JP3343028B2 - Beam emission device of charged particle accelerator - Google Patents

Beam emission device of charged particle accelerator

Info

Publication number
JP3343028B2
JP3343028B2 JP14953396A JP14953396A JP3343028B2 JP 3343028 B2 JP3343028 B2 JP 3343028B2 JP 14953396 A JP14953396 A JP 14953396A JP 14953396 A JP14953396 A JP 14953396A JP 3343028 B2 JP3343028 B2 JP 3343028B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
frequency
analog
power
input
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 - Lifetime
Application number
JP14953396A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09330800A (en
Inventor
雄一 山本
克久 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP14953396A priority Critical patent/JP3343028B2/en
Publication of JPH09330800A publication Critical patent/JPH09330800A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3343028B2 publication Critical patent/JP3343028B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は円形の荷電粒子加
速器のビーム出射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 beam emitting device for a circular charged particle accelerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、例えば”Nuclear In
struments and Methods in
Physics Research A326”の39
9ページ”Slow Beam Extraction
at TARN II”に示された従来の荷電粒子加
速器の機器配置図である。図2において、1は偏向電磁
石、2は四極電磁石、3は高周波空洞であり、4はビー
ム出射に用いる六極電磁石、5は粒子の振幅を増加させ
るノックアウト電極、6aは周回ビームを切り出す出射
用静電セプタムであり、6bは出射ビームをビーム輸送
系に導くセプタム電磁石である。
2. Description of the Related Art FIG.
instruments and Methods in
Physics Research A326 ”39
Page 9 "Slow Beam Extraction"
FIG. 2 is a layout view of a conventional charged particle accelerator shown in “TARN II”. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a bending electromagnet, 2 denotes a quadrupole electromagnet, 3 denotes a high-frequency cavity, and 4 denotes a hexapole electromagnet used for beam extraction. Reference numeral 5 denotes a knockout electrode for increasing the amplitude of particles, 6a denotes an output electrostatic septum for cutting out a circulating beam, and 6b denotes a septum electromagnet for guiding the output beam to a beam transport system.

【0003】次に、この従来例の動作について説明す
る。円形加速器に於いては、荷電粒子は四極電磁石2に
よって収束、反収束を繰り返しながら偏向電磁石1によ
って周回させられる。荷電粒子の収束、反収束の繰り返
しによる運動をベータトロン振動と呼ぶ。ベータトロン
振動数νが次の式を満足する時、円形加速器内の小さな
誤差磁場等により、共鳴条件が成り立ち、荷電粒子は急
速にビームの中心軌道から離れていく。 整数=n×ν (n:任意の整数) 六極電磁石4の形成する磁場は、荷電粒子の振幅が大き
くなると収束力又は反収束力が大きくなる。このこと
は、振幅によってベータトロン振動数が変化することを
意味する。ここで、円形加速器を共鳴条件に近いベータ
トロン振動数で運転し、六極電磁石4を励磁すると、振
幅に依存した安定領域と不安定領域が形成される。図3
に示すように、初期状態では、全ての粒子は安定領域に
存在するが、ノックアウト電極5に次式の周波数の交流
電磁場を加えると、粒子振動の振幅が増加して不安定領
域に粒子が存在するようになる。 f=ベータトロン振動数の端数(Δν)×周回周波数
(frev)×整数 不安定領域の粒子は出射用静電セプタム6aで切り出さ
れ、セプタム電磁石6bにより加速器から取り出され
る。
Next, the operation of this conventional example will be described. In the circular accelerator, charged particles are caused to circulate by the bending electromagnet 1 while repeating convergence and anti-convergence by the quadrupole electromagnet 2. Motion due to repeated convergence and anti-convergence of charged particles is called betatron oscillation. When the betatron frequency ν satisfies the following equation, the resonance condition is established due to a small error magnetic field in the circular accelerator, and the charged particles rapidly move away from the center orbit of the beam. Integer = n × ν (n: an arbitrary integer) The magnetic field formed by the hexapole electromagnet 4 has a converging force or an anti-converging force that increases as the amplitude of the charged particles increases. This means that the betatron frequency changes depending on the amplitude. Here, when the circular accelerator is operated at a betatron frequency close to the resonance condition and the hexapole electromagnet 4 is excited, a stable region and an unstable region depending on the amplitude are formed. FIG.
As shown in the figure, in the initial state, all particles are present in the stable region. However, when an AC electromagnetic field having the following frequency is applied to the knockout electrode 5, the amplitude of the particle vibration increases and the particles exist in the unstable region. I will be. f = fraction of the betatron frequency (Δν) × circulation frequency (frev) × integer Particles in the unstable region are cut out by the emission electrostatic septum 6a and taken out of the accelerator by the septum electromagnet 6b.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の円形の荷電粒子
加速器のビーム出射装置は、以上のように構成されてい
るので、1個の周波数でベータトロン振動を励起して、
ビームを取り出し可能な振幅にするには、入力周波数が
ベータトロン振動数から外れても振幅を大きくするだけ
の大きさのノックアウト電極5及び入力交流電力が必要
であった。また、四極電磁石2の電源のリップルによ
り、ベータトロン振動の整数次共鳴の幅が時間変化する
ため、また、ビーム断面内の荷電粒子の密度分布が均一
でないため、出射ビームの電流は時間的に変化する等の
問題点があった。
Since the conventional beam emitting device of the circular charged particle accelerator is configured as described above, it excites the betatron oscillation at one frequency,
In order to obtain an amplitude at which the beam can be extracted, the knockout electrode 5 and the input AC power that are large enough to increase the amplitude even when the input frequency deviates from the betatron frequency are required. Also, because the width of the integer order resonance of the betatron oscillation changes with time due to the ripple of the power supply of the quadrupole electromagnet 2, and because the density distribution of the charged particles in the beam cross section is not uniform, the current of the output beam is temporally reduced. There were problems such as changes.

【0005】この発明は上記したような問題点を解決す
るためになされたものであり、有限の複数の周波数の交
流電力を入力することにより、ベータトロン振動数が変
動しても、常に、ベータトロン振動数に対応した周波数
の整数倍に近い周波数で振動を励起することができ、こ
れにより入力電力を小さくすることができる、安価でコ
ンパクトな荷電粒子加速器のビーム出射装置を得ること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. By inputting AC power of a finite plurality of frequencies, even if the betatron frequency fluctuates, the beta is always obtained. An object of the present invention is to obtain an inexpensive and compact beam emitting device for a charged particle accelerator, which can excite vibration at a frequency close to an integral multiple of the frequency corresponding to the thoron frequency, thereby reducing input power. I do.

【0006】この発明の他の目的は、振幅の変化量に対
してベータトロン振動数変化量が大きくなる周波数帯
に、より多くの入力交流電力周波数を分布させること
で、各周波数に必要な交流電力量を均一になるようにし
た、安価で制御の容易な荷電粒子加速器のビーム出射装
置を得ることにある。
Another object of the present invention is to distribute a larger amount of input AC power frequency in a frequency band in which the amount of change in the frequency of the betatron is larger than the amount of change in the amplitude, so that the AC power necessary for each frequency is distributed. An object of the present invention is to provide a beam emitting device for a charged particle accelerator which is inexpensive and easy to control and has uniform power.

【0007】この発明の更に他の目的は、構成が簡単
で、且つ安価に製造できる、信頼性の高い荷電粒子加速
器のビーム出射装置を得ることにある。
It is still another object of the present invention to provide a highly reliable beam emitting device for a charged particle accelerator which has a simple structure and can be manufactured at low cost.

【0008】この発明の更に他の目的は、各周波数の入
力交流電力のそれぞれの電力量を個別に予め最適な値に
設定することにより、更に少ない入力交流電力でベータ
トロン振動を励起し得る荷電粒子加速器のビーム出射装
置を得ることにある。
It is still another object of the present invention to separately set the respective amounts of input AC power of each frequency to an optimum value in advance, thereby making it possible to excite betatron oscillation with less input AC power. It is an object of the present invention to provide a beam accelerator for a particle accelerator.

【0009】この発明の更に他の目的は、出射ビーム電
流値を交流電力発生装置にフィードバックすることで、
出射ビーム電流値の時間変化を除去できる荷電粒子加速
器のビーム出射装置を得ることにある。
Still another object of the present invention is to feed back the output beam current value to an AC power generation device,
An object of the present invention is to provide a beam emission device of a charged particle accelerator capable of removing a time change of an emission beam current value.

