりたいと言う要求は、４回路並列処理方式で解消でき
るが、逆に、この方式はC.O.Dの誤差が増加する原因を
原理的に有している。
とりたいと言う要求は、４回路並列処理方式で解消でき
るが、逆に、この方式はC.O.Dの誤差が増加する原因を
原理的に有している。
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、加
速中の同一エネルギーの電子ビームのC.O.Dが測定でき
るとともに、各回路相互の誤差を補正することにより、
高精度のC.O.Dを測定することの可能な粒子加速器のビ
ーム位置モニタ装置を提供することを目的としている。
速中の同一エネルギーの電子ビームのC.O.Dが測定でき
るとともに、各回路相互の誤差を補正することにより、
高精度のC.O.Dを測定することの可能な粒子加速器のビ
ーム位置モニタ装置を提供することを目的としている。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明ではビーム位置モニタの各ポジション電極に発
生するビーム位置信号を個別にそれぞれ同軸ケーブルで
制御室まで配線し、各信号に対してDCブレークとヘテロ
ダイン検波回路をもうける複数回路並列処理方式とし、
各電極の近傍からヘテロダイン検波回路の検波周波数ｆ
の定電圧模擬信号を入力して前記各検波回路の出力信号
J1′,J2′，…,Jn′を予め求めておき、例えば第１電極
を基準電極として指定した時の、他の電極の補正値αB2
＝J2′/J1′，α３＝J3′/J1′，…，αn-1＝Jn′/J1′
を事前に計算しておき、この補正値を計算機にプリセッ
ト（メモリ）することにより、水平Ｈ、及び垂直ＶのC.
O.Dを算出処理する時点で、例えば４電極構成の場合、
下記の補正付計算を行なうように構成した。
生するビーム位置信号を個別にそれぞれ同軸ケーブルで
制御室まで配線し、各信号に対してDCブレークとヘテロ
ダイン検波回路をもうける複数回路並列処理方式とし、
各電極の近傍からヘテロダイン検波回路の検波周波数ｆ
の定電圧模擬信号を入力して前記各検波回路の出力信号
J1′,J2′，…,Jn′を予め求めておき、例えば第１電極
を基準電極として指定した時の、他の電極の補正値αB2
＝J2′/J1′，α３＝J3′/J1′，…，αn-1＝Jn′/J1′
を事前に計算しておき、この補正値を計算機にプリセッ
ト（メモリ）することにより、水平Ｈ、及び垂直ＶのC.
O.Dを算出処理する時点で、例えば４電極構成の場合、
下記の補正付計算を行なうように構成した。
但し、J1′,J2′,J3′,J4′は、電子ビームにより発
生した電極A,B,C,Dの信号をヘテロダイン検波回路で所
定処理をした出力値であり、α2,α3,α４は検波周波数
ｆの定電圧模擬信号により、第１電極を基準にした時の
他の電極の補正値である。
生した電極A,B,C,Dの信号をヘテロダイン検波回路で所
定処理をした出力値であり、α2,α3,α４は検波周波数
ｆの定電圧模擬信号により、第１電極を基準にした時の
他の電極の補正値である。
（作 用） 以上の様に各電極に対応する同軸ケーブルとヘテロダ
イン検波回路相互の減衰量やアンプゲインのバラツキ等
が事前に定電圧定周波数の信号発生器を用いて、補正値
α2,α3,α４として求まるため、これを用いてH,Vの算
出時に補正を行なうことにより高精度のC.O.Dが得られ
る。
イン検波回路相互の減衰量やアンプゲインのバラツキ等
が事前に定電圧定周波数の信号発生器を用いて、補正値
α2,α3,α４として求まるため、これを用いてH,Vの算
出時に補正を行なうことにより高精度のC.O.Dが得られ
る。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第
１図はポジションモニタ電極を４個用いた場合の本発明
の一実施例を示す構成図であり第４図と同一符号の機器
は同一機能のものであり、A,B,C,Dの補正記号を付ける
こととする。
１図はポジションモニタ電極を４個用いた場合の本発明
の一実施例を示す構成図であり第４図と同一符号の機器
は同一機能のものであり、A,B,C,Dの補正記号を付ける
こととする。
真空ダクト15は電子ビームの平衡軌道を内蔵するダク
トであり、ポジション電極20A,20B,20C,20Dを図示した
通り内蔵している。電子ビームにより電極20Aに発生し
た高周波信号はセミリジットケーブル21Aを通して、例
えばSMAコネクタと同軸ケーブル23A用Ｎ型コネクターの
変換アダプタ30Aを解して、制御室まで伝送する。この
変換アダプタ30Aは真空ダクト近傍に取付けられてい
る。同軸ケーブル23Aを通して伝送した高周波信号はDC
Ｃブレーク24Aによって直流バイアス電圧をカットす
