JP2994161B2

JP2994161B2 - タイミング制御装置

Info

Publication number: JP2994161B2
Application number: JP4341100A
Authority: JP
Inventors: 哲也中西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH06168799A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、荷電粒子を高エネル
ギーに加速する粒子加速器にて、ライナックやデフレク
タ電磁石などの各種パルス機器への信号のタイミングを
制御するタイミング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、例えば特開昭６４−４８３９
６号公報に示された従来のタイミング制御装置を示すブ
ロック図であり、図１２はそのタイミング制御装置が適
用される粒子加速器の一例を示す平面図である。図１２
において、１は所定の運動エネルギーを持った荷電粒子
のビーム、例えば電子ビームを出力するパルス機器とし
ての線形加速器（以下、ライナックという）であり、２
はこのライナック１より出力された電子ビームを加速す
る加速リングとしてのシンクロトロン、３はシンクロト
ロン２にて加速された電子ビームを蓄積する蓄積リング
としてのシンクロトロン放射光（以下、ＳＲという）リ
ングである。

【０００３】前記シンクロトロン２内において、１０は
ライナック１からの電子ビームを電界で偏向して入射す
るパルス機器としてのインフレクタであり、１１は入射
された電子ビームをリング内に周回させるため、磁界で
偏向する偏向電磁石である。１２はリング内を周回する
電子ビームを加速する高周波加速空洞であり、１３は加
速された電子ビームを取り出すためのパルス機器として
のデフレクタ電磁石、１４はこのデフレクタ電磁石１３
とともに、加速された電子ビームの出射に用いられるパ
ルス機器としてのキッカー電磁石である。

【０００４】前記ＳＲリング３内において、１１は前記
偏向電磁石であり、１５はシンクロトロン２より出射さ
れた高エネルギーに加速された電子ビームを入射するた
めのパルス機器としてのＳＲインフレクタである。１６
は蓄積している電子ビームが放射損失によって失ったエ
ネルギーを補給するため、その電子ビームを加速する高
周波加速空洞であり、１７は電子ビーム入射時に入射軌
道を作るためのパルス機器としてのパータベータ電磁石
である。

【０００５】また、図１１において、１８は前記偏向電
磁石１１と全く同じ構造を有してそれらと直列に接続さ
れた磁場測定用偏向電磁石であり、１９はこの磁場測定
用偏向電磁石に接続された偏向電磁石電源である。２０
はこの磁場測定用偏向電磁石１８の発生する磁場を検出
する検出コイルであり、２１はこの検出コイル２０から
の検出信号に基づいてマスタパルスＰを生成する磁場検
出装置である。２２はクロックＣを発生するクロック発
振器であり、２３はマスタパルスＰの立ち上がり
（“Ｌ”から“Ｈ”に変化した所）を検出してクロック
Ｃと論理積をとるＤ型フリップフロップ、２４はこのＤ
型フリップフロップ２３の出力とマスタパルスＰの論理
積をとるアンド回路である。

【０００６】２５₁ 〜２５₄ はアンド回路２４の出力信
号を分配して同期クロックＣ₁ 〜Ｃ₄ を生成するドライ
バであり、２６₁ 〜２６₄ はドライバ２５₁ 〜２５₄ か
らの同期クロックＣ₁ 〜Ｃ₄ を受ける度にその計数値を
順次減らしてゆき、計数値がゼロになると出力信号を発
生する減算カウンタである。２７₁ 〜２７₄ はこれら各
減算カウンタ２６₁ 〜２６₄ の出力を遅延させる遅延回
路であり、２８₁ 〜２８₄ は各遅延回路２７₁ 〜２７₄
の出力信号に基づいてデフレクタ電磁石１３、キッカー
電磁石１４、ＳＲインフレクタ１５、パータベータ電磁
石１７などのパルス機器を作動させるパルサである。

【０００７】次に動作について説明する。ライナック１
は所定の運動エネルギーを持つ電子ビームを出力する。
このライナック１より出力された電子ビームはインフレ
クタ１０によって静電偏向を受け、シンクロトロン２内
に入射される。シンクロトロン２内には偏向電磁石１１
が図の斜線部位に複数個配置されており、これによって
ライナック１から入射した電子ビームを偏向させてリン
グ内を周回させる。従って、電子ビームはこの偏向電磁
石１１が発生する磁場によって所定の軌道内におさまる
ように制御される。

【０００８】周回する電子ビームは高周波加速空洞１２
を通過するときに加速される。高エネルギーに加速され
た電子ビームは偏向電磁石１１を通過する際にシンクロ
トロン放射光（ＳＲ）を放出し、エネルギーを失うため
に、その損失エネルギーも補正するように加速される。
また、この高周波加速空洞１２により入射ビームはバン
チされて、周回軌道上に電子密度の高い部分と低い部分
とを生成する。勿論、電子ビームのエネルギーの増加と
ともに偏向電磁石１１の磁場強度も増加させる（正確に
は、電子ビームは偏向電磁石４０の磁場強度に合ったエ
ネルギーになるように加速される）。

【０００９】所定のエネルギーに到達した電子ビームは
キッカー電磁石１４とデフレクタ電磁石１３の発生する
磁場により、シンクロトロン２内の周回軌道から外れて
シンクロトロン２から取り出される。ここで取り出され
た電子ビームはＳＲリング３に到達して、内部にあるＳ
Ｒインフレクタ１５とパータベータ電磁石１７の発生す
る磁場によってＳＲリング３内の周回軌道に入る。この
時、ＳＲリング３内には、前述したシンクロトロン２の
場合と同様に偏向電磁石１１が複数個適正に配置されて
おり、入射された電子ビームの持つ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に制御される。

【００１０】ＳＲリング３内の高周波加速空洞１６はシ
ンクロトロン２内の高周波加速空洞１２と同様な電子ビ
ームの加速装置であり、電子ビームを一定のエネルギー
に保つよう制御する。要するに、ＳＲリング３内に蓄積
された電子ビームのＳＲの放出によるエネルギー損失を
補う。

【００１１】このようにシンクロトロンによる粒子加速
器においては、ビームの出射および入射等のために種々
のパルス電磁石等を使用する。これらのパルス機器は、
与えられるパルス信号のタイミングが各々異なり、その
最適化は一般にはビーム試験を通して行われる。従っ
て、全てのパルス機器へのトリガパルスは、そのタイミ
ングが調整できるようになっている必要がある。このタ
イミング制御の中で最も高速・高精度が要求されるの
は、シンクロトロン２からＳＲリング３へ電子ビームを
入射させる時である。ＳＲリング３では所定のエネルギ
ーに相当する磁場に偏向電磁石１１が設定されているた
め、シンクロトロン２では正確にそのエネルギーで電子
ビームを出射しなければならない。そのため、シンクロ
トロン２の時間的に変化する偏向電磁石１１の磁場強度
を正確に測定し、所定の磁場強度になった時に電子ビー
ムを出射しなければならない。