【0010】この発明の更に他の目的は、安価でコンパ
クトで、且つ出射ビーム電流値の時間変化を除去できる
荷電粒子加速器のビーム出射装置を得ることにある。
Still another object of the present invention is to provide a beam emitting device of a charged particle accelerator which is inexpensive and compact and can remove a change in the emitted beam current value with time.

【0011】この発明の更に他の目的は、よりきめの細
かいフィードバック制御ができ、且つより出射ビーム電
流値の時間変化の小さい荷電粒子加速器のビーム出射装
置を得ることにある。
Still another object of the present invention is to provide a beam emitting device of a charged particle accelerator capable of performing finer feedback control and having a smaller time variation of an emitted beam current value.

【0012】この発明の更に他の目的は、フィードバッ
ク制御関数の演算に計算機を使用することにより、取り
出し時間及び出射ビーム電流値を、容易に、出射ビーム
の利用者の希望に合わせることが可能な荷電粒子加速器
のビーム出射装置を得ることにある。
Still another object of the present invention is to make it possible to easily adjust the extraction time and the output beam current value to the user's desire of the output beam by using a computer for calculating the feedback control function. An object of the present invention is to provide a beam emission device for a charged particle accelerator.

【0013】この発明の更に他の目的は、アナログ演算
回路によるフィードバックループを付加することによ
り、計算機では追従できないビーム電流値の早い時間変
化を除去することが可能な荷電粒子加速器のビーム出射
装置を得ることにある。
Still another object of the present invention is to provide a beam emission device for a charged particle accelerator capable of removing a fast time change of a beam current value which cannot be followed by a computer by adding a feedback loop by an analog arithmetic circuit. To get.

【0014】この発明の更に他の目的は、フィードバッ
ク制御関数の入力パラメータの一つとして蓄積ビーム電
流値を計算機に読み込み、蓄積ビーム電流値から、取り
出し時間に対する出射ビーム電流値の算出、出射ビーム
電流値の取り出し時間の算出を行い、より複雑な出射ビ
ームの利用者の希望に合わせることが可能な荷電粒子加
速器のビーム出射装置を得ることを目的とする。
Still another object of the present invention is to read a stored beam current value as one of the input parameters of the feedback control function into a computer, calculate the output beam current value with respect to the extraction time from the stored beam current value, and output the output beam current value. It is an object of the present invention to obtain a beam extraction device of a charged particle accelerator which calculates a value extraction time and can meet a user's desire for a more complicated emission beam.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
荷電粒子を周回させながら加速してエネルギーを蓄積さ
せ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用してビームを取り
出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複数の周波数の交
流電力を入力して、それにより生成される電界によりビ
ームを振動させるビーム出射装置であって、ビームを挟
んで2個の電極を持つノックアウト電極と、基本となる
周波数を発生するシンセサイザとシンセサイザの発生す
る周波数とベータトロン振動を励起する周波数との差分
を発生する複数の周波数固定発振器と、各周波数の交流
電力の電力量が最適な値となるように設定され複数の周
波数固定発振器の出力をそれぞれ異なったゲインで増幅
する第1の交流電力増幅器と、複数の周波数を重ね合わ
せる結合器と、シンセサイザからの出力信号と重ね合わ
された周波数を乗算する乗算器とを備え、乗算器の出力
信号はノックアウト電極に入力される。
The invention according to claim 1 is
In a charged particle accelerator that accelerates charged particles while accumulating energy while circulating, and extracts the beam using the resonance phenomenon of the charged particle beam, inputs AC power of finite multiple frequencies and generates it a beam emission device Ru vibrate the beam by an electric field that is, narrow beam
Knockout electrode with two electrodes and the basic
Synthesizer that generates frequency and synthesizer
Between the frequency that excites the betatron oscillation
Multiple frequency fixed oscillators that generate
The amount of power is set to an optimal value and
Amplify fixed wave number oscillator output with different gains
The first AC power amplifier to
Combiner and the output signal from the synthesizer
And a multiplier for multiplying the set frequency.
The signal is input to the knockout electrode.

【0016】[0016]

【0017】請求項2に係る発明は、乗算器の出力信号
は、第2の交流電力増幅器にて増幅された後にノックア
ウト電極に入力される。
According to a second aspect of the present invention, an output signal of the multiplier is provided.
Knocks after being amplified by the second AC power amplifier.
Input to the out electrode.

【0018】請求項3に係る発明は、複数の周波数は、
ベータトロン振動振幅に対するベータトロン振動数の微
分値の絶対値に比例して分布している。
In the invention according to claim 3, the plurality of frequencies are:
Betatron frequency fine relative to betatron oscillation amplitude
It is distributed in proportion to the absolute value of the minute value.

【0019】請求項4に係る発明は、出射ビーム電流値
を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出射
ビーム電流値を一定値に保つように第2の交流電力増幅
器にフィードバックする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an output beam current value.
Further comprising an output beam current monitor for measuring
Second AC power amplification so as to keep the beam current value constant
Feedback to the vessel.

【0020】請求項5に係る発明は、出射ビーム電流値
を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出射
ビーム電流値を一定値に保つように複数の第1の交流電
力増幅器の一部あるいは全部を選択してフィードバック
する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an output beam current value.
Further comprising an output beam current monitor for measuring
A plurality of first AC power sources are used to maintain the beam current value at a constant value.
Select and feedback part or all of the power amplifier
I do.

【0021】請求項6に係る発明は、出射ビーム用電流
モニタの出力をアナログ/デジタル変換するアナログ/
デジタル変換器と、アナログ/デジタル変換器の出力を
入力して、出射ビーム電流値の少ないときは増幅率を上
げ、多いときは増幅率を下げるフィードバック制御関数
により各周波数毎の増幅率を演算する計算機と、計算機
の出力をデジタル/アナログ変換して第1の交流電力増
幅器或いは第2の交流電力増幅器に入力するデジタル/
アナログ変換器とをさらに備えている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an output beam current
Analog / digital conversion of monitor output to analog / digital
Digital converter and analog / digital converter output
Input and increase the amplification factor when the output beam current value is small.
Feedback control function to reduce the amplification factor
A computer that calculates the amplification factor for each frequency by using
To the first AC power by converting the output of
Digital / input to the amplifier or the second AC power amplifier
And an analog converter.

【0022】請求項7に係る発明は、出射ビーム用電流
モニタの出力を入力してアナログ素子にてフィードバッ
ク制御関数を演算するアナログ演算装置をさらに備え、
出射ビームの所定以上の速さの電流変化のフィードバッ
ク制御関数の演算をアナログ演算装置で演算し、出射ビ
ームの所定未満の速さの電流変化のフィードバック制御
関数の演算を計算機にて演算する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an output beam current.
Input monitor output and feedback with analog element
Further comprising an analog arithmetic unit for calculating the clock control function,
Feedback of the current change of the output beam at a speed higher than a predetermined speed
The calculation of the control function is calculated by the
Feedback control of current change at a speed less than predetermined
Calculate the function with a calculator.

【0023】請求項8に係る発明は、蓄積ビーム電流値
を測定する蓄積ビーム用電流モニタと、蓄積ビーム用電
流モニタの出力をアナログ/デジタル変換するアナログ
/デジタル変換器とをさらに備え、該アナログ/デジタ
ル変換器の出力を計算機に入力して、蓄積ビーム電流値
を監視しながら出射ビーム電流値を制御する。
The invention according to claim 8 is characterized in that the accumulated beam current value
Beam current monitor for measuring the
Analog that converts the output of the current monitor to analog / digital
Analog / digital converter, further comprising:
The output of the converter is input to the computer and the accumulated beam current
While controlling the output beam current value.

【0024】請求項9に係る発明は、荷電粒子を周回さ
せながら加速してエネルギーを蓄積させ、荷電粒子ビー
ムの共鳴現象を利用してビームを取り出す荷電粒子加速
器に於いて、有限の複数の周波数の交流電力を入力し
て、それにより生成される電界によりビームを振動させ
るビーム出射装置であって、ビームを挟むように配置さ
れた2個の電極を有し、ビームのベータトロン振動振幅
に対するベータトロン振動数の微分値の絶対値に比例し
て分布する複数の周波数を、電極に入力して、それによ
り生成される電界により該ビームを振動させるノックア
ウト電極を備えている。
According to a ninth aspect of the present invention, the charged particles are circulated.
Accelerating while accumulating energy, the charged particle beam
Particle acceleration to extract a beam using the resonance phenomenon
Input a limited number of frequencies of AC power
Vibrating the beam by the electric field generated by
Beam extraction device, which is arranged to sandwich the beam.
Betatron oscillation amplitude of the beam with two electrodes
Is proportional to the absolute value of the derivative of the betatron frequency with respect to
Are input to the electrodes, and
Knocks to oscillate the beam by the generated electric field
It has an out electrode.

