JP2716794B2 - サイクロトロンのビーム調整のためのターンパターンの評価方法および装置 - Google Patents
サイクロトロンのビーム調整のためのターンパターンの評価方法および装置Info
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- JP2716794B2 JP2716794B2 JP1090098A JP9009889A JP2716794B2 JP 2716794 B2 JP2716794 B2 JP 2716794B2 JP 1090098 A JP1090098 A JP 1090098A JP 9009889 A JP9009889 A JP 9009889A JP 2716794 B2 JP2716794 B2 JP 2716794B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はサイクロトロンの調整方法および装置に関
し、特にサイクロトロン内のイオンビームのターンパタ
ーンを調整する方法および装置に関する。
し、特にサイクロトロン内のイオンビームのターンパタ
ーンを調整する方法および装置に関する。
［従来の技術］ サイクロトロン装置においては、イオンビームが渦巻
状の軌跡を描き、デフレクタで取り出される。このサイ
クロトロンのビーム調整においては、ビーム電流を最大
にするように調整パラメータを設定する。
状の軌跡を描き、デフレクタで取り出される。このサイ
クロトロンのビーム調整においては、ビーム電流を最大
にするように調整パラメータを設定する。
ビーム電流プローブをサイクロトロン内部の中央部ま
で挿入し、半径方向に走査し、ビーム電流を測定するこ
とによってイオンビームのターンパターンを計測し、こ
のターンパターンをそのままペン書きオシロやCRTディ
スプレイ上に表示する。
で挿入し、半径方向に走査し、ビーム電流を測定するこ
とによってイオンビームのターンパターンを計測し、こ
のターンパターンをそのままペン書きオシロやCRTディ
スプレイ上に表示する。
従来、ターンパターンの良否の評価は、オペレータが
自らの経験に照らして行っていた。
自らの経験に照らして行っていた。
［発明が解決しようとする課題］ このように従来のサイクロトロンにおいては、イオン
ビームのターンパターンを計測し、全ての調整パラメー
タを試行錯誤的に調整していたため、その作業は熟練者
にしかできなかった。
ビームのターンパターンを計測し、全ての調整パラメー
タを試行錯誤的に調整していたため、その作業は熟練者
にしかできなかった。
本発明の目的は、イオンビームのターンパターンを測
定した際、ターンパターンの良否の評価を自動的に行う
ことのできるサイクロトロンのビーム調整方法および装
置を提供することである。
定した際、ターンパターンの良否の評価を自動的に行う
ことのできるサイクロトロンのビーム調整方法および装
置を提供することである。
ターンパターンの良否の評価を表示することによっ
て、熟練者の低いオペレータにとっても調整作業を容易
にする。
て、熟練者の低いオペレータにとっても調整作業を容易
にする。
ターンパターンの良否の評価を自動的に行うことによ
り、サイクロトロンの操作性の向上を図る。
り、サイクロトロンの操作性の向上を図る。
本発明のサイクロトロンのビーム調整のためのターン
パターンの評価方法は、（ａ）ファジィ積分モデルを同
定する工程であって、（ａ−１）サイクロトロンの種々
のターンパターンを計測し、それぞれに対して経験的総
合評価を表わす電気的信号を与える工程と、（ａ−２）
各ターンパターンから特徴量を抽出し規格化した電気的
な特徴量信号を発生させる工程と、（ａ−３）特徴量信
号に基き、ファジィ積分モデルにより各ターンパターン
に対してモデル総合評価の信号を電気的に算出する工程
と、（ａ−４）前記経験的総合評価の信号と前記モデル
総合評価の信号の偏差が最小になるようにファジィ積分
モデルのパラメータを決定することによりファジィ積分
モデルを同定する工程とを含む工程と、（ｂ）測定した
ターンパターンから特徴量を抽出し、規格化した電気的
特徴量信号を発生させ、前記同定したファジィ積分モデ