【００１２】偏向電磁石１１の各コイルは直列に接続さ
れており、偏向電磁石電源１９により所定の通電パター
ンで通電される。この偏向電磁石１１で発生する磁極の
中心磁場は、電子ビームの周回軌道内であるため直接的
には検出できない。そこで、実際の粒子加速器では、偏
向電磁石１１と全く同一の構造を持つ磁場測定用偏向電
磁石１８を直列に加え、検出コイル２０によって偏向電
磁石１１の中心磁場の代わりにその磁場測定用偏向電磁
石１８の中心磁場の時間変化を電圧信号として検出して
いる。この検出コイル２０の検出した電圧信号を磁場検
出装置２１が積分することによって偏向電磁石１１の発
生磁場を検出し、さらにこれによって得られた発生磁場
が事前に設定してある所定値に到達した時点で磁場検出
装置２１はマスタパルスＰを出力する。このマスタパル
スＰをＤ型フリップフロップ２３に入力し、さらにクロ
ック発振器２２からの２０ｎｓ周期のクロックＣをこの
Ｄ型フリップフロップ２３に入力する。

【００１３】Ｄ型フリップフロップ２３はマスタパルス
Ｐの立ち上がりを検出してクロックＣとの論理積を取
り、これをアンド回路２４に出力する。アンド回路２４
はこのＤ型フリップフロップ２３からの入力とマスタパ
ルスＰとの論理積を取り、それを所定数分岐してドライ
バ２５₁ 〜２５₄ に入力する。ドライバ２５₁ 〜２５₄
はそれを同期クロックＣ₁ 〜Ｃ₄ として減算カウンタ２
６₁ 〜２６₄ に出力し、減算カウンタ２６₁ 〜２６₄ は
この同期クロックＣ₁ 〜Ｃ₄ を受けて計数値の減算を開
始する。このように、各減算カウンタ２６₁ 〜２６₄ に
は同時に同期クロックＣ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５が入力さ
れるので、それぞれが１クロック毎に計数値を減算して
ゆき、計数値の減算が終了してゼロになった時点で、各
減算カウンタ２６₁ 〜２６₄ は出力を遅延回路２７₁ 〜
２７₄ に出力する。

【００１４】ここで、この遅延回路２７₁ 〜２７₄ は前
述したクロックＣの少なくとも１周期の時間だけ、例え
ば１ｎｓ毎に遅延時間が設定できるものを使用する。こ
れによりクロックＣの１周期以内の微妙な遅延調整が行
える。この遅延調整が行われた信号をパルサ２８₁ 〜２
８₄ へ出力し、所定の信号に変換した後、それぞれキッ
カー電磁石１４、デフレクタ電磁石１３、ＳＲインフレ
クタ１５、およびパータベータ電磁石１７等のパルス機
器へ送ってそれらを動作させる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来のタイミング制御
装置は以上のように構成されているので、減算カウンタ
２６₁ 〜２６₄ がパルス機器の台数分必要になるばかり
か、パルサ２８₁ 〜２８₄ からのパルスが直接パルス機
器に伝送されるために、ノイズの影響を受け易く、また
偏向電磁石１１の他に磁場測定用偏向電磁石１８を余分
に設けてそこで時間的に変化する磁場を測定し、所定の
磁場に達したらマスタパルスを発生させる方式であるた
め装置構成が複雑となってコスト高を招くなどの問題点
があった。

【００１６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、より簡潔な装置構成でノイズの
影響を受けにくいタイミング制御装置を得ることを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係るタイミング制御装置は、高周波電源や偏向電磁石電
源等の交流電源に送る電源出力パターンをメモリ装置に
あらかじめ書き込んでおき、交流電源タイミングコント
ローラがタイミングパルス発生器からのパルス信号に基
づいて発生する出力クロックによってそれを順次吐き出
させるとともに、タイミングパルス発生器に、交流電源
タイミングコントローラへのパルス信号を基準に、各遅
延回路へのパルス信号のタイミングを決定する機能を持
たせたものである。

【００１８】また、請求項２に記載の発明に係るタイミ
ング制御装置は、交流電源タイミングコントローラを、
出力クロックの発生をタイミングパルス発生器からのパ
ルス信号で開始し、ボロー信号で停止するクロック回路
と、クロック回路の発生する出力クロックが所定数に達
するとボロー信号をクロック回路に送るパルス数設定回
路とで構成したものである。

【００１９】また、請求項３に記載の発明に係るタイミ
ング制御装置は、交流電源タイミングコントローラを、
タイミングパルス発生器からのパルス信号受信から所定
の時間幅だけゲート信号を発生するゲート回路と、その
ゲート信号の時間幅だけ出力クロックを連続的に発生す
るクロック回路とで構成したものである。

【００２０】また、請求項４に記載の発明に係るタイミ
ング制御装置は、ビーム電流が基準値を越えた場合にク
ロック回路からの出力クロックの出力を停止させる機能
を交流電源タイミングコントローラに持たせたものであ
る。

【００２１】また、請求項５に記載の発明に係るタイミ
ング制御装置は、タイミングパルス発生器のキッカー電
源へのパルス信号が出力される出力チャンネルに、当該
パルス信号を荷電粒子加速用の高周波電圧の位相と同期
させる同期回路を接続したものである。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【作用】請求項１に記載の発明におけるタイミングパル
ス発生器は、あらかじめメモリ装置に書き込んでおいた
交流電源への電源出力パターンを、順次吐き出させるた
めの出力クロックを発生している交流電源タイミングコ
ントローラに、その基準となるパルス信号を送出すると
ともに、当該パルス信号に基づいて各遅延回路へのパル
ス信号のタイミングを決定する。

【００２６】また、請求項２に記載の発明における交流
電源タイミングコントローラは、タイミングパルス発生
器からのパルス信号を受けてクロック回路による出力ク
ロックの出力を開始させ、このクロック回路の出力する
出力クロックが所定数に達した時にパルス数設定回路よ
り出力されるボロー信号で出力クロックの出力を停止さ
せることにより、メモリ装置から電源出力パターンを吐
き出させるための出力クロックを生成する。

【００２７】また、請求項３に記載の発明における交流
電源タイミングコントローラは、タイミングパルス発生
器からのパルス信号受信から所定の時間だけゲート回路
が発生するゲート信号の時間幅の間、クロック回路より
出力クロックを出力させることにより、メモリ装置から
電源出力パターンを吐き出させるための出力クロックを
生成する。

【００２８】また、請求項４に記載の発明における交流
電源タイミングコントローラは、ビーム電流と基準値と
を比較して、ビーム電流が基準値を越えた場合にクロッ
ク回路からの出力クロックの発生を停止させることによ
り、加速リングと蓄積リングを同一リングで共用可能と
する。

【００２９】また、請求項５に記載の発明における同期
回路は、タイミングパルス発生器よりキッカー電源へ送
られるパルス信号を、ビーム加速のための高周波電圧の
位相と同期させることにより、取り出されるバンチ数を
一定にして動作を安定なものとする。