る。そしてヘテロダイン検波回路25Aにより所定の検波
周波数ｆの電圧成分に検波された出力信号JA′をデータ
ロガー32に入力する。データロガー32は高速サンプリン
グ動作により、信号を順次ロギングする。他の電極20B,
20C,20Dに発生した高周波信号も図示した通り、ヘテロ
ダイン検波回路25B,25C,25Dの出力信号・JB′・JC′・J
D′としてデータロガー32に入力され、JA′とともに、
同時サンプリングにより順次ロギングされる。そしてす
べてのデータ量が所定量メモリされた時点で汎用の信号
伝送方式、例えばGB−IBやRS−232Cにより、ケーブル33
を通して計算機26へ転送される。ここでデータロガー32
の機能はJA′〜JD′を同時にサンプリングするとともに
高速、例えば数十μｓ毎にデータをロギングする専用器
である。従って32にロギングされたデータは同一エネル
ギーのものであり、且つ、精密なデータである。
トであり、ポジション電極20A,20B,20C,20Dを図示した
通り内蔵している。電子ビームにより電極20Aに発生し
た高周波信号はセミリジットケーブル21Aを通して、例
えばSMAコネクタと同軸ケーブル23A用Ｎ型コネクターの
変換アダプタ30Aを解して、制御室まで伝送する。この
変換アダプタ30Aは真空ダクト近傍に取付けられてい
る。同軸ケーブル23Aを通して伝送した高周波信号はDC
Ｃブレーク24Aによって直流バイアス電圧をカットす
る。そしてヘテロダイン検波回路25Aにより所定の検波
周波数ｆの電圧成分に検波された出力信号JA′をデータ
ロガー32に入力する。データロガー32は高速サンプリン
グ動作により、信号を順次ロギングする。他の電極20B,
20C,20Dに発生した高周波信号も図示した通り、ヘテロ
ダイン検波回路25B,25C,25Dの出力信号・JB′・JC′・J
D′としてデータロガー32に入力され、JA′とともに、
同時サンプリングにより順次ロギングされる。そしてす
べてのデータ量が所定量メモリされた時点で汎用の信号
伝送方式、例えばGB−IBやRS−232Cにより、ケーブル33
を通して計算機26へ転送される。ここでデータロガー32
の機能はJA′〜JD′を同時にサンプリングするとともに
高速、例えば数十μｓ毎にデータをロギングする専用器
である。従って32にロギングされたデータは同一エネル
ギーのものであり、且つ、精密なデータである。
次にポジション信号の補正方法について説明する。C.
O.Dの測定を行なう直前にシンセサイザー34を用いて、
ポジション電極20A〜20Dの近傍に取付けられてある変換
アダプタ30A〜30Dに順次、ヘテロダイン検波回路で検波
する周波数ｆの定電圧信号を入力する。この時の各検波
回路25A〜25Dの出力信号JA′〜JD′を一旦データロガー
32にメモリし、前述した手段で計算機26に転送する。測
定者が、基準電極を例えば20A、すなわちJA′と指定す
ると計算機26は各補正値αＢ＝JB′/JA′，αＣ＝JC′/
JA′，αＤ＝JD′/JA′を計算し、所定のアドレスに格
納しておく。その後、前述した通り、実際の電子ビーム
によるポジション信号JA′,JB′,JC′,JD′を取り込み
（３），（４）式により水平方向Ｈと、垂直方向Ｖの計
算を行いC.O.Dを算出する。
O.Dの測定を行なう直前にシンセサイザー34を用いて、
ポジション電極20A〜20Dの近傍に取付けられてある変換
アダプタ30A〜30Dに順次、ヘテロダイン検波回路で検波
する周波数ｆの定電圧信号を入力する。この時の各検波
回路25A〜25Dの出力信号JA′〜JD′を一旦データロガー
32にメモリし、前述した手段で計算機26に転送する。測
定者が、基準電極を例えば20A、すなわちJA′と指定す
ると計算機26は各補正値αＢ＝JB′/JA′，αＣ＝JC′/
JA′，αＤ＝JD′/JA′を計算し、所定のアドレスに格
納しておく。その後、前述した通り、実際の電子ビーム
によるポジション信号JA′,JB′,JC′,JD′を取り込み
（３），（４）式により水平方向Ｈと、垂直方向Ｖの計
算を行いC.O.Dを算出する。
第２図は本発明の他の実施例の構成図である。
第２図において第１図と同一部分については同一符号
を付している。本図と第１図の相違点は各電極毎の回路
において、DCＣブレーク24A〜24Dとヘテロダイン検波回
路25A〜25Dの間に可変減衰機40A,40B,40C,40Dを挿入し
た点である。この40A〜40Dはポジション信号の補正用に
挿入したものであり、前述した通りシンセサイザー34を
用いて変換アダプタ30A〜30Dより検波周波数ｆと同一の
定電圧補正信号を入力する。この状態で各ヘテロダイン