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0029】実施の形態1.先ず、荷電粒子を周回させ
ながら加速してエネルギーを蓄積させ、荷電粒子ビーム
の共鳴現象を利用してビームを取り出す荷電粒子加速器
に於いて、有限の複数の周波数の交流電力を入力して、
それにより生成される電界にてビームを振動させて取り
出すようにした本発明の実施の形態1について説明す
る。図1はこの発明の実施の形態1によるベータトロン
振動振幅と、ベータトロン振動数(Δν)×周回周波数
(frev)との関係を表す図で、以下、この図1に基
づいて説明する。図1において、横軸はベータトロン振
動振幅、縦軸は ベータトロン振動数(Δν)×周回周波数(frev)
×整数(n) を示す。ベータトロン振動を励起する最適な周波数fi
dealは、以下の式で表される。 fideal=Δν×frev×n ベータトロン振動数はその振幅に依存するため、最適周
波数fidealも変化する。
Embodiment 1 First, in a charged particle accelerator that accelerates while rotating charged particles and accumulates energy, and extracts a beam using the resonance phenomenon of the charged particle beam, input AC power of a finite number of frequencies,
A first embodiment of the present invention in which a beam is oscillated by an electric field generated thereby and extracted is described. FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the betatron oscillation amplitude and the betatron frequency (Δν) × circulation frequency (frev) according to the first embodiment of the present invention, which will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, the horizontal axis is the betatron oscillation amplitude, and the vertical axis is the betatron frequency (Δν) × circulation frequency (frev).
× Integer (n) Optimal frequency fi to excite betatron oscillation
deal is represented by the following equation. fieldal = Δν × frev × n Since the betatron frequency depends on its amplitude, the optimal frequency field also changes.

【0030】次に、この実施の形態1の動作について説
明する。周波数がビーム軌道中心でのfidealとビ
ーム出射時に必要な振幅でのfidealとの間で、あ
る有限の複数の交流電力で水平または垂直の電場をつく
る。例えば、有限の複数の交流電力f1〜fnを等間隔
にした場合(仮にf1がビーム軌道中心でのfidea
lと等しいとする)、ビーム軌道中心付近の荷電粒子
は、交流電力f1にてタイミング良く蹴られ、次第にベ
ータトロン振動振幅を大きくする。振幅が大きくなる
と、ベータトロン振動数が変化し、次に、交流電力f2
にてタイミング良く蹴られるようになる。このようにし
て、最後に、ビーム軌道中心付近の荷電粒子は、交流電
力fnにてタイミング良く蹴られ、ビーム出射時に必要
な振幅となり、出射用静電セプタム6a、セプタム電磁
石6b等の機器により円形加速器の外に取り出される。
従って、1周波数でビームを蹴る場合、上述の従来例と
比較して所定の振幅まで蹴るための入力パワーが小さく
てすみ、安価に製造することができる。
Next, the operation of the first embodiment will be described. A horizontal or vertical electric field is created with a certain finite number of AC powers, between a frequency at the center of the beam orbit and a field at the amplitude required for beam emission. For example, when a finite plurality of AC powers f1 to fn are equally spaced (for example, if f1 is a
1), the charged particles near the center of the beam orbit are kicked by the AC power f1 with good timing, and the amplitude of the betatron oscillation gradually increases. When the amplitude increases, the betatron frequency changes, and then the AC power f2
Will be kicked with good timing. In this way, finally, the charged particles near the center of the beam orbit are kicked at a good timing by the AC power fn, and have the amplitude required at the time of beam emission, and are circularly formed by devices such as the electrostatic septum 6a for extraction and the septum electromagnet 6b. It is taken out of the accelerator.
Therefore, when a beam is kicked at one frequency, the input power for kicking to a predetermined amplitude is smaller than that of the above-described conventional example, and the beam can be manufactured at low cost.

【0031】実施の形態2.次に、上記実施の形態1に
おいて、ベータトロン振動振幅に対するベータトロン振
動数の微分値の絶対値に比例して、入力すべき交流電力
の周波数を分布させるようにした実施の形態2について
説明する。図4はこの発明の実施の形態2によるベータ
トロン振動振幅と、ベータトロン振動数(Δν)×周回
周波数(frev)との関係を表す図で、以下この図4
に基づいて説明する。図4はこの発明の実施の形態1を
示す図1のベータトロン振動数のベータトロン振動振幅
依存性を示す曲線に、ベータトロン振動を励起させる交
流電力の周波数の分布条件を示したものである。
Embodiment 2 Next, a description will be given of a second embodiment in which the frequency of the AC power to be input is distributed in proportion to the absolute value of the derivative of the betatron frequency with respect to the betatron oscillation amplitude in the first embodiment. . FIG. 4 is a diagram showing the relationship between betatron oscillation amplitude and betatron frequency (Δν) × circulation frequency (frev) according to Embodiment 2 of the present invention.
It will be described based on. FIG. 4 shows the distribution condition of the frequency of the AC power for exciting the betatron oscillation on the curve showing the betatron oscillation amplitude dependence of the betatron frequency of FIG. 1 showing the first embodiment of the present invention. .

【0032】次に、この実施の形態2の動作について説
明する。一定のベータトロン振動振幅の変化量を得るに
は、その振幅xiでのベータトロン振動振幅に対するベ
ータトロン振動数の微分値dfideal/dxに比例
した交流電力を入力しなければならない。この実施の形
態2では、微分値dfideal/dxに比例して交流
電力の周波数を分布、つまり、 |(fi−1−fi)|×dfideal/dx≒|
(fi−1−fi)2/(xi−xi−1)|=一定 となるように周波数を分布させ、各周波数の電力量を同
一にして、ベータトロン振動を励起している。従って、
各周波数の電力量が同一なため、ビーム出射装置の制御
点数を減らすことができ、安価に制御性を向上すること
ができる。
Next, the operation of the second embodiment will be described. In order to obtain a constant change amount of the betatron oscillation amplitude, it is necessary to input AC power proportional to the differential value dfideal / dx of the betatron frequency with respect to the betatron oscillation amplitude at the amplitude xi. In the second embodiment, the frequency of the AC power is distributed in proportion to the differential value dfideal / dx, that is, | (fi-1-fi) | × dfideal / dx ≒ |
The frequencies are distributed so that (fi-1-fi) 2 / (xi-xi-1) | = constant, and the power amount of each frequency is made equal to excite the betatron oscillation. Therefore,
Since the amount of power at each frequency is the same, the number of control points of the beam emitting device can be reduced, and controllability can be improved at low cost.

【0033】実施の形態3.図5はこの発明の実施の形
態3によるビーム出射装置を示している。図5におい
て、符号5a、5b、5cはビームを挟んで2個の電極
を持つノックアウト電極であり、符号7a、7b、7c
は各ノックアウト電極5a、5b、5cに対してそれぞ
れ異なった周波数f1、f2、f3の交流信号を発生す
るシンセサイザであり、符号8はシンセサイザ7a、7
b、7cの交流信号を増幅してノックアウト電極5a、
5b、5cに交流電力を供給する交流電力増幅器であ
る。
Embodiment 3 FIG. 5 shows a beam emitting device according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 5, reference numerals 5a, 5b, and 5c denote knockout electrodes having two electrodes with the beam interposed therebetween, and reference numerals 7a, 7b, and 7c.
Is a synthesizer for generating AC signals of different frequencies f1, f2, f3 for the respective knockout electrodes 5a, 5b, 5c, and 8 is a synthesizer 7a, 7
b, 7c to amplify the AC signal and knock out electrode 5a,
This is an AC power amplifier that supplies AC power to 5b and 5c.