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例による一般的はタイミ
ング制御装置を示すブロック図であり、図２はこの発明
のタイミング制御装置が使用される粒子加速器の一例を
示す平面図である。この図２において、１はライナッ
ク、２は加速リングとしてのシンクロトロン、３は蓄積
リングとしてのＳＲリング、１０はインフレクタ、１１
は偏向電磁石、１２は高周波加速空洞、１３はデフレク
タ電磁石、１４はキッカー電磁石、１５はＳＲインフレ
クタ、１６は高周波加速空洞であり、図１２に同一符号
を付した従来のそれらと同一あるいは相当部分であるた
め詳細な説明は省略する。

【００３４】３０〜３２はインフレクタ１０とともに、
ライナック１からの荷電粒子ビーム、例えば電子ビーム
の入射に用いられるパルス機器としてのパータベータ電
磁石である。３３および３４はシンクロトロン２内を周
回する電子ビームを集束させるための四極電磁石であ
り、上下方向と左右方向の両方向に集束力を持たせるた
めに、極性の異なる２種類の四極電磁石（以下、ＱＦ３
３およびＱＤ３４という）が偏向電磁石１１とともに６
周期構造で配置されている。３５はＳＲインフレクタ１
５とともにシンクロトロン２で高エネルギーに加速され
た電子ビームの入射に用いられる、パルス機器としての
ＳＲキッカー電磁石である。なお、このようなライナッ
ク１、シンクロトロン２、およびＳＲリング３にて構成
される粒子加速器はＳＲ装置と呼ばれている。

【００３５】また、図１において、３６はあらかじめ決
められた周期でトリガパルスを発生させる基準信号発生
器であり、３７は複数の出力チャンネルを備え、この基
準信号発生器３６から送られてくるトリガパルスを受け
て、各出力チャンネルよりあらかじめ決められた時間間
隔で順次パルス信号を出力するタイミングパルス発生器
である。３８はこのタイミングパルス発生器３７の各出
力チャンネルより出力されるパルス信号のタイミングを
微調整するための遅延回路であり、３９は各遅延回路３
８に接続されて入力側と出力側とを電気的に絶縁する絶
縁手段としての絶縁アンプである。４０は各絶縁アンプ
３９を介して各遅延回路３８に接続された、キッカー電
磁石等の各種パルス機器のためのパルス電源であり、４
１は前記タイミングパルス発生器３７を制御する制御手
段としての計算機である。

【００３６】また、図３は図１に示した一般的なタイミ
ング制御装置を図２に示す粒子加速器に適用した、具体
的な実施例を示すブロック図であり、対応する部分には
図１と同等の符号を付してその説明を省略する。図にお
いて、４２はタイミングパルス発生器３７の出力チャン
ネルの１つから出力されるパルス信号に基づいて出力ク
ロックを生成する交流電源タイミングコントローラであ
る。４３は後述する各種交流電源に送る電源出力パター
ンがあらかじめ書き込まれており、交流電源タイミング
コントローラ４２からの出力クロックに従ってその電源
出力パターンを順番に吐き出してゆくメモリ装置であ
る。４４₁ 〜４４₄ が前述の交流電源であり、４４₁ は
高周波加速空洞１２，１６に送られる高周波電源、４４
₂ は偏向電磁石１１に送られる偏向電磁石電源、４４₃
はＱＦ３３に送られるＱＦ電源、４４₄ はＱＤ３４に送
られるＱＤ電源である。なお、これらの各交流電源４４
₁ 〜４４₄ はパルス電源と呼んでも同じである。

【００３７】なお、符号４０₁ 〜４０₉ を付した各パル
ス電源はそれぞれ、４０₁ がライナック１に送られるラ
イナック電源、４０₂ はインフレクタ１０に送られるイ
ンフレクタ電源、４０₃ 〜４０₅ は各パータベータ電磁
石３０〜３２のそれぞれに送られるパータベータ電源、
４０₆ はデフレクタ電磁石１３に送られるデフレクタ電
源、４０₇ はＳＲインフレクタ１５に送られるＳＲイン
フレクタ電源、４０₈はキッカー電磁石１４に送られる
キッカー電源、４０₉ はＳＲキッカー電磁石３６に送ら
れるＳＲキッカー電源である。これらの各パルス電源４
０₁ 〜４０₉ に絶縁アンプ３９を介して接続されている
各遅延回路には、それぞれ対応したサフィックスを付し
た符号３８₁ 〜３８₉ を付けている。また、４５はメモ
リ装置４３に電源出力パターンを書き込む計算機であ
り、交流電源タイミングコントローラ４２とメモリ装置
４３の間も絶縁アンプ３９によって電気的に絶縁されて
いる。

【００３８】次に動作について説明する。図２に示すＳ
Ｒ装置は、電子をライナック１とシンクロトロン２を使
って高エネルギーに加速して、ＳＲリング３に蓄積し、
高エネルギー電子ビームから得られるシンクロトロン放
射光（ＳＲ）を供給するものである。ＳＲは物質解析や
半導体リソグラフィ等に利用される。ライナック１およ
びシンクロトロン２は２Ｈｚの繰り返しで運転される。
ＳＲリング３へ２Ｈｚの周期で電子ビームの入射を行
い、十分に電子ビームが蓄積された時点でライナック１
とシンクロトロン２の運転を停止する。ＳＲリング３に
蓄積された電子ビームは、残留ガスとの衝突等によって
徐々に失われてゆく（エネルギーが失われるという意味
ではなく、電子そのものが失われる）ため、電子ビーム
の強度がある値まで減少すると再度ライナック１とシン
クロトロン２を運転して、電子ビームの入射を再開す
る。

【００３９】ライナック１はライナック電源４０₁ から
マイクロ波を供給され、そのマイクロ波で電子を２０Ｍ
ｅＶまで加速するが、シンクロトロン１に入射できる時
間は２〜３μｓであるゆえ、電子ビームのパルス幅も同
程度になるようにパルス運転される。

【００４０】このライナック１から出射された電子ビー
ムはインフレクタ１０を通してシンクロトロン２に入射
される。インフレクタ１０は高電圧を必要とするもので
あり、放電を避けるためにインフレクタ電源４０₂ はパ
ルス運転される。入射された電子ビームはそのままでは
インフレクタ１０の電極に衝突して失われるため、３台
のパータベータ電磁石３０，３１，３２を使って入射時
のみ磁場を発生させ、電子ビームを周回軌道に乗せる。
パータベータ電磁石３０，３１，３２の磁場波形は正弦
半波であり、その立ち下がりを利用して電子ビームを入
射するため、そのパルス幅はビームのパルス幅の約２倍
である。これら各パータベータ電磁石３０，３１，３２
はパータベータ電源４０₃ ，４０₄ ，４０₅ によってそ
れぞれパルス運転される。また、パータベータ電磁石３
０，３１，３２の数は装置により異なり、１台から４台
位までが使われている。