検波回路25A〜25Dの出力値JA′,JB′,JC′,JD′が同一
となるよう、可変減衰器40A〜40Dを相互に調整する。す
なわち、この可変減衰器により、各回路毎の基本周波数
（検波周波数）ｆに対する振幅変動分を補正することに
より、第１図で示した計算機26による補正計算と同等の
処理を行うことである。従って計算機26の計算は
（１），（２）式の従来通りの計算処理でよい。なお、
この可変減衰器はヘテロダイン検波回路内で処理してい
る周波数帯域を持ち、再現性のある可変減衰器であれば
良く、減衰値の絶対値精度はそれほど必要としない。
を付している。本図と第１図の相違点は各電極毎の回路
において、DCＣブレーク24A〜24Dとヘテロダイン検波回
路25A〜25Dの間に可変減衰機40A,40B,40C,40Dを挿入し
た点である。この40A〜40Dはポジション信号の補正用に
挿入したものであり、前述した通りシンセサイザー34を
用いて変換アダプタ30A〜30Dより検波周波数ｆと同一の
定電圧補正信号を入力する。この状態で各ヘテロダイン
検波回路25A〜25Dの出力値JA′,JB′,JC′,JD′が同一
となるよう、可変減衰器40A〜40Dを相互に調整する。す
なわち、この可変減衰器により、各回路毎の基本周波数
（検波周波数）ｆに対する振幅変動分を補正することに
より、第１図で示した計算機26による補正計算と同等の
処理を行うことである。従って計算機26の計算は
（１），（２）式の従来通りの計算処理でよい。なお、
この可変減衰器はヘテロダイン検波回路内で処理してい
る周波数帯域を持ち、再現性のある可変減衰器であれば
良く、減衰値の絶対値精度はそれほど必要としない。
上記した第２図に示す実施例では、可変減衰器を各回
路毎に挿入したが、事前にシンセサイザー34を接続した
時の各ヘテロダイン検波回路の出力値JA′〜JD′の値が
判明していれば、この内一番小さいＪ□′を出力した回
路には可変減衰器を挿入しなくとも良い。これは他の回
路を挿入した可変減衰器により、一番小さいＪ□′に合
せることができるためである。また、この可変減衰器の
代りに、広帯域アンプにより各回路のJA′〜JD′を合せ
ることも可能である。
路毎に挿入したが、事前にシンセサイザー34を接続した
時の各ヘテロダイン検波回路の出力値JA′〜JD′の値が
判明していれば、この内一番小さいＪ□′を出力した回
路には可変減衰器を挿入しなくとも良い。これは他の回
路を挿入した可変減衰器により、一番小さいＪ□′に合
せることができるためである。また、この可変減衰器の
代りに、広帯域アンプにより各回路のJA′〜JD′を合せ
ることも可能である。
以上述べた実施例ではポジション電極を４個配置する
ようにしたが、４個に限定する必要はない。
ようにしたが、４個に限定する必要はない。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば各ポジション電
極からのビーム位置信号を個別に検出する４回路方式と
し、これらの各回路には検波周波数の定電圧模擬信号を
入力して各回路毎の出力信号を予め計算して、特定の基
準電極が指定された場合の他の電極の補正値を求めてメ
モリし、これを用いて補正処理するよう構成したので、
高精度のC.O.Dを測定することの可能な粒子加速器のビ
ーム位置モニタ装置を提供できる。
極からのビーム位置信号を個別に検出する４回路方式と
し、これらの各回路には検波周波数の定電圧模擬信号を
入力して各回路毎の出力信号を予め計算して、特定の基
準電極が指定された場合の他の電極の補正値を求めてメ
モリし、これを用いて補正処理するよう構成したので、
高精度のC.O.Dを測定することの可能な粒子加速器のビ
ーム位置モニタ装置を提供できる。
第１図は本発明による粒子加速器のビーム位置モニタ装
置を説明する一実施例の構成図、第２図は他の実施例の
構成図、第３図は粒子加速器の全体構成図、第４図は従
来装置の構成図、第５図は従来装置の動作を示すタイム
チャートである。 １……線形加速器、２……静電インフレクター ３……加速リング、4A,4S,4T……偏向電磁石 5A,5S……高周波加速空胴 ６……キッカー電磁石、７……デフレクター 8,14……粒子輸送管、９……蓄積リング 10……インフレクター電磁石 11……パータベイター電磁石 15……真空ダクト 20A〜20D……ポジション電極 21A〜21D……セミリジットケーブル 23A〜23D……同軸ケーブル 24A〜24D……DCブレーク 25A〜25D……ヘテロダイン検波回路 26……計算機 30A〜30D……変換アダプタ 32……データロガー、34……シンセサイザー 40A〜40D……可変減衰器
置を説明する一実施例の構成図、第２図は他の実施例の