【0034】次に、この実施の形態3の動作について説
明する。交流信号の周波数がビーム軌道中心付近の荷電
粒子のベータトロン振動数に最も近い順にf1、f2、
f3となっているとすると、シンセサイザ7aの発生す
る周波数f1の交流信号は、交流電力増幅器8により電
力増幅され、ノックアウト電極5aに入力され、ビーム
軌道中心付近の荷電粒子をタイミング良く蹴り、ベータ
トロン振動を励起する。ベータトロン振動振幅が大きく
なってくると、f1のタイミングでは効率的に蹴ること
ができなくなる。次に、シンセサイザ7bの発生する周
波数f2の交流信号によって、ノックアウト電極5bを
介して荷電粒子がタイミング良く蹴られるようになり、
さらにベータトロン振動振幅が大きくなってくる。f2
のタイミングでは効率的に蹴ることができなくなってく
ると、次にシンセサイザ7cの発生する周波数f3の交
流信号によって、ノックアウト電極5cを介して荷電粒
子がタイミング良く蹴られるようになり、最後にベータ
トロン振動の整数次共鳴の条件になり、荷電粒子が出射
される。このようにして、上記実施の形態1と同様の機
能を達成することができる。また、この実施の形態3で
は、3組のシンセサイザ、交流電力増幅器、ノックアウ
ト電極を使用しているが、2組以上使用すれば同様な効
果が得られる。各周波数毎にノックアウト電極、シンセ
サイザ、交流電力増幅器を用いるので、前記実施の形態
2と同様の機能を容易に達成することができる。
Next, the operation of the third embodiment will be described. F1, f2,... In the order in which the frequency of the AC signal is closest to the betatron frequency of the charged particle near the center of the beam orbit.
Assuming that the frequency is f3, the AC signal of the frequency f1 generated by the synthesizer 7a is power-amplified by the AC power amplifier 8 and input to the knockout electrode 5a to kick charged particles near the center of the beam orbit with good timing. Excites vibration. If the betatron oscillation amplitude increases, it becomes impossible to kick efficiently at the timing of f1. Next, the charged particles are kicked with good timing via the knockout electrode 5b by the AC signal of the frequency f2 generated by the synthesizer 7b,
Further, the amplitude of the betatron oscillation increases. f2
When it becomes impossible to kick efficiently at the timing, the charged particle is kicked through the knockout electrode 5c with good timing by the AC signal of the frequency f3 generated by the synthesizer 7c. The condition of the resonance of the order of the vibration is satisfied, and the charged particles are emitted. In this way, the same function as in the first embodiment can be achieved. In the third embodiment, three sets of synthesizers, AC power amplifiers, and knockout electrodes are used. However, if two or more sets are used, similar effects can be obtained. Since a knockout electrode, a synthesizer, and an AC power amplifier are used for each frequency, functions similar to those of the second embodiment can be easily achieved.

【0035】実施の形態4.図6はこの発明の実施の形
態4によるビーム出射装置を示している。図6におい
て、符号5はビームを挟んで2個の電極を持つノックア
ウト電極であり、7a、7b、7c、7dはノックアウ
ト電極5にそれぞれ異なった周波数f1、f2、f3・・
・fnの交流信号を発生するシンセサイザであり、8は
シンセサイザ7a、7b、7c、7dの交流信号を増幅
する交流電力増幅器であり、9は各周波数の交流電力を
重ね合わせ1個のノックアウト電極に出力する結合器で
ある。
Embodiment 4 FIG. FIG. 6 shows a beam emitting device according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 6, reference numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes with the beam interposed therebetween, and reference numerals 7a, 7b, 7c, 7d denote different frequencies f1, f2, f3,.
A synthesizer for generating an AC signal of fn; an AC power amplifier 8 for amplifying the AC signals of the synthesizers 7a, 7b, 7c and 7d; and a superimposing AC power of each frequency 9 to one knockout electrode Output coupler.

【0036】この実施の形態4の動作は前記実施の形態
3と同じであるが、結合器9にて交流電力を重ね合わせ
て1個のノックアウト電極で荷電粒子を蹴る構成とした
ため、更に安価に製造することができる。
The operation of the fourth embodiment is the same as that of the third embodiment. However, since the AC power is superposed by the coupler 9 and the charged particles are kicked by one knockout electrode, the operation is more inexpensive. Can be manufactured.

【0037】実施の形態5.図7はこの発明の実施の形
態5を示す概略図である。図7において、符号5はビー
ムを挟んで2個の電極を持つノックアウト電極であり、
7a、7b、7c、7dはノックアウト電極5にそれぞ
れ異なった周波数f1、f2、f3・・・fnの交流信号
を発生するシンセサイザであり、9は各周波数の交流電
力を重ね合わせて1個の出力をする結合器であり、8は
結合器9の出力を増幅する交流電力増幅器である。
Embodiment 5 FIG. 7 is a schematic diagram showing Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 7, reference numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes with the beam interposed therebetween.
Reference numerals 7a, 7b, 7c, and 7d denote synthesizers for generating AC signals having different frequencies f1, f2, f3,... Fn to the knockout electrode 5, and 9 denotes one output obtained by superposing the AC power of each frequency. And 8 is an AC power amplifier for amplifying the output of the combiner 9.

【0038】この実施の形態5の動作は前記実施の形態
4と同じであるが、結合器9にて複数の周波数を重ね合
わせた後に1個の交流電力増幅器8で増幅するため、機
器の構成点数が少なくなり安価に製造することができ
る。
The operation of the fifth embodiment is the same as that of the fourth embodiment, except that a plurality of frequencies are superimposed by the coupler 9 and then amplified by one AC power amplifier 8, so that the configuration of the equipment is The number of points is reduced, and it can be manufactured at low cost.

【0039】実施の形態6.図8はこの発明の実施の形
態6を示す概略図である。図8において、符号5はビー
ムを挟んで2個の電極を持つノックアウト電極であり、
7は基本となる周波数を発生するシンセサイザであり、
10a、10b、10cはシンセサイザ7の発生する周
波数とベータトロン振動を励起するために入力する周波
数の差分Δf1、Δf2、Δfnを発生する周波数固定
発振器であり、9は周波数Δf1、Δf2、Δfnを重
ね合わせる結合器であり、11は、周波数f0のシンセ
サイザ7からの出力信号と周波数Δf1、Δf2、Δf
nが重ね合わされた信号を乗算するためのミキサーであ
り、ミキサー11の出力信号は、交流電力増幅器8にて
増幅された後にノックアウト電極5に入力される。
Embodiment 6 FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes with the beam interposed therebetween.
7 is a synthesizer for generating a basic frequency,
Reference numerals 10a, 10b, and 10c denote frequency fixed oscillators that generate differences Δf1, Δf2, and Δfn between frequencies generated by the synthesizer 7 and frequencies input to excite betatron oscillation. A combiner 11 includes an output signal from the synthesizer 7 having the frequency f0 and the frequencies Δf1, Δf2, and Δf.
n is a mixer for multiplying the superimposed signal, and the output signal of the mixer 11 is input to the knockout electrode 5 after being amplified by the AC power amplifier 8.

【0040】次に、この実施の形態6の動作について述
べる。ミキサー11からの交流電力出力はf0±Δf
1、f0±Δf2、・・・・f0±Δfnの周波数が重
ね合わされた信号であり、ノックアウト電極5へ入力さ
れる。ビーム軌道中心付近の荷電粒子のベータトロン振
動数に最も近い順に、f0−Δfn、f0−Δfn−1
・・・・f0+Δfnとなっているとすると、周波数f
0−Δfnの交流電力は、ノックアウト電極5に入力さ
れると、ビーム軌道中心付近の荷電粒子をタイミング良
く蹴り、ベータトロン振動を励起する。ベータトロン振
動振幅が大きくなってくると、f0−Δfnのタイミン
グでは効率的に蹴ることができなくなる。次に、周波数
f0−Δfn−1の交流電力によって、ノックアウト電
極5を介して荷電粒子がタイミング良く蹴られるように
なる。このようにして、最終的にベータトロン振動振幅
が大きくなり、周波数f0+Δfnの交流電力によっ
て、ノックアウト電極5を介して荷電粒子がタイミング
良く蹴られるようになり、最後にベータトロン振動の整
数次共鳴の条件になって荷電粒子が出射される。シンセ
サイザ7は、周波数を任意に設定できる回路となってい
るため、周波数固定発振器と比較して高価であり、シン
セサイザ7の台数を1台で構成できるため安価にでき
る。
Next, the operation of the sixth embodiment will be described. The AC power output from the mixer 11 is f0 ± Δf
1, f0 ± Δf2,... F0 ± Δfn are signals that are superimposed and input to the knockout electrode 5. F0- [Delta] fn, f0- [Delta] fn-1 in order of closest to the betatron frequency of the charged particle near the beam orbit center.
... Assuming that f0 + Δfn, the frequency f
When the AC power of 0-Δfn is inputted to the knockout electrode 5, the AC power of 0-Δfn kicks charged particles near the center of the beam orbit with good timing and excites betatron oscillation. When the betatron oscillation amplitude increases, it cannot be efficiently kicked at the timing of f0−Δfn. Next, the charged particles are kicked through the knockout electrode 5 with good timing by the AC power of the frequency f0−Δfn−1. In this manner, the amplitude of the betatron oscillation finally increases, and the charged particles are kicked with good timing through the knockout electrode 5 by the AC power having the frequency f0 + Δfn. Charged particles are emitted under the conditions. Since the synthesizer 7 is a circuit that can set the frequency arbitrarily, it is more expensive than a fixed frequency oscillator, and can be made inexpensive because the number of synthesizers 7 can be configured by one.