ルによりモデル総合評価の信号を電気的に算出し、表示
装置上にモデル総合評価を表示する工程とを含む。
パターンの評価方法は、（ａ）ファジィ積分モデルを同
定する工程であって、（ａ−１）サイクロトロンの種々
のターンパターンを計測し、それぞれに対して経験的総
合評価を表わす電気的信号を与える工程と、（ａ−２）
各ターンパターンから特徴量を抽出し規格化した電気的
な特徴量信号を発生させる工程と、（ａ−３）特徴量信
号に基き、ファジィ積分モデルにより各ターンパターン
に対してモデル総合評価の信号を電気的に算出する工程
と、（ａ−４）前記経験的総合評価の信号と前記モデル
総合評価の信号の偏差が最小になるようにファジィ積分
モデルのパラメータを決定することによりファジィ積分
モデルを同定する工程とを含む工程と、（ｂ）測定した
ターンパターンから特徴量を抽出し、規格化した電気的
特徴量信号を発生させ、前記同定したファジィ積分モデ
ルによりモデル総合評価の信号を電気的に算出し、表示
装置上にモデル総合評価を表示する工程とを含む。
また、本発明のサイクロトロンのビーム調整のための
ターンパターンの評価装置は、サイクロトロン中の位置
と該位置でのビーム強度を計測し、それらを表わす信号
を発生する手段と、計測した結果を表わす信号を記憶
し、表示する手段と、計測結果を表わす信号から特徴量
を抽出し、規格化した特徴量信号を発生する手段と、経
験的総合評価を操作者入力し、電気的な経験的総合評価
信号を発生し、記憶する手段と、前記特徴量とパラメー
タを含むファジィ積分モデルを記憶する手段と、前記特
徴量に基づきファジィ積分モデルに従ってモデル総合評
価信号を算出する手段と、前記経験的総合評価信号と前
記モデル総合評価信号との偏差が最小になるようにパラ
メータを定める手段と、モデル総合評価信号に基づき、
表示装置に総合評価を表示する手段とを含む。
ターンパターンの評価装置は、サイクロトロン中の位置
と該位置でのビーム強度を計測し、それらを表わす信号
を発生する手段と、計測した結果を表わす信号を記憶
し、表示する手段と、計測結果を表わす信号から特徴量
を抽出し、規格化した特徴量信号を発生する手段と、経
験的総合評価を操作者入力し、電気的な経験的総合評価
信号を発生し、記憶する手段と、前記特徴量とパラメー
タを含むファジィ積分モデルを記憶する手段と、前記特
徴量に基づきファジィ積分モデルに従ってモデル総合評
価信号を算出する手段と、前記経験的総合評価信号と前
記モデル総合評価信号との偏差が最小になるようにパラ
メータを定める手段と、モデル総合評価信号に基づき、
表示装置に総合評価を表示する手段とを含む。
［作用］ ファジィ積分モデルを用い、ファジィ積分モデルによ
る評価を熟練者の経験的総合評価と一致させるようにパ
ラメータを決定することにより、新たなターンパターン
を入力した時、熟練者の経験的総合評価に近いファジィ
積分モデルによる評価を与えることができる。
る評価を熟練者の経験的総合評価と一致させるようにパ
ラメータを決定することにより、新たなターンパターン
を入力した時、熟練者の経験的総合評価に近いファジィ
積分モデルによる評価を与えることができる。
経験の浅い操作者がサイクロトロンを調整するに当っ
て、調整の指標が与えられるのでサイクロトロンのビー
ム調整が容易になる。
て、調整の指標が与えられるのでサイクロトロンのビー
ム調整が容易になる。
［実施例］ 第１図（Ａ）〜（Ｃ）に本発明の実施例によるサイク
ロトロン装置のビーム調整装置を示す。第１図（Ａ）は
全体のブロック図である。
ロトロン装置のビーム調整装置を示す。第１図（Ａ）は
全体のブロック図である。
一対のディー11（一方のディーのみを図示する）によ
って加速された磁場中のイオンビームが渦巻き状にビー
ム軌道12を描き、サイクロトロンを構成する。サイクロ
トロンの中央部までビーム電流プローブ13が挿入され、
ビーム電流を検出する。
って加速された磁場中のイオンビームが渦巻き状にビー
ム軌道12を描き、サイクロトロンを構成する。サイクロ
トロンの中央部までビーム電流プローブ13が挿入され、
ビーム電流を検出する。
ビーム電流プローブ13はモータ15によりギヤ16を介し
て、図中水平方向に走査される。モータ15の運動は、位