【００４１】入射した電子ビームは６台の偏向電磁石１
１で偏向され周回運動するが、電子ビームを安定に周回
させるためには各６台のＱＦ３３およびＱＤ３４で集束
させなければならない。これらは電気回路的には各々直
列に接続されており、従って、交流電源は偏向電磁石電
源４４₂ 、ＱＦ電源４４₃ およびＱＤ電源４４₄ の３台
である。また、この周回ビームを加速するために高周波
加速空洞１２が使用される。加速されることにより電子
ビームのエネルギーが変わると、電子ビームの軌道が変
わるため、ビームエネルギーに応じて偏向電磁石１１と
ＱＦ３３，ＱＤ３４の磁場強度を変えなければならな
い。実際には、電子シンクロトロンでは磁場強度に対応
するように電子ビームは加速される。

【００４２】偏向電磁石１１およびＱＦ３３，ＱＤ３４
の交流電源４４₂ ，４４₃ および４４₄ の出力は、電子
ビームを損失なく加速するためには３台の同期を取り、
精度良く制御されねばならない。また、加速電圧もエネ
ルギーによって変えた方がビーム捕獲効率が高いため、
高周波電源４４₁ も前記３台の交流電源４４₂ ，４４
₃ ，４４₄ と同期をとる。従って、図３に示すようにメ
モリ装置４３を使って制御する。即ち、これらの交流電
源４４₁ 〜４４₄ は、任意の参照信号を与えるとそれに
比例した電流あるいは高周波電圧を出力する。このた
め、必要な電源出力パターンが決まれば、それに必要な
１周期の参照信号パターンを約６５０００分割してディ
ジタル化し、計算機４５を使ってあらかじめメモリ装置
４３に書き込んでおく。そしてシンクロトロン運転時に
は、交流電源タイミングコントローラ４２からの出力ク
ロックにより、メモリ装置４３に書き込まれている電源
出力パターンを１つずつ吐き出させ、アナログ信号に変
換して参照信号として各交流電源４４₁ 〜４４₄ に入力
する。こうすることにより、４台の交流電源４４₁ 〜４
４₄ は同期の取れた出力を行うことができる。実際に
は、必要な参照信号は各交流電源４４₁ 〜４４₄ 当り１
種類ではなく、電圧パターン等数種類あるため、それに
応じてメモリモジュールの数もある。

【００４３】ここで、交流電源タイミングコントローラ
４２について説明する。図４にその概略構成を示すよう
に、この交流電源タイミングコントローラ４２は任意の
クロック周期に設定できるクロック回路５０と減算器で
あるパルス数設定回路５１とから成っている。タイミン
グパルス発生器３７からのパルス信号を受けるとクロッ
ク回路５０がクロック出力を開始する。この出力クロッ
クはパルス数設定回路５１にも送られ、パルス数設定回
路５１では設定値の減算を開始する。パルス数設定回路
５１はあらかじめ設定したパルス数を受けるとボロー信
号（パルス）を発生し、クロック回路５０に入力する。
クロック回路５０はこのボロー信号を受けると連続的に
出力していた出力パルスを停止する。従って、クロック
周期は、パルス数設定回路５１の設定数約６５０００に
クロック回路５０のクロック周期をかけた値が基準信号
発生器３６の周期よりも小さくなるように設定する。

【００４４】なお、電子ビームは加速される時にバンチ
されており、その間隔は高周波加速空洞１２の運転周波
数によるが、このＳＲ装置は１３０ＭＨｚであるため、
７．７ｎｓ間隔で並んでいる。また、電子が一周する時
間は約１１５ｎｓであるため、１５個のバンチが連なっ
ていることになる。加速された電子ビームはキッカー電
磁石１４とデフレクタ電磁石１３を使って出射される。
デフレクタ電磁石１３は狭いギャップを持つ偏向電磁石
で、そのギャップはビーム中心軌道より４０ｍｍ外側に
あり、そのギャップに電子ビームが入るようにキッカー
電磁石１４で蹴り出す。従って、キッカー電磁石１４の
磁場波形が立ち上がり時間ゼロの矩形であれば１５個全
てのバンチを取り出すことができる。しかし、実際には
立ち上がり時間は有限であり、所定の磁場強度になるま
でにキッカー電磁石１４を通過したバンチは真空チェン
バー等に衝突して失われる。従って、キッカー電磁石１
４の磁場波形は非常に立ち上がりの早い高速パルス磁場
でなければならない。このＳＲ装置では立ち上がり時間
約４０ｎｓであり、１０個のパルスを取り出すことがで
きる。これに対して、デフレクタ電磁石１３の磁場は周
回ビームには影響を与えないため直流磁場でよいが、非
常に大きなコイル電流が必要とされるために冷却の問題
から一般にはパルス運転されている。なお、そのパルス
幅は１〜２ｍｓであり正弦半波である。

【００４５】出射された電子ビームは、ＳＲインフレク
タ１５とＳＲキッカー電磁石３５を使ってＳＲリング３
に入射される。ＳＲインフレクタ１５はデフレクタ電磁
石１６とその構造が似ており、パルス磁場もほぼ同様で
ある。また、ＳＲキッカー電磁石３５は役割的にはシン
クロトロン２におけるパータベータ電磁石３０，３１，
３２と同じであるが、ＳＲリング３の周長が短いために
立ち上がりの早いパルスが要求され、またビームエネル
ギーが高いため高磁場が必要であることから、シンクロ
トロン２と同じキッカー電磁石と呼ぶ。パルス幅は数百
ｎｓであるが、ビーム入射できるタイミング幅は数十ｎ
ｓであるため、シンクロトロン２のキッカー電磁石１４
のタイミングと数ｎｓ以下で調整できなければならな
い。

【００４６】以上のように、このＳＲ装置では多くのパ
ルス機器が使用される。これらをタイミング的に図で表
わしたのが図５である。図５（ａ）は偏向電磁石１１の
磁場強度の変化、あるいはそれと等価なビームエネルギ
ーの変化を表わすものであり、図５（ｂ）は入射時の、
図５（ｃ）は出射時の時間をそれぞれ拡大して、ビーム
パルス、パルス電圧、パルス磁場の時間関係を示してい
る。

【００４７】ここで、偏向電磁石１１の磁場波形は正確
には２Ｈｚ周期の台形波に近い波形であるが、図５
（ａ）に示すスケールでは三角波と考えてよい。電子ビ
ームは、強度変化のない最低磁場で入射されるか、少し
増加した点で入射される。入射効率を上げるために、図
５（ｂ）に示すように３台のパータベータ電磁石３０，
３１，３２は各々独立にタイミング調整する。また、ビ
ームパルスに対するタイミングも重要で、その調整は３
台のパータベータ電磁石３０，３１，３２のタイミング
を等しく変えなければならない。その後、必要なエネル
ギーでビームを取り出すが、図５（ｃ）に示すようにデ
フレクタ電磁石１３のタイミングに対するキッカー電磁
石１４のタイミングも調整する必要があり、また、取り
出しエネルギーの微調整のためにキッカー電磁石１４の
タイミングを調整することもある。同様に、ＳＲインフ
レクタ１５とＳＲキッカー電磁石３５のタイミングも調
整しなければならない。