【0041】実施の形態7.図9はこの発明の実施の形
態7を示している。図9において、符号5はビームを挟
んで2個の電極を持つノックアウト電極であり、7は基
本となる周波数を発生するシンセサイザであり、10
a、10b、10cはシンセサイザ7の発生する周波数
とベータトロン振動を励起するために入力する周波数の
差分Δf1、Δf2、Δfnを発生する周波数固定発振
器であり、8a、8b、8cは周波数固定発振器10
a、10b、10cの出力をそれぞれ異なったゲインで
増幅する交流電力増幅器であり、9は周波数Δf1、Δ
f2、Δfnを重ね合わせる結合器であり、12は、周
波数f0のシンセサイザ7からの出力信号と周波数Δf
1、Δf2、Δfnが重ね合わされた信号を乗算するた
めのアナログ乗算器であり、13はアナログ乗算器12
から出力する信号を周波数弁別するローパスフィルタで
あり、ローパスフィルタ13の出力信号は、交流電力増
幅器8にて増幅された後にノックアウト電極5に入力さ
れる。
Embodiment 7 FIG. FIG. 9 shows a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 9, reference numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes sandwiching a beam, 7 denotes a synthesizer that generates a fundamental frequency, and 10 denotes a knockout electrode.
Reference numerals a, 10b, and 10c denote frequency fixed oscillators that generate differences Δf1, Δf2, and Δfn between the frequency generated by the synthesizer 7 and the frequency input to excite the betatron oscillation.
a, 10b, and 10c are AC power amplifiers that amplify the outputs with different gains, respectively.
A coupler 12 superimposes f2 and Δfn. Reference numeral 12 denotes an output signal from the synthesizer 7 having a frequency f0 and a frequency Δf.
1, .DELTA.f2, .DELTA.fn are analog multipliers for multiplying the superimposed signals, and 13 is an analog multiplier 12
Is a low-pass filter that discriminates the frequency of the signal output from the low-pass filter 13. The output signal of the low-pass filter 13 is input to the knockout electrode 5 after being amplified by the AC power amplifier 8.

【0042】次に動作について説明する。アナログ乗算
器13からの交流電力出力は、f0±Δf1、f0±Δ
f2、・・・・f0±Δfnの周波数が重ね合わされた
信号であり、ローパスフィルタ13を通過することで周
波数は弁別され、出力はf0、f0+Δf1、f0+Δ
f2、・・・・f0+Δfnの周波数が重ね合わされた
信号となる。ここで、交流電力増幅器8a、8b、8c
の電圧増幅率をG1、G2、Gnとすると、ローパスフィ
ルタ13の出力f0、f0+Δf1、f0+Δf2、・
・・・f0+Δfnの振幅の比はG1:G2:・・・:
Gnとなり、交流電力増幅器8で増幅された後、ノック
アウト電極5へ入力される。ビーム軌道中心付近の荷電
粒子のベータトロン振動数に最も近い順にf0、f0+
Δf1、f0+Δf2・・・・f0+ Δfnとなって
いるとすると、周波数f0の交流電力は、ノックアウト
電極5に入力されると、ビーム軌道中心付近の荷電粒子
をタイミング良く蹴り、ベータトロン振動を励起する。
ベータトロン振動振幅が大きくなってくると、f0のタ
イミングでは効率的に蹴ることができなくなる。次に、
周波数f0+Δf1の交流電力によって、ノックアウト
電極5を介して荷電粒子がタイミング良く蹴られるよう
になる。このようにして、最終的にベータトロン振動振
幅が大きくなり、周波数f0+Δfnの交流電力によっ
て、ノックアウト電極5を介して荷電粒子がタイミング
良く蹴られるようになり、最後にベータトロン振動の整
数次共鳴の条件になって、荷電粒子が出射される。ここ
で、周波数固定発振器10a、10b、10cは水晶発
振器を使用することが多く、市販品で最適な周波数のも
のを得られないことがある。この場合に、G1〜Gnの
値を調整することにより、ノックアウト電極への交流電
力を最適な値に設定することができる。従って、この実
施の形態によれば、実施の形態6よりも安価にすること
ができる。このようにして、安価な水晶発振器を使用し
て、交流電力の入力電力を極力小さくできる。上記実施
の形態7では水晶発振器で説明したが、SAWデバイス
等の他の発振器でも良く、同様の効果が得られる。
Next, the operation will be described. The AC power output from the analog multiplier 13 is f0 ± Δf1, f0 ± Δ
.., f0 ± Δfn are superimposed, and the frequencies are discriminated by passing through the low-pass filter 13, and the outputs are f0, f0 + Δf1, f0 + Δ.
.., f0 + Δfn are superimposed signals. Here, AC power amplifiers 8a, 8b, 8c
Are G1, G2, and Gn, the outputs f0, f0 + Δf1, f0 + Δf2,.
... The ratio of the amplitudes of f0 + Δfn is G1: G2:.
Gn is input to the knockout electrode 5 after being amplified by the AC power amplifier 8. F0, f0 + in order of closest to the betatron frequency of the charged particle near the center of the beam orbit
Assuming that Δf1, f0 + Δf2... F0 + Δfn, the AC power having the frequency f0, when input to the knockout electrode 5, kicks charged particles near the center of the beam orbit with good timing to excite betatron oscillation. .
If the betatron oscillation amplitude increases, it becomes impossible to kick efficiently at the timing of f0. next,
With the AC power of the frequency f0 + Δf1, the charged particles are kicked through the knockout electrode 5 with good timing. In this manner, the amplitude of the betatron oscillation finally increases, and the charged particles are kicked with good timing through the knockout electrode 5 by the AC power having the frequency f0 + Δfn. Under the condition, charged particles are emitted. Here, the fixed frequency oscillators 10a, 10b, and 10c often use crystal oscillators, and commercially available products having an optimum frequency may not be obtained. In this case, by adjusting the values of G1 to Gn, the AC power to the knockout electrode can be set to an optimal value. Therefore, according to this embodiment, the cost can be reduced as compared with the sixth embodiment. In this way, the input power of the AC power can be minimized using an inexpensive crystal oscillator. Although the seventh embodiment has been described using a crystal oscillator, another oscillator such as a SAW device may be used, and the same effect can be obtained.

【0043】実施の形態8.図10はこの発明の実施の
形態8を示す概略図である。図10において、符号5は
ビームを挟んで2個の電極を持つノックアウト電極であ
り、7はベータトロン振動を励起するための周波数を発
生するシンセサイザであり、14は出射ビーム電流を測
定する出射ビーム用電流モニタであり、15は出射ビー
ム用電流モニタ14の出力を入力パラメータとして関数
演算する演算装置であり、16は演算装置15の出力に
応じて増幅率を変えてシンセサイザ7の出力を増幅して
ノックアウト電極5へ交流電力を出力するゲイン可変増
幅器である。
Embodiment 8 FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing an eighth embodiment of the present invention. In FIG. 10, reference numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes sandwiching the beam, 7 denotes a synthesizer for generating a frequency for exciting betatron oscillation, and 14 denotes an output beam for measuring an output beam current. A current monitor 15 for calculating a function using the output of the output beam current monitor 14 as an input parameter; and 16 amplifying the output of the synthesizer 7 by changing the amplification factor according to the output of the arithmetic device 15. This is a variable gain amplifier that outputs AC power to the knockout electrode 5.