置検出用エンコーダ17によって位置信号21として検出さ
れ、図中下方に示すターンパターン評価装置30のビーム
電流入力部19へ供給される。
て、図中水平方向に走査される。モータ15の運動は、位
置検出用エンコーダ17によって位置信号21として検出さ
れ、図中下方に示すターンパターン評価装置30のビーム
電流入力部19へ供給される。
また、ビーム電流プローブ13によって検出されたビー
ム電流はビーム電流アンプ20によって増幅され、ビーム
電流信号22として信号入力部19に供給される。
ム電流はビーム電流アンプ20によって増幅され、ビーム
電流信号22として信号入力部19に供給される。
以上述べた、ビーム電流プローブ13、ギヤ16、モータ
15、位置検出用エンコーダ17、ビーム電流アンプ20はタ
ーンパターン計測装置25を構成する。
15、位置検出用エンコーダ17、ビーム電流アンプ20はタ
ーンパターン計測装置25を構成する。
図中、下方に示すターンパターン評価装置30内には、
信号入力部19、ターンパターンの特徴量抽出部26、ター
ンパターンのモデル評価算出部（ファジィ積分ユニッ
ト）28、ターンパターン出力部31、評価値出力部33、評
価モデル同定ユニット35、並びに必要な情報を記憶し、
必要とする部分に情報を供給するメモリ37が配置されて
いる。
信号入力部19、ターンパターンの特徴量抽出部26、ター
ンパターンのモデル評価算出部（ファジィ積分ユニッ
ト）28、ターンパターン出力部31、評価値出力部33、評
価モデル同定ユニット35、並びに必要な情報を記憶し、
必要とする部分に情報を供給するメモリ37が配置されて
いる。
ターンパターン出力部31およびモデル評価値出力部33
からの信号が表示装置40に供給される。
からの信号が表示装置40に供給される。
第１図（Ｂ）はビーム電流プローブ部分の動作を説明
するための該略図である。ビーム電流プローブ13はディ
ファレンシャルヘッド13aとインテグラルヘッド13bを含
む。ディファレンシャルヘッド13aがインテグラルヘッ
ド13bよりも約0.5mm程前方に突出し、入射するイオンビ
ームを受けてビーム電流を発生させる。
するための該略図である。ビーム電流プローブ13はディ
ファレンシャルヘッド13aとインテグラルヘッド13bを含
む。ディファレンシャルヘッド13aがインテグラルヘッ
ド13bよりも約0.5mm程前方に突出し、入射するイオンビ
ームを受けてビーム電流を発生させる。
半径方向にビーム電流プローブを走査し、渦巻き状の
イオンビーム軌道を検出することにより、第３図（Ｂ）
下部に示すようなビーム電流を検出する。
イオンビーム軌道を検出することにより、第３図（Ｂ）
下部に示すようなビーム電流を検出する。
第１図（Ｃ）は表示装置40上に表示される情報の１例
を示す。ディスプレイ上の下部に横軸を半径方向距離と
し、縦軸をビーム電流すなわちイオンビーム強度とした
グラフが表示される。
を示す。ディスプレイ上の下部に横軸を半径方向距離と
し、縦軸をビーム電流すなわちイオンビーム強度とした
グラフが表示される。
このターンパターンの上にモデル総合評価のバーグラ
フが表示されている。ここで総合評価は、０から１まで
の実数で与えられている。０を悪、１を良の状態とした
図の場合は、0.4の評価が与えられており、未だ改善の
余地が多い事を示している。
フが表示されている。ここで総合評価は、０から１まで
の実数で与えられている。０を悪、１を良の状態とした
図の場合は、0.4の評価が与えられており、未だ改善の
余地が多い事を示している。
第２図に第１図（Ａ）のターンパターン評価装置30で
行われるアルゴリズムを示す。
行われるアルゴリズムを示す。
第１図（Ａ）に示したターンパターン計測装置25によ
って、ステップ41で示すターンパターンの計測が行われ
る。この計測したターンパターンは第１図（Ａ）に示す
表示装置40に表示され、熟練オペレータによる評価が与
えられる（ステップ42）。
って、ステップ41で示すターンパターンの計測が行われ
る。この計測したターンパターンは第１図（Ａ）に示す
表示装置40に表示され、熟練オペレータによる評価が与
えられる（ステップ42）。
種々のターンパターンを計測し、それぞれについて熟