構成図、第３図は粒子加速器の全体構成図、第４図は従
来装置の構成図、第５図は従来装置の動作を示すタイム
チャートである。 １……線形加速器、２……静電インフレクター ３……加速リング、4A,4S,4T……偏向電磁石 5A,5S……高周波加速空胴 ６……キッカー電磁石、７……デフレクター 8,14……粒子輸送管、９……蓄積リング 10……インフレクター電磁石 11……パータベイター電磁石 15……真空ダクト 20A〜20D……ポジション電極 21A〜21D……セミリジットケーブル 23A〜23D……同軸ケーブル 24A〜24D……DCブレーク 25A〜25D……ヘテロダイン検波回路 26……計算機 30A〜30D……変換アダプタ 32……データロガー、34……シンセサイザー 40A〜40D……可変減衰器
フロントページの続き (72)発明者 豊田 栄次 東京都府中市東芝町１ 株式会社東芝府 中工場内 (56)参考文献 特開 昭64−84177（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】粒子加速器のビームダクトに設けられた複
数個の各ポジションモニタ電極に発生するビーム位置信
号を検出し、DCブレークとヘテロダイン検波回路を介し
て計算機に入力することにより、加速中のビームの電気
的位置を求める粒子加速器のビーム位置モニタ装置にお
いて、各ポジションモニタ電極に発生するビーム位置信
号を個別に、夫々同軸ケーブルにて制御室まで配線し、
前記各信号に対してDCブレークとヘテロダイン検波回路
とを設ける複数回路並列処理とし各電極の近傍からヘテ
ロダイン検波回路の検波周波数の定電圧模擬信号を入力
して前記各検波回路の出力信号を予め求めておき、前記
各電極の内の任意の１電極を基準に指定して、基準電極
以外の他の電極の補正値を前記の予め求めておいた各検
波回路の出力信号を基に事前に計算するとともに、この
補正値を計算機にメモリしておき、水平及び垂直方向の
C.O.D（ビームの平衡軌道からのずれ）を算出処理する
時点で前記補正値を用いて補正値付計算を行なうことを
特徴とする粒子加速器のビーム位置モニタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24108589A JP2685305B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 粒子加速器のビーム位置モニタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24108589A JP2685305B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 粒子加速器のビーム位置モニタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03103794A JPH03103794A (ja) | 1991-04-30 |
| JP2685305B2 true JP2685305B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=17069067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24108589A Expired - Fee Related JP2685305B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 粒子加速器のビーム位置モニタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685305B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5717859B2 (ja) | 2011-08-23 | 2015-05-13 | 三菱電機株式会社 | ビームデータ処理装置及び粒子線治療装置 |
| CN116209132A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-06-02 | 北京机械工业自动化研究所有限公司 | 一种x波段轻量化加速器自动频率控制系统 |
-
1989
- 1989-09-18 JP JP24108589A patent/JP2685305B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03103794A (ja) | 1991-04-30 |
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