【0044】次に、この実施の形態8の動作について説
明する。シンセサイザ7の発生する周波数の交流電場に
よってベータトロン振動が励起され、ベータトロン振動
の整数次共鳴の条件となり外部へ荷電粒子が出射され
る。出射される荷電粒子の単位時間当たりの量(電流)
は、共鳴の条件を起こす4極電磁石等のリップルや蓄積
ビーム断面の荷電粒子の空間分布の不均一さのため、時
間的に変化する。出射ビーム用電流モニタ14は出射ビ
ーム電流に比例した電圧を出力する。演算装置15は出
射ビーム用電流モニタ14の出力値から、出射ビーム電
流の少ないときは増幅率を上げ、多いときは増幅率を下
げるような関数を演算してゲイン可変増幅器16の増幅
率を設定する。このようなフィードバックループによ
り、出射ビーム電流を一定値に保つことができる。
Next, the operation of the eighth embodiment will be described. Betatron oscillation is excited by an AC electric field of a frequency generated by the synthesizer 7, and the condition of integer order resonance of the betatron oscillation is satisfied, and charged particles are emitted to the outside. Emitted charged particles per unit time (current)
Varies over time due to ripples of a quadrupole electromagnet or the like that cause resonance conditions and the non-uniformity of the spatial distribution of charged particles in the cross section of the accumulated beam. The output beam current monitor 14 outputs a voltage proportional to the output beam current. The arithmetic unit 15 sets a gain of the variable gain amplifier 16 by calculating a function of increasing the amplification factor when the emission beam current is small and decreasing the amplification factor when the emission beam current is large from the output value of the emission beam current monitor 14. I do. With such a feedback loop, the output beam current can be maintained at a constant value.

【0045】実施の形態9.図11はこの発明の実施の
形態9を示す概略図である。図11において、符号5は
ビームを挟んで2個の電極を持つノックアウト電極であ
り、7a、7b、7cはノックアウト電極5にそれぞれ
異なった周波数f1、f2、・・・fnの交流信号を発生
するシンセサイザであり、8はシンセサイザ7a、7
b、7cの交流信号を増幅する交流電力増幅器であり、
9は各周波数の交流電力を重ね合わせて出力する結合器
であり、14は出射ビーム電流を測定する出射ビーム用
電流モニタであり、15は出射ビーム用電流モニタ14
の出力を入力パラメータとして関数演算する演算装置で
あり、16は演算装置15の出力に応じて増幅率を変え
てシンセサイザ7の出力を増幅してノックアウト電極へ
交流電力を出力するゲイン可変増幅器である。
Embodiment 9 FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing Embodiment 9 of the present invention. In FIG. 11, reference numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes with the beam interposed therebetween. Reference numerals 7a, 7b, and 7c generate AC signals having different frequencies f1, f2,. 8 is a synthesizer, and 8 is a synthesizer 7a, 7
b, an AC power amplifier for amplifying the AC signal of 7c,
Reference numeral 9 denotes a coupler that superimposes and outputs the AC power of each frequency, 14 denotes an output beam current monitor that measures the output beam current, and 15 denotes an output beam current monitor 14.
And 16 is a variable gain amplifier that changes the amplification factor according to the output of the arithmetic unit 15 to amplify the output of the synthesizer 7 and outputs AC power to the knockout electrode. .

【0046】次に、この実施の形態9の動作について説
明する。異なった周波数f1、f2、・・・fnの交流信
号が、結合器9にて重ね合わせた後、初期値の増幅率に
設定されたゲイン可変増幅器16により増幅され、ノッ
クアウト電極5に入力される。ビーム中心軌道付近の荷
電粒子は、最初にf1、次にf2、最後にfnの周波数の
交流電力により蹴られ、整数次共鳴の条件になり外部へ
出射される。出射ビーム電流は、出射ビーム用電流モニ
タ14にて測定され、上記実施の形態8と同様に、演算
装置15にて演算され、結果がゲイン可変増幅器16に
設定される。有限の複数の周波数にて荷電粒子を蹴るこ
とができるので、上記実施の形態8に加えて、上記実施
の形態1乃至7の発明の機能を持たせることができ、実
施の形態8の発明よりも安価にできる。
Next, the operation of the ninth embodiment will be described. The AC signals having different frequencies f1, f2,... Fn are superposed by the coupler 9, amplified by the variable gain amplifier 16 set to the initial amplification rate, and input to the knockout electrode 5. . Charged particles in the vicinity of the beam center orbit are firstly kicked by AC power having the frequency of f1, then f2, and finally fn, and are emitted to the outside under conditions of integer order resonance. The outgoing beam current is measured by the outgoing beam current monitor 14, calculated by the arithmetic unit 15 as in the eighth embodiment, and the result is set in the variable gain amplifier 16. Since charged particles can be kicked at a finite number of frequencies, the functions of the first to seventh embodiments can be provided in addition to the eighth embodiment. Can also be inexpensive.

【0047】実施の形態10.図12はこの発明の実施
の形態10を示す概略図である。図12において、符号
14は出射ビーム電流を測定する出射ビーム用電流モニ
タであり、15は出射ビーム用電流モニタ14の出力を
入力パラメータとして関数演算する演算装置であり、1
8は演算装置の結果の出力先を変更する切換器であり、
5はビームを挟んで2個の電極を持つノックアウト電極
であり、7a、7b、7cはノックアウト電極5にそれ
ぞれ異なった周波数f1、f2、・・・fnの交流信号を
発生するシンセサイザであり、16a、16b、16c
はシンセサイザ7a、7b、7cの交流信号それぞれを
演算装置15の出力結果に応じて増幅率を変えて増幅す
るゲイン可変増幅器であり、9は各周波数の交流電力を
重ね合わせてノックアウト電極5へ出力する結合器であ
る。
Embodiment 10 FIG. FIG. 12 is a schematic diagram showing a tenth embodiment of the present invention. In FIG. 12, reference numeral 14 denotes an output beam current monitor for measuring an output beam current, and reference numeral 15 denotes an arithmetic unit that performs a function operation using the output of the output beam current monitor 14 as an input parameter.
8 is a switch for changing the output destination of the result of the arithmetic unit,
Numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes with the beam interposed therebetween. Numerals 7a, 7b and 7c denote synthesizers for generating AC signals having different frequencies f1, f2,... Fn to the knockout electrode 5, respectively. , 16b, 16c
Is a variable gain amplifier that amplifies each of the AC signals of the synthesizers 7a, 7b, 7c by changing the amplification factor in accordance with the output result of the arithmetic unit 15, and 9 outputs the AC power of each frequency to the knockout electrode 5 by superimposing them. It is a combiner.

【0048】この実施の形態10の動作については上記
実施の形態9と同じであるが、f1、f2、・・・fnの
各周波数毎にゲイン可変増幅器16a、16b、16c
を設け、切換器18により、どの周波数の増幅率にフィ
ードバック制御を行うかを選択できるので、上記実施の
形態9及び10の発明よりもより精密なフィードバック
制御ができ、時間変動のより少いビーム出射を行うこと
ができる。
The operation of the tenth embodiment is the same as that of the ninth embodiment except that the gain variable amplifiers 16a, 16b, 16c are provided for each frequency of f1, f2,.
Is provided, and it is possible to select the amplification factor of which frequency the feedback control is performed by the switch 18. Therefore, more precise feedback control can be performed than in the inventions of the above-described ninth and tenth embodiments, and the beam with less time variation Emission can be performed.