練オペレータによる評価を与える。この経験的総合評価
は、たとえば１に規格化した値djによって与えられる。
練オペレータによる評価を与える。この経験的総合評価
は、たとえば１に規格化した値djによって与えられる。
また、各ターンパターンからその特長量を抽出する
（ステップ43）。
（ステップ43）。
第３図にターンパターンの表示例をより詳細に示す。
第３図において横軸が半径方向の距離を示し、縦軸はビ
ーム電流強度を示す。特長量としては、たとえば隣接す
るビーム電流ピーク間の距離であるターン間隔、半径方
向の振動の周期、半径方向の振動の大きさ等が考えられ
る。
第３図において横軸が半径方向の距離を示し、縦軸はビ
ーム電流強度を示す。特長量としては、たとえば隣接す
るビーム電流ピーク間の距離であるターン間隔、半径方
向の振動の周期、半径方向の振動の大きさ等が考えられ
る。
さらに、これらを平均化した平均ターン間隔、所望の
半径方向振動の平均周期、所定の半径方向振動の平均的
大きさ等を求めてもよい。各特徴量は規格化されて、０
〜１の実数値として与えられる。
半径方向振動の平均周期、所定の半径方向振動の平均的
大きさ等を求めてもよい。各特徴量は規格化されて、０
〜１の実数値として与えられる。
第２図に戻って、この規格化した特徴量によって部分
的評価ｈ（xi）が与えられる（ステップ44）。
的評価ｈ（xi）が与えられる（ステップ44）。
これらの各特徴量を総合評価に結び付けるファジィ積
分モデルを準備する。このファジィ積分モデルによっ
て、各特徴量を入力した時のモデル総合評価を与える
（ステップ45）。
分モデルを準備する。このファジィ積分モデルによっ
て、各特徴量を入力した時のモデル総合評価を与える
（ステップ45）。
このモデル総合評価と熟練オペレータによる経験的総
合評価とを比較し、その偏差が最少になるようにファジ
ィ積分モデルのパラメータを決定する（ステップ46）。
合評価とを比較し、その偏差が最少になるようにファジ
ィ積分モデルのパラメータを決定する（ステップ46）。
このようにしてファジィ積分モデルが同定される。
ファジィ積分モデルを同定した後、新たにサイクロト
ロンを走査し、ターンパターンを得た場合は、以下のよ
うにしてモデル総合評価ｗを与える。
ロンを走査し、ターンパターンを得た場合は、以下のよ
うにしてモデル総合評価ｗを与える。
測定されたターンパターンから選定したターンパター
ンの特徴量を抽出する（ステップ43）。
ンの特徴量を抽出する（ステップ43）。
抽出した特徴量を規格化し、部分評価を与える（ステ
ップ44）。
ップ44）。
各部分評価をまとめ、ファジィ積分モデルによりモデ
ル総合評価ｗを与える（ステップ45）。
ル総合評価ｗを与える（ステップ45）。
この総合評価を表示装置に表示する。
ファジィ積分による評価値の算出のアルゴリズムを以
下に説明する。
下に説明する。
今ターンパターンの特徴量の集合Ｋを考える。
Ｋ＝｛S1、S2、S3｝ S1:平均ターン間隔 S2:半径方向振動の周期 S3:半径方向振動の大きさ また各特徴量の個別の評価値ｈ（Si）（ｉ＝１〜３）
を以下のように与える。関数ｈは以下のようにＫの要素
の値を実数０〜１に対応させる。
を以下のように与える。関数ｈは以下のようにＫの要素
の値を実数０〜１に対応させる。
h:K→［０、１］ ｈ（Si）：特徴量Siについての評価値 Ｋ上のファジィ積分ｅを以下のように考え、ターンパ
ターンの総合評価とする。
ターンの総合評価とする。
積分のパラメータであるファジィ測度ｇλは、 −１＜λ＜∞、ｇλ（Ｋ）＝１、 gi＝ｇ（｛Si｝）、０≦gi≦１ Ｋ′はＫの任意の部分集合 ｈ（Si）を大きさの順に並べ、 ｈ（S1）≧（S2′）≧ｈ（S3′）とすれば、ｅは次式
で得られる。
で得られる。
K1＝｛S1′｝、K2＝｛S1′、S2′｝ K3＝｛S1′、S2′、S3′｝ 但し、∧は最小演算、Ｖは最大演算を示す。
ファジィ積分によるターンパターンの評価モデルは以
下のような手順で行う。
下のような手順で行う。
今Ｎ個のターンパターンのサンプル（集合Ｇ）を得た
とし、熟練オペレータの経験的評価値dj（ｊ＝１〜Ｎ）
が与えられているとする。
とし、熟練オペレータの経験的評価値dj（ｊ＝１〜Ｎ）