【００４８】このように、これらパルス機器への出力タ
イミングは、電子ビームの入射効率、出射効率に大きく
影響するため、正確に調整できなければならない。その
ため、タイミングパルス発生器３７において、あらかじ
めそれらのタイミングを計算機４１を使って入力し、基
準信号発生器３６からのトリガパルスに基づいてタイミ
ングパルス発生器３７からパルス信号の出力を行う。図
３は図２に示すＳＲ装置に適用したタイミング制御装置
のブロック図である。

【００４９】ここで、タイミングパルス発生器３７につ
いて説明を付け加える。基準信号発生器３６からトリガ
パルスを受けると、まず第１の出力チャンネルから設定
された時間遅れでパルス信号を出力し、その後次の出力
チャンネルから設定された時間遅れでパルス信号を出力
する。以下、順次最後の出力チャンネルまで各々の時間
遅れでパルス信号の出力を行う。そして、次の基準信号
発生器３６からのトリガパルスにより、また最初の出力
チャンネルからパルス信号が順次出力されてゆく。従っ
て、最初に出力されるパルス信号と最後に出力されるパ
ルス信号との時間間隔は、基準信号発生器３６からのト
リガパルスの周期以内でなければならない。これらの時
間間隔は計算機４１によりあらかじめ入力しておくこと
ができる。また、基準信号発生器３６を用いなくても、
計算機４１で基準信号発生器３６の役割を兼ねることも
可能である。

【００５０】このタイミングパルス発生器３７は、従来
例における減算カウンタ２６₁ 〜２６₄ がまとまって入
っているようなもので、従来例のクロック発振器２２も
含まれている。なお、そのクロック周期は１μｓであ
り、従来例で特徴としている高速クロックに限定しな
い。従って、タイミングパルス発生器３７の各出力チャ
ンネルから出力されるパルス信号の時間間隔は最低１μ
ｓである。そのため、１μｓ以下の微調整が必要なパル
ス機器に対しては、遅延回路３８₁ 〜３８₉ によって調
整する。従って、遅延回路３８₁ 〜３８₉ の最小設定遅
延時間は後で述べるように対応付けられたパルス機器に
よって異なる。

【００５１】タイミングパルス発生器３７から最初に出
力される第１出力チャンネルからのパルス信号は偏向電
磁石電源４４₂ 等のメモリ装置４３を必要とする交流電
源用とし、そのパルス信号に対して他の全てのパルス電
源４０₁ 〜４０₉ 用のパルスのタイミングを決める。メ
モリ装置４３の電源出力パターンの出力タイミングによ
り、電子ビームの入射と出射のタイミングが決まるから
である。つまり、入射ビームのエネルギーはライナック
１によって決まっているため、そのエネルギーに合った
偏向電磁石１１の磁場強度で入射しなければならず、ま
た取り出しエネルギーもＳＲリング３から決まっている
ため、そのエネルギーに合った磁場強度で取り出さねば
ならない。

【００５２】偏向電磁石１１による磁場強度は偏向電磁
石電源４４₂ から供給するコイル電流により決まるた
め、コイル電流と磁場強度の関係を正確に測定しておけ
ば、必要なエネルギーに相当するコイル電流を出力する
タイミングに、電子ビームの入出射に必要なパルス電源
４０₁ 〜４０₉ 用のパルス信号をタイミングパルス発生
器３７から出力することができる。メモリ装置４３に書
き込まれたコイル電流のパターンは、交流電源タイミン
グコントローラ４２の出力クロックの周期から、必要な
コイル電流に達する時間が分かる。従って、同一パター
ンを使った場合、出力クロックの周期を変えるとタイミ
ングパルス発生器３７の内容も書き換えねばならない。

【００５３】次に、第２出力チャンネルはライナック１
用として使う。ライナック電源４０₁ の出力パルス幅は
１０μｓ程度あり、２〜３μｓ幅のビームパルスはその
中間あたりに設定する。従って、インフレクタ１０、パ
ータベータ電磁石３０，３１，３２用のパルス信号より
も先にパルス信号が出力される出力チャンネルが使われ
る。

【００５４】このインフレクタ１０、パータベータ電磁
石３０，３１，３２用としては第３出力チャンネルが共
用される。これらは、ビームパルスに対して等しくタイ
ミングを変える必要があるためである。また、タイミン
グパルス発生器３７の各々の出力チャンネルからのパル
ス信号は、最低１μｓ遅れで出力されるが、３台のパー
タベータ電磁石３０，３１，３２のタイミングが相対的
に１μｓずれると、電子ビームの入射ができないため、
３台のパータベータ電源４０₃ ，４０₄ ，４０₅ に接続
される遅延回路３８₃ ，３８₄ ，３８₅ に対しては、同
一のパルス信号を入力した方がよい。

【００５５】第４出力チャンネルは、デフレクタ電磁石
１３とＳＲインフレクタ１５用として共用される。これ
らを共通にする理由は、タイミングパルス発生器３７の
出力チャンネル数を節減するためである。これらのパル
ス電源４０₆ と４０₇ の出力はほぼ同じパルス波形であ
り、パルス幅も数ｍｓと長いため、どちらでもよい。ま
た、第５出力チャンネルはキッカー電源４８₈ とＳＲキ
ッカー電源４８₉ 用として共用される。これらを共通に
する理由は、出射ビームのエネルギーを微調整する場
合、キッカー電源４８₈ のタイミングだけを変えるとＳ
Ｒリング３への入射効率が変わるため、ＳＲキッカー電
源４８₉ のタイミングも同時に変える。

【００５６】タイミングパルス発生器３７の各出力チャ
ンネルから出力されるパルス信号は、遅延回路３８₁ 〜
３８₉ でタイミングを微調整する。これは先に述べたタ
イミングパルス発生器３７の最小遅延時間を補うためだ
けでなく、調整に柔軟性を持たせるためである。インフ
レクタ１０、ライナック１、パータベータ電磁石３０，
３１，３２用の遅延回路３８₁ 〜３８₅ は、０．１〜１
０μｓの遅延時間が設定でき、出力のジッターは最小遅
延設定時間の１／１０である１０ｎｓ以下である。最小
設定時間は、パータベータ電磁石３０，３１，３２のパ
ルスの立ち下がり時間（その間に電子ビームが入射され
る）が約２μｓであるため、それよりも１桁以上小さい
値として決めた。また、デフレクタ電磁石１３とＳＲイ
ンフレクタ１５用の遅延回路３８₆ ，３８₇ は、１μｓ
〜１０ｍｓの遅延時間が設定でき、ジッターは０．１μ
ｓ以下である。これらのパルス磁場波形は数ｍｓと長い
ため、ｎｓオーダの遅延幅は必要ない。キッカー電磁石
１４とＳＲキッカー電磁石３５用の遅延回路３８₈ ，３
８₉ は、数十ｎｓ幅のパルス調整であるため遅延時間設
定範囲は１ｎｓ〜１μｓであり、ジッター０．５ｎｓ以
下である。