【0049】実施の形態11.図13はこの発明の実施
の形態11を示す概略図である。図13において、符号
5はビームを挟んで2個の電極を持つノックアウト電極
であり、7はベータトロン振動を励起するための周波数
を発生するシンセサイザであり、14は出射ビーム電流
を測定する出射ビーム用電流モニタであり、19は出射
ビーム用電流モニタ14の出力をアナログからデジタル
に変換するAD変換器であり、20はAD変換器19の
出力するデジタルデータを演算して、変更すべき増幅率
データを出力する計算機であり、21は計算機20の出
力するデジタルの増幅率データをアナログに変換するD
A変換器であり、16はDA変換器21の出力に応じて
増幅率を変えてシンセサイザ7の出力を増幅してノック
アウト電極へ交流電力を出力するゲイン可変増幅器であ
る。
Embodiment 11 FIG. FIG. 13 is a schematic diagram showing Embodiment 11 of the present invention. In FIG. 13, reference numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes sandwiching the beam, 7 denotes a synthesizer that generates a frequency for exciting betatron oscillation, and 14 denotes an output beam for measuring an output beam current. Is an A / D converter for converting the output of the output beam current monitor 14 from analog to digital, and 20 is a digital data output from the A / D converter 19 to calculate an amplification factor to be changed. A computer 21 outputs data. Reference numeral 21 denotes a D which converts digital amplification factor data output from the computer 20 into analog data.
Reference numeral 16 denotes an A converter, and a variable gain amplifier 16 changes the amplification factor in accordance with the output of the DA converter 21 to amplify the output of the synthesizer 7 and outputs AC power to the knockout electrode.

【0050】次に、この実施の形態11の動作について
説明する。上記実施の形態8の演算装置に、計算機2
0、AD変換器19及びDA変換器21の組み合わせを
利用したものであり、フィードバック制御の動作につい
ては、上記実施の形態8と同じであるが、計算機20に
よりフィードバック制御関数の演算を行うので、フィー
ドバック制御関数の入力パラメータとして、出射ビーム
の利用者側からの要求値(出射ビームパルス幅、出射ビ
ーム強度、出射ビーム強度パターン)を予め入力するこ
とができる。よって、出射ビーム利用者にとって使いや
すさが向上する。尚、計算機20としてデジタルシグナ
ルプロセッサを利用すれば、高速な演算処理が可能とな
り、より制御精度を向上することができる。
Next, the operation of the eleventh embodiment will be described. The computing device according to the eighth embodiment has a computer 2
0, the combination of the AD converter 19 and the DA converter 21 is used, and the operation of the feedback control is the same as that of the eighth embodiment. However, since the calculation of the feedback control function is performed by the computer 20, As input parameters of the feedback control function, required values (emission beam pulse width, emission beam intensity, emission beam intensity pattern) from the user of the emission beam can be input in advance. Therefore, the usability for the user of the output beam is improved. If a digital signal processor is used as the computer 20, high-speed arithmetic processing can be performed, and control accuracy can be further improved.

【0051】実施の形態12.図14はこの発明の実施
の形態12を示す概略図である。図14において、符号
5はビームを挟んで2個の電極を持つノックアウト電極
であり、7はベータトロン振動を励起するための周波数
を発生するシンセサイザであり、14は出射ビーム電流
を測定する出射ビーム用電流モニタであり、19は出射
ビーム用電流モニタ14の出力をアナログからデジタル
に変換するAD変換器であり、20はAD変換器19の
出力するデジタルデータを演算し変更すべき増幅率デー
タを出力する計算機であり、21は計算機の出力するデ
ジタルの増幅率データをアナログに変換するDA変換器
であり、15aは出射ビーム用電流モニタ14の出力電
圧を入力としてアナログ素子にてフィードバック関数を
演算するアナログ演算装置であり、22はDA変換器2
1の出力電圧とアナログ演算装置15aの出力電圧を加
算する加算器であり、16は加算器22の出力に応じて
増幅率を変えてシンセサイザ7の出力を増幅してノック
アウト電極へ交流電力を出力するゲイン可変増幅器であ
る。
Embodiment 12 FIG. FIG. 14 is a schematic diagram showing a twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 14, reference numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes sandwiching the beam, 7 denotes a synthesizer for generating a frequency for exciting betatron oscillation, and 14 denotes an output beam for measuring an output beam current. Is an A / D converter for converting the output of the output beam current monitor 14 from analog to digital, and 20 is a digital data output from the A / D converter 19 to calculate the amplification factor data to be changed. Reference numeral 21 denotes a computer which outputs digital data. Reference numeral 21 denotes a DA converter which converts digital amplification factor data output from the computer into analog data. Reference numeral 15a denotes a feedback function which is calculated by an analog element using an output voltage of the output beam current monitor 14 as an input. 22 is an analog arithmetic unit, and 22 is a DA converter 2
1 is an adder for adding the output voltage of the analog operation device 15a to the output voltage of the analog operation device 15a. The adder 16 changes the amplification factor in accordance with the output of the adder 22, amplifies the output of the synthesizer 7, and outputs AC power to the knockout electrode. Variable gain amplifier.

【0052】次に、この実施の形態12の動作について
説明する。円形の荷電粒子加速器に設置される偏向電磁
石、四極電磁石、六極電磁石等の電源のリップルによ
り、出射ビーム電流に電源のリップルに起因する時間変
化が現れる。この時間変化は商用交流電源周波数(50
〜60Hz)から1MHz程度までの速い変化であるこ
とがあり、上記実施の形態11の計算機20によるフィ
ードバック制御では、制御速度が追いつかない場合があ
る。よって、計算機20は比較的遅い出射ビームの電流
変化についてフィードバック制御関数演算を行い、アナ
ログ演算装置15aは速い出射ビームの電流変化につい
てフィードバック制御関数演算を行う。出射ビーム利用
者の要求値(出射ビームパルス幅、出射ビーム強度、出
射ビーム強度パターン)は、遅い制御で設定することが
できるので、出射ビーム利用者に対する使いやすさは上
記実施の形態11の発明と同じであり、且つ出射ビーム
電流の速い時間変化を除去することができる。
Next, the operation of the twelfth embodiment will be described. Due to the ripple of the power supply such as a bending electromagnet, a quadrupole electromagnet, or a hexapole electromagnet installed in the circular charged particle accelerator, a change in the output beam current due to the ripple of the power appears in the output beam current. This time change is caused by the commercial AC power supply frequency (50
変 化 60 Hz) to about 1 MHz, and in the feedback control by the computer 20 of the eleventh embodiment, the control speed may not catch up. Therefore, the computer 20 performs a feedback control function operation on a relatively slow change in the output beam current, and the analog operation device 15a performs a feedback control function operation on a fast change in the output beam current. Since the required values (the output beam pulse width, the output beam intensity, and the output beam intensity pattern) of the output beam user can be set by slow control, the ease of use for the output beam user is the invention of the eleventh embodiment. And the rapid change of the output beam current with time can be eliminated.

【0053】実施の形態13.図15はこの発明の実施
の形態13を示す概略図である。図15において、符号
5はビームを挟んで2個の電極を持つノックアウト電極
であり、7はベータトロン振動を励起するための周波数
を発生するシンセサイザであり、14は出射ビーム電流
を測定する出射ビーム用電流モニタであり、23は蓄積
ビーム電流を測定する蓄積ビーム用電流モニタであり、
19は出射ビーム用電流モニタ14の出力又は蓄積ビー
ム用電流モニタ23の出力をアナログからデジタルに変
換するAD変換器であり、20は2個のAD変換器19
の出力するデジタルデータを演算して変更すべき増幅率
データを出力する計算機であり、21は計算機20の出
力するデジタルの増幅率データをアナログに変換するD
A変換器であり、16はDA変換器21の出力に応じて
増幅率を変えてシンセサイザ7の出力を増幅してノック
アウト電極5へ交流電力を出力するゲイン可変増幅器で
ある。
Embodiment 13 FIG. FIG. 15 is a schematic diagram showing Embodiment 13 of the present invention. In FIG. 15, reference numeral 5 denotes a knockout electrode having two electrodes sandwiching the beam, 7 denotes a synthesizer for generating a frequency for exciting betatron oscillation, and 14 denotes an output beam for measuring an output beam current. 23 is a storage beam current monitor for measuring the storage beam current,
Reference numeral 19 denotes an AD converter for converting the output of the output beam current monitor 14 or the output of the accumulated beam current monitor 23 from analog to digital.
Is a computer that calculates the digital data output from the computer and outputs the amplification factor data to be changed. Reference numeral 21 denotes a D that converts the digital amplification factor data output from the computer 20 to analog.
Reference numeral 16 denotes an A converter, and a variable gain amplifier 16 changes the amplification factor in accordance with the output of the DA converter 21 to amplify the output of the synthesizer 7 and outputs AC power to the knockout electrode 5.