が与えられているとする。
各ターンパターンサンプルについて特徴量を抽出し、
それぞれの特徴量の個別の評価値hj（Si）（ｉ＝１〜
３）ｊ＝（１〜Ｎ）が以下のように表わされるとする。
それぞれの特徴量の個別の評価値hj（Si）（ｉ＝１〜
３）ｊ＝（１〜Ｎ）が以下のように表わされるとする。
hj:K→［０、１］ hj（Si）はサンプルｊの特徴量Siについての個別の評
価値とする。
価値とする。
前述の手順と同様に、各サンプルについての総合評価
値ejを考える。
値ejを考える。
次にejを以下のように規格化する。
以上よりｄ≒ｗとなるように次式の評価関数値σがで
きるだけ小さくなるようにファジィ測度giとλを決定す
る。
きるだけ小さくなるようにファジィ測度giとλを決定す
る。
［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、試行錯誤的に行っ
ていたサイクロトロンのビーム調整においてターンパタ
ーンの良否に関する総合評価が自動的に与えられ、調整
の指針が与えられる。
ていたサイクロトロンのビーム調整においてターンパタ
ーンの良否に関する総合評価が自動的に与えられ、調整
の指針が与えられる。
未熟練者がサイクロトロンを操作しても適切に調整を
することができる。
することができる。
第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施例を表わし、第１
図（Ａ）は全体を示すブロック図、第１図（Ｂ）はビー
ム電流プローブの拡大図およびビーム電流の波形図、第
１図（Ｃ）は表示装置の表示例を示す線図、 第２図は、ファジィ積分モデルを同定する手順およびタ
ーンパターンのモデル総合評価をを与える手順を示すブ
ロック図、 第３図はターンパターンの波形を示す拡大図である。 図において、 11……ディー 12……イオンビームの軌跡 13……ビーム電流プローブ 15……プローブ駆動用モータ 16……ギヤ 17……位置検出用エンコーダ 19……信号入力部 20……ビーム電流増幅器 21……位置信号 22……ビーム電流信号 25……ターンパターン計測装置 26……特徴量抽出部 28……ターンパターンのモデル評価算出部 31……ターンパターン出力部 33……モデル評価値出力部 35……評価モデル同定部 37……メモリ 40……表示装置
図（Ａ）は全体を示すブロック図、第１図（Ｂ）はビー
ム電流プローブの拡大図およびビーム電流の波形図、第
１図（Ｃ）は表示装置の表示例を示す線図、 第２図は、ファジィ積分モデルを同定する手順およびタ
ーンパターンのモデル総合評価をを与える手順を示すブ
ロック図、 第３図はターンパターンの波形を示す拡大図である。 図において、 11……ディー 12……イオンビームの軌跡 13……ビーム電流プローブ 15……プローブ駆動用モータ 16……ギヤ 17……位置検出用エンコーダ 19……信号入力部 20……ビーム電流増幅器 21……位置信号 22……ビーム電流信号 25……ターンパターン計測装置 26……特徴量抽出部 28……ターンパターンのモデル評価算出部 31……ターンパターン出力部 33……モデル評価値出力部 35……評価モデル同定部 37……メモリ 40……表示装置
Claims (2)
- 【請求項１】（ａ）ファジィ積分モデルを同定する工程
であって、 （ａ−１）サイクロトロンの種々のターンパターンを計
測し、それぞれに対して経験的総合評価を表わす電気的
信号を与える工程と、 （ａ−２）各ターンパターンから特徴量を抽出し規格化
した電気的な特徴量信号を発生させる工程と、 （ａ−３）特徴量信号に基き、ファジィ積分モデルによ
り各ターンパターンに対してモデル総合評価の信号を電
気的に算出する工程と、 （ａ−４）前記経験的総合評価の信号と前記モデル総合
評価の信号の偏差が最小になるようにファジィ積分モデ
ルのパラメータを決定することによりファジィ積分モデ
ルを同定する工程と を含む工程と、 （ｂ）測定したターンパターンから特徴量を抽出し、規
格化した電気的特徴量信号を発生させ、前記同定したフ
ァジィ積分モデルによりモデル総合評価の信号を電気的
に算出し、表示装置上にモデル総合評価を表示する工程
とを含むサイクロトロンのビーム調整のためのターンパ