【００５７】最後に、各遅延回路３８₁ 〜３８₉ と各パ
ルス電源４０₁ 〜４０₉ との間の電気絶縁について述べ
る。一般に、パルス電源４０₁ 〜４０₉ とタイミング調
整のための機器は遠く離れて設置されている。そのた
め、信号ラインにのるノイズによる機器の誤動作を防ぐ
ために、パルス電源４０₁ 〜４０₉ とタイミング調整の
ための機器の間を絶縁アンプ３９を使って電気的に絶縁
している。これはパルス電源４０₁ 〜４０₉ 自身から発
生するノイズを防ぐのにも役立つ。絶縁アンプ４９はパ
ルス電源４０₁ 〜４０₉ 側か遅延回路３８₁ 〜３８₉ 側
のどちらか一方だけでもかまわないが、両側に取り付け
た方がより効果的である。

【００５８】実施例２．なお、上記実施例では基準信号
発生器３６を独立して設けた場合について説明したが、
この基準信号発生器３６の役割を計算機４１に持たせる
ことにより、基準信号発生器３６を省略することも可能
である。

【００５９】実施例３．なお、上記実施例における基準
信号発生器３６として、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用
交流ラインと同期が取れるように構成したものを用いれ
ば、パルス電源４０の安定度を高くすることができる。
パルス電源４０は一般に、商用交流ラインの電流をコン
デンサに蓄電してパルス的に放出する回路構成がとられ
ている。従って、蓄電電圧は商用交流ラインの５０Ｈ
ｚ，６０Ｈｚの変動の影響を受けるため、常に商用交流
ラインの同一位相で出力するようにすれば、電源出力の
変動は小さくなる。

【００６０】即ち、ライナック１とシンクロトロン２の
繰り返しが正確に２Ｈｚの場合、５０Ｈｚ，６０Ｈｚの
商用交流ラインと同期が取れる。つまり、５０Ｈｚの場
合、商用交流ラインの２５サイクル毎に基準信号発生器
３６からトリガパルスを出力すればよい。しかし、例え
ば１．９Ｈｚのような場合は同期は取れない。その時
は、図６のタイムチャートにその原理を示すように、基
準信号発生器３６内に１．９Ｈｚの発振器を設け、その
発振器からパルスが発生した後、例えば商用交流ライン
の電圧が負から正に変わる位相で基準信号発生器３６か
らパルスを出力するようにすればよい。従って、５０Ｈ
ｚの場合は２０ｍｓ以下の変動が生じ、基準信号発生器
３６からのパルス周期は正確には５００ｍｓにはなら
ず、５００から５２０ｍｓの間で変化する。しかし、全
ての機器はこのパルスを基準にして動作するため問題は
ない。また、基準信号発生器３６内の発振器は、その周
波数を可変できるようにすればより効果的である。

【００６１】実施例４．なお、上記実施例ではタイミン
グパルス発生器３７内のクロック周期を１μｓとした
が、特にこの値に限定されるものではない。

【００６２】実施例５．なお、上記実施例ではタイミン
グパルス発生器３７の出力チャンネルの数を５個とした
ものを示したが、この数もそれのみに限定されるもので
はない。

【００６３】実施例６．なお、上記実施例ではいくつか
のパルス電源４０に対してはタイミングパルス発生器３
７の同一出力チャンネルからの出力されるパルス信号を
共用する場合について述べたが、タイミングパルス発生
器３７内のクロック周期が早ければパルス電源４０の各
々にタイミングパルス発生器３７の出力チャンネルを対
応させるようにしてもよい。また、クロック周期が早く
なくても、遅延回路３８を使って全てのパルス電源４０
に対して、タイミングパルス発生器３７の個別の出力チ
ャンネルからのパルス信号をそれぞれ与えることもでき
る。

【００６４】実施例７．なお、上記実施例では遅延回路
３８とパルス電源４０間の電気的な絶縁を絶縁アンプを
使って行った場合について説明したが、光ケーブル等の
他の絶縁手段を使ってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。

【００６５】実施例８．なお、上記実施例では遅延回路
３８として遅延値をマニュアル設定するものを使った
が、計算機で遅延値を設定できるものを使用すれば、さ
らに効果的なタイミング制御を行うことができる。

【００６６】実施例９．なお、上記実施例ではタイミン
グ発生器３７用の計算機４１とメモリ装置４３用の計算
機４５の２台を使用したものを示したが、１台を共用し
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。

【００６７】実施例１０．なお、上記実施例では交流電
源タイミングコントローラ４２はパラメータをマニュア
ルで設定する場合について説明したが、計算機により設
定するようにしてもよく、それによってパルス数を入力
するだけで自動的にクロック周期が設定できるようにな
り、より効果的なコントローラを実現することができ
る。

【００６８】実施例１１．なお、上記実施例ではメモリ
装置２３によって、偏向電磁石１１およびＱＦ３３，Ｑ
Ｄ３４を制御するものを示したが、六極電磁石等、シン
クロトロンの全ての電磁石を同様の方法で制御すると、
より効果がある。

【００６９】実施例１２．なお、上記実施例ではタイミ
ングパルス発生器３７の出力するパルス信号のタイミン
グを決定する際に、交流電源タイミングコントローラ４
２に出力するパルス信号を基準にしてメモリ装置４３の
偏向電磁石のコイル電流パターンから決定したが、従来
例で示した偏向電磁石の磁場強度を測定してビーム出射
のタイミングを決める方式を併用しても同様の効果が得
られる。この場合は、図３に示すブロック図において、
キッカー電源４０₈ とＳＲキッカー電源４０₉ の遅延回
路３８₈ ，３８₉ だけをタイミングパルス発生器３７か
ら外し、その２つの遅延回路３８₈ ，３８₉ に対しては
従来の方式を採用する。これにより、より精度良く出射
ビームのエネルギーを決めることができる。デフレクタ
電源４０₆ とＳＲインフレクタ電源４０₇ はパルス幅が
長いため、設定値が多少ずれていても問題はない。

【００７０】実施例１３．また、上記実施例では交流電
源タイミングコントローラ４２として、クロック回路５
０の出力パルスの発生をパルス数設定回路５１で制御す
るものを示したが、そのパルス数設定回路５１をゲート
回路で代替してもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る。図７はそのような交流電源タイミングコントローラ
４２の一実施例を示すブロック図であり、図８はその各
部の波形の時間関係を示すタイムチャートである。図７
において、５２がタイミングパルス発生器３７からのパ
ルス信号を受けると、あらかじめ定められた時間幅のゲ
ート信号を発生する前記ゲート回路である。この交流電
源タイミングコントローラ４２は当該ゲート回路５２
と、ゲート回路５２からのゲート信号の時間幅だけ出力
クロックを発生するクロック回路５０とから成ってい
る。