ターンの評価方法。 - 【請求項２】サイクロトロン中の位置と該位置でのビー
ム強度を計測し、それらを表わす信号を発生する手段
と、 計測した結果を表わす信号を記憶し、表示する手段と、 計測結果を表わす信号から特徴量を抽出し、規格化した
特徴量信号を発生する手段と、 経験的総合評価を操作者入力し、電気的な経験的総合評
価信号を発生し、記憶する手段と、 前記特徴量とパラメータを含むファジィ積分モデルを記
憶する手段と、 前記特徴量信号に基づきファジィ積分モデルに従ってモ
デル総合評価信号を算出する手段と、 前記経験的総合評価信号と前記モデル総合評価信号との
偏差が最小になるようにパラメータを定める手段と、 モデル総合評価信号に基づき、表示装置に総合評価を表
示する手段とを含むサイクロトロンのビーム調整のため
のターンパターンの評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090098A JP2716794B2 (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | サイクロトロンのビーム調整のためのターンパターンの評価方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090098A JP2716794B2 (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | サイクロトロンのビーム調整のためのターンパターンの評価方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02270300A JPH02270300A (ja) | 1990-11-05 |
| JP2716794B2 true JP2716794B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=13989047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1090098A Expired - Lifetime JP2716794B2 (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | サイクロトロンのビーム調整のためのターンパターンの評価方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2716794B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8653762B2 (en) * | 2010-12-23 | 2014-02-18 | General Electric Company | Particle accelerators having electromechanical motors and methods of operating and manufacturing the same |
| JP6452721B2 (ja) * | 2014-12-08 | 2019-01-16 | 株式会社日立製作所 | 加速器及び粒子線照射装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5863108U (ja) * | 1981-10-24 | 1983-04-27 | ダイハツ工業株式会社 | リヤヒ−タダクト構造 |
| JPS60159936U (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-24 | ダイハツ工業株式会社 | 冷暖房装置のダクト接続構造 |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP1090098A patent/JP2716794B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02270300A (ja) | 1990-11-05 |
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