【００７１】次に動作について説明する。タイミングパ
ルス発生器３７からは、図８（ａ）に示すタイミングゲ
ート回路５４にパルス信号が入力される。ゲート回路５
４はそのパルス信号を受けると、図８（ｂ）に示す所定
の時間遅れで所定の時間幅を持つゲート信号を発生す
る。クロック回路５０はこのゲート信号を受けると、図
８（ｃ）に示すようにそのゲート信号の時間幅の間、出
力クロックを連続的に出力する。従って、このゲート信
号の時間幅は、出力クロックの周期をＴ、メモリ装置４
３の出力すべきメモリ数を６５０００とすれば、Ｔ×６
５０００で与えられる値に設定する必要がある。なお、
このゲート信号の時間幅は、ゲート回路５２を計算機で
制御できるように構成することによって自動的に設定で
きる。

【００７２】実施例１４．なお、上記実施例では、ビー
ムを加速するリングと蓄積するリングに分離したものに
ついて説明したが、同一リングで加速蓄積することもで
きる。それはシンクロトロンによって達成できるが、そ
の場合、シンクロトロンの偏向電磁石や四極電磁石等の
電磁石、および高周波加速空洞の電源は、先に説明した
ように加速とともにその出力を上げてゆくが、最大値に
達した時点で出力を一定に保たなければならない。一
方、シンクロトロンで加速するビーム電流は、ライナッ
ク１からの電子ビームのエネルギー等の変化により加速
毎に変わる。従って、最初は通常の加速モードで運転
し、所定の加速ビーム電流が得られた時点で蓄積モード
に移行する方式が効果的である。そこで、交流電源タイ
ミングコントローラ４２に比較回路と可変電圧発生回路
を設け、設定した電圧と加速ビーム電流を電圧に変換し
た信号とを比較し、ビーム電流が設定値以上になれば出
力クロックを停止するようにする。出力クロックが停止
すると各交流電源４４₁ 〜４４₄ の出力はその時点で一
定に保たれるため、蓄積モードに移行できたことにな
る。加速ビーム電流は、シンクロトロンに一般に設置さ
れる電流モニターで電圧として検出でき、その信号を交
流電源タイミングコントローラ４２に入力する。

【００７３】なお、比較するタイミングは、偏向電磁石
１１のコイル電流パターン（ほぼ台形波）の最大値の平
坦部で行う。偏向電磁石電源４４₂ の出力端の電圧は、
時間的に変化する加速時はコイルの抵抗分とインダクタ
ンス分の両方を合わせた電圧を発生している。これに対
して、平坦部ではインダクタンス分はゼロとなり抵抗分
だけでよい。このため、加速途中で電源タイミングコン
トローラの出力クロックを止めると、余分な電圧を発生
することになり、その結果出力電流が変わり電子ビーム
が失われる。そのため、出力クロックを止めるのは偏向
電磁石１１のコイル電流パターンの平坦部で行う。従っ
て、蓄積ビームのエネルギーを変えるためには、メモリ
装置４３のパターンをその最大値が所定のエネルギーに
相当するように変えねばはらない。

【００７４】実施例１５．なお、上記実施例では交流電
源タイミングコントローラ４２の出力クロックを止める
タイミングをメモリ装置４３のパターンの最大値で行う
場合について述べたが、電磁石電源がどのようなタイミ
ングでクロックを止めてもその点の出力電流を保持でき
る構造になっていれば、クロックを止めるタイミングは
限定されない。

【００７５】実施例１６．次に図９に示す実施例につい
て説明する。図９は高周波電源４４₁ の位相とキッカー
電源４４₈ およびＳＲキッカー電源４０₉ の同期を取る
ための機器構成を示すブロック図であり、図１０はその
動作原理を示すタイミング図である。図９において、５
３はメモリ装置４３からの電源出力パターンに基づいて
１３０ＭＨｚの信号を発生させる高周波信号発生器、５
４はその信号を増幅して高周波加速空洞１２に入力する
高周波アンプであり、高周波電源４４₁ は一般にこの高
周波信号発生器５３と高周波アンプ５４とで形成されて
いる。また、４６は高周波信号発生器５３からの信号を
受けて、キッカー電源４０₈ およびＳＲキッカー電源４
０₉ と高周波電源４４₁ とを同期させる同期回路であ
る。

【００７６】次に動作について説明する。ここで、図１
０に示すタイミング図は、図１０（ａ）に高周波加速空
洞１２で加速される電子ビームのバンチを示し、図１０
（ｂ）にキッカー電磁石１４の磁場の立ち上がり波形を
示す。バンチは７．７ｎｓ間隔でキッカー電磁石１４を
通過する。正常に取り出されるバンチは、キッカー電磁
石１４の磁場波形が平坦になっている時にキッカー電磁
石１４を通過するバンチである。例えば、バンチがキッ
カー磁場に対して図１０（ｂ）の実線で示す磁場の立ち
上がりで通過したとすると、１番目のバンチは磁場の影
響を受けずに通過するため一回りして取り出されるが、
２番目から５番目のバンチは十分な磁場で蹴り出されな
いため、真空チェンバー等に衝突して失われる。従っ
て、この場合１５バンチ中の１１バンチが取り出され
る。これに対して、図１０（ｂ）の破線で示す磁場の立
ち上がりに通過すると、２番目から６番目のバンチが失
われ、１０バンチが取り出されることになり、先の場合
よりも１バンチ少なくなる。

【００７７】キッカー電源４０₈ と高周波電源４４₁ の
同期が取れていないと上述した現象が起き、取り出しバ
ンチ数は１０になったり１１になったりして不安定とな
る。そのため、同期回路４６を設けてキッカー電源４０
₈ と高周波電源４４₁ の同期を取る。原理は、先に基準
信号発生器３６で説明したものと同じで、商用交流ライ
ンを高周波信号発生器５３と考えればよい。従って、こ
の場合はタイミングパルス発生器３７からのパルス信号
に対して、キッカー電源４０₈ の出力の時間変動は７．
７ｎｓの範囲内で起きるが問題はない。また、キッカー
電源４０₈ とＳＲキッカー電源４０₉ は入射効率を一定
にするために同期が取れていなければならないため、Ｓ
Ｒキッカー電源４０₉ 用の遅延回路３８₉ もこの同期回
路４６からのパルスを受ける。

【００７８】実施例１７．なお、上記実施例ではＳＲキ
ッカー電源４０₉ 用の遅延回路３８₉ の入力を同期回路
４６から直接取るものを示したが、キッカー電源４０₈
用の遅延回路３８₉ の出力から取るようにしてもよく、
上記実施例と同様の効果が得られる。

【００７９】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、交流電源に送る電源出力パターンをメモリ装置
にあらかじめ書き込んでおき、交流電源タイミングコン
トローラがタイミングパルス発生器からのパルス信号に
基づいて発生する出力クロックによってそれを順次吐き
出させるとともに、タイミングパルス発生器に、交流電
源タイミングコントローラへのパルス信号を基準に、各
遅延回路へのパルス信号のタイミングを決定する機能を
持たせるように構成したので、交流電源とパルス電源と
を正確に同期させることができ、ビームの入射および出
射効率を向上させることができる効果がある。

【００８０】また、請求項２に記載の発明によれば、出
力クロックの出力をタイミングパルス発生器からのパル
ス信号で開始し、ボロー信号で停止するクロック回路
と、クロック回路の発生する出力クロックが所定数に達
するとボロー信号を発生するパルス数設定回路とで交流
電源タイミングコントローラを形成するように構成した
ので、簡易な回路でメモリ装置への出力パルスが得られ
る効果がある。

【００８１】また、請求項３に記載の発明によれば、タ
イミングパルス発生器からのパルス信号受信から所定の
時間幅だけゲート信号を発生するゲート回路と、そのゲ
ート信号の時間幅だけ出力クロックを連続的に出力する
クロック回路とで交流電源タイミングコントローラを形
成するように構成したので、簡易な回路でメモリ装置へ
の出力パルスが得られる効果がある。

【００８２】また、請求項４に記載の発明によれば、ビ
ーム電流が基準値を越えた場合にクロック回路からの出
力クロックの出力を停止させる機能を交流電源タイミン
グコントローラに持たせるように構成したので、加速用
のリングと蓄積用のリングとを同一リングで共用するこ
とが可能となる効果がある。

【００８３】また、請求項５に記載の発明によれば、タ
イミングパルス発生器のキッカー電源へのパルス信号が
出力される出力チャンネルに、当該パルス信号を高周波
電源の位相と同期させる同期回路を接続するように構成
したので、取り出されるバンチ数が一定となり、粒子加
速器の動作を安定化できる効果がある。

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による一般的なタイミング
制御装置を示すブロック図である。

【図２】この発明が適用される粒子加速器の一例を示す
平面図である。

【図３】上記粒子加速器に適用した場合のこの発明のタ
イミング制御装置の具体的な実施例を示すブロック図で
ある。

【図４】上記実施例で用いられる交流電源タイミングコ
ントローラの構成を示すブロック図である。

【図５】上記実施例におけるパルス機器の運転タイミン
グを示すタイムチャートである。

【図６】上記実施例における基準信号発生器の出力を商
用交流ラインに同期させるための原理を示すタイムチャ
ートである。

【図７】交流電源タイミングコントローラの他の実施例
を示すブロック図である。

【図８】上記実施例における各部の波形の時間関係を示
すタイムチャートである。

【図９】この発明によるタイミング制御装置の他の実施
例の要部を示すブロック図である。

【図１０】上記実施例におけるキッカー電磁石の立ち上
がり磁場波形とバンチの時間的関係を示すタイムチャー
トである。

【図１１】従来のタイミング制御装置を示すブロック図
である。

【図１２】それが適用される粒子加速器の一例を示す平
面図である。

【符号の説明】

１パルス機器（ライナック）１０パルス機器（インフレクタ）１３パルス機器（デフレクタ電磁石）１４パルス機器（キッカー電磁石）１５パルス機器（ＳＲインフレクタ）３０〜３２パルス機器（パータベータ電磁石）３５パルス機器（ＳＲキッカー電磁石）３７タイミングパルス発生器３８，３８₁〜３８₉ 遅延回路３９絶縁手段（絶縁アンプ）４０，４０₁〜４０₉ パルス電源４１制御手段（計算機）４２交流電源タイミングコントローラ４３メモリ装置４４₁〜４４₄ 交流電源４６同期回路５０クロック回路５１パルス数設定回路５２ゲート回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の出力チャンネルを有し、あらかじ
め決められた周期で送られてくるトリガパルスを受け
て、前記出力チャンネルよりあらかじめ決められた時間
間隔でパルス信号を順次出力するタイミングパルス発生
器と、前記タイミングパルス発生器の前記各出力チャンネルよ
り出力されるパルス信号のタイミングを微調整するため
の遅延回路と、前記遅延回路を、粒子加速装置の荷電粒子の入射、出
射、および加速、蓄積に必要な種々のパルス機器から電
気的に絶縁するための絶縁手段と、前記タイミングパルス発生器を制御する制御手段と、前記タイミングパルス発生器の出力チャンネルの１つか
ら出力されるパルス信号に基づいて出力クロックを生成
する交流電源タイミングコントローラと、前記荷電粒子のビーム加速用の高周波電源や前記荷電粒
子のビーム偏向用の偏向電磁石電源等の交流電源に送る
電源出力パターンがあらかじめ書き込まれており、前記
交流電源タイミングコントローラからの出力クロックに
従って前記電源出力パターンを順次吐き出してゆくメモ
リ装置とを設け、前記タイミングパルス発生器に、前記交流電源タイミン
グコントローラへのパルス信号を基準に、前記各遅延回
路へのパルス信号のタイミングを決定する機能を持たせ
たことを特徴とするタイミング制御装置。
【請求項２】前記交流電源タイミングコントローラ
が、前記タイミングパルス発生器からのパルス信号を受
けて連続的な出力クロックの出力を開始し、ボロー信号
が発生するとその出力クロックの出力を停止するクロッ
ク回路と、前記クロック回路の発生する出力クロックを
あらかじめ設定されている数だけ計数すると、前記ボロ
ー信号を発生して前記クロック回路に送るパルス数設定
回路とから成ることを特徴とする請求項１に記載のタイ
ミング制御装置。
【請求項３】前記交流電源タイミングコントローラ
が、前記タイミングパルス発生器からのパルス信号を受
けると、あらかじめ設定された時間幅のゲート信号を発
生するゲート回路と、前記ゲート回路から受けた前記ゲ
ート信号の時間幅の間だけ、出力クロックを連続的に発
生するクロック回路とから成ることを特徴とする請求項
１に記載のタイミング制御装置。
【請求項４】前記交流電源タイミングコントローラ
に、加速される前記荷電粒子のビーム電流があらかじめ
設定された基準値を越えると、前記クロック回路からの
出力クロックの発生を停止させる機能を持たせたことを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタ
イミング制御装置。
【請求項５】前記タイミングパルス発生器の、加速さ
れた前記荷電粒子のビームを取り出すためのキッカー電
源に対応付けられた出力チャンネルに接続されて、当該
出力チャンネルより出力されるパルス信号を、前記荷電
粒子を加速するための高周波電圧の位相と同期させる同
期回路を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のい
ずれか１項に記載のタイミング制御装置。