【0054】次に、この実施の形態13の動作について
説明する。上記実施の形態11の構成に、蓄積ビーム電
流値をデジタルデータに変換して計算機20に入力する
構成を追加したものであり、この追加構成により、蓄積
ビームを常に監視しながら出射ビーム電流を制御するこ
とができる。計算機20は、例えば、”指定した出射パ
ルス時間内に、できるだけ多くのビーム電流を時間変化
無く出射する”といった出射ビームの利用者の特殊な要
求に対して、初期の蓄積ビーム電流から、蓄積されてい
る荷電粒子の総荷電量を演算し、その値を指定された出
射パルス時間で除算した出射ビーム電流になるようなゲ
イン可変増幅器16の増幅率設定値を演算して出力す
る。このようにして、上記実施の形態11の発明よりも
特殊な出射ビーム利用者の要求に対応可能となり、使い
やすさが向上する。
Next, the operation of the thirteenth embodiment will be described. The configuration according to the eleventh embodiment is different from the configuration according to the eleventh embodiment in that a configuration in which the accumulated beam current value is converted into digital data and input to the computer 20 is added, and the output beam current is controlled while constantly monitoring the accumulated beam. can do. The computer 20 accumulates the accumulated beam current from the initial accumulated beam current in response to the special requirement of the user of the emitted beam, for example, “extract as much beam current as possible within the designated emission pulse time without changing the time”. It calculates the total charge amount of the charged particles, and calculates and outputs the gain setting value of the gain variable amplifier 16 so as to obtain an output beam current obtained by dividing the value by a specified output pulse time. In this way, it is possible to respond to the special requirements of the user of the outgoing beam as compared with the invention of the eleventh embodiment, and the usability is improved.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上のように、この発明は次のような優
れた効果を奏するものである。請求項1の発明によれ
ば、荷電粒子を周回させながら加速してエネルギーを蓄
積させ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用してビームを
取り出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複数の周波数
の交流電力を入力して、それにより生成される電界によ
りビームを振動させるビーム出射装置であって、ビーム
を挟んで2個の電極を持つノックアウト電極と、基本と
なる周波数を発生するシンセサイザとシンセサイザの発
生する周波数とベータトロン振動を励起する周波数との
差分を発生する複数の周波数固定発振器と、各周波数の
交流電力の電力量が最適な値となるように設定され複数
の周波数固定発振器の出力をそれぞれ異なったゲインで
増幅する第1の交流電力増幅器と、複数の周波数を重ね
合わせる結合器と、シンセサイザからの出力信号と重ね
合わされた周波数を乗算する乗算器とを備え、乗算器の
出力信号はノックアウト電極に入力される。そのため、
各周波数の交流電力のそれぞれの増幅率を個別に予め最
適な値に設定することができ、各周波数毎の電力量を個
別に最適な値にすることができ、この結果、全体として
少ない入力交流電力でベータトロン振動を励起すること
ができる。また、高価なシンセサイザを1台とすること
ができ、また、複数の周波数固定発振器は、例えば水晶
発振器等の安価な機器を用いることができるので安価な
ビーム出射装置とすることができる。
As described above, the present invention has the following excellent effects. According to the first aspect of the present invention, the charged particles are accelerated while circling to store energy.
The beam using the resonance phenomenon of the charged particle beam.
In the extracted charged particle accelerator, a finite number of frequencies
Input the AC power of the
A beam emitting device for oscillating a beam, comprising:
Knockout electrode with two electrodes sandwiching
Synthesizers that generate different frequencies
Between the generated frequency and the frequency that excites the betatron oscillation.
A plurality of fixed frequency oscillators that generate differences
AC power is set to the optimal value and multiple
Output of fixed frequency oscillators with different gains
A first AC power amplifier to be amplified is superimposed on a plurality of frequencies.
Combiner and the output signal from the synthesizer
And a multiplier for multiplying the combined frequency.
The output signal is input to the knockout electrode. for that reason,
The amplification factor of each AC power of each frequency
It can be set to an appropriate value, and the amount of power for each frequency is
Can be optimized separately, so that overall
Exciting betatron oscillation with low input AC power
Can be. Also, use one expensive synthesizer
And a plurality of fixed frequency oscillators, for example, crystal
Inexpensive devices such as oscillators can be used.
It can be a beam emitting device.

【0056】[0056]

【0057】請求項2の発明によれば、乗算器の出力信
号は、第2の交流電力増幅器にて増幅された後にノック
アウト電極に入力される。そのため、構成が簡単で、且
つ安価に、信頼性の高い荷電粒子加速器のビーム出射装
置を製造することができる。
According to the second aspect of the present invention, the output signal of the multiplier is
Is knocked after being amplified by the second AC power amplifier.
Input to the out electrode. Therefore, it is possible to manufacture a highly reliable beam emitting device for a charged particle accelerator with a simple configuration and at low cost.

【0058】請求項3の発明によれば、複数の周波数
は、ベータトロン振動振幅に対するベータトロン振動数
の微分値の絶対値に比例して分布している。そのため、
振幅の変化量に対してベータトロン振動数変化量が大き
くなる周波数帯に、より多くの交流電力周波数を分布さ
せることとなり、各周波数に必要な交流電力量を均一に
することができ、従って、安価で制御の容易な荷電粒子
加速器のビーム出射装置とすることができる。
According to the third aspect of the present invention, a plurality of frequencies
Is the betatron frequency relative to the betatron oscillation amplitude
Are distributed in proportion to the absolute value of the differential value of. for that reason,
Betatron frequency change is larger than amplitude change
More AC power frequencies in the
The AC power required for each frequency
Charged particles that are inexpensive and easy to control
It can be a beam emitting device of an accelerator.

【0059】請求項4の発明によれば、出射ビーム電流
値を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出
射ビーム電流値を一定値に保つように第2の交流電力増
幅器にフィードバックする。そのため、出射ビーム電流
値を第2の交流電力増幅器にフィードバックすることに
より、出射ビーム電流値の時間変化を除去することがで
きる。
According to the fourth aspect of the present invention, the output beam current
An output beam current monitor for measuring the
The second AC power is increased to keep the beam current value constant.
Feedback to breadth. Therefore, the output beam current
Value to the second AC power amplifier.
As a result, it is possible to eliminate the time change of the output beam current value.
Wear.

【0060】請求項5に発明によれば、出射ビーム電流
値を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出
射ビーム電流値を一定値に保つように複数の第1の交流
電力増幅器の一部あるいは全部を選択してフィードバッ
クする。そのため、よりきめの細かいフィードバック制
御ができ、且つより出射ビーム電流値の時間変化を小さ
くすることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the output beam current
An output beam current monitor for measuring the
A plurality of first alternating currents so as to keep the beam current value constant.
Select some or all of the power amplifier to provide feedback
Click. Therefore, a more detailed feedback system
Control and the time change of the output beam current value is smaller.
Can be done.

【0061】請求項6の発明によれば、出射ビーム用電
流モニタの出力をアナログ/デジタル変換するアナログ
/デジタル変換器と、アナログ/デジタル変換器の出力
を入力して、出射ビーム電流値の少ないときは増幅率を
上げ、多いときは増幅率を下げるフィードバック制御関
数により各周波数毎の増幅率を演算する計算機と、計算
機の出力をデジタル/アナログ変換して第1の交流電力
増幅器或いは第2の交流電力増幅器に入力するデジタル
/アナログ変換器とをさらに備えている。そのため、フ
ィードバック制御関数の演算に計算機を使用することに
より、取り出し時間及び出射ビーム電流値を、容易に、
出射ビームの利用者の希望に合わせることができる。
According to the invention of claim 6, the output beam power is
Analog that converts the output of the current monitor to analog / digital
/ Digital converter and output of analog / digital converter
And when the output beam current value is small,
Feedback control
A calculator that calculates the amplification factor for each frequency by the number,
Digital-to-analog conversion of the machine output and the first AC power
Digital input to amplifier or second AC power amplifier
/ Analog converter. Therefore,
To use a computer to calculate feedback control functions
Therefore, the extraction time and the output beam current value can be easily adjusted.
It can be adjusted to the desire of the user of the output beam.

【0062】請求項7の発明によれば、出射ビーム用電
流モニタの出力を入力してアナログ素子にてフィードバ
ック制御関数を演算するアナログ演算装置をさらに備
え、出射ビームの所定以上の速さの電流変化のフィード
バック制御関数の演算をアナログ演算装置で演算し、出
射ビームの所定未満の速さの電流変化のフィードバック
制御関数の演算を計算機にて演算する。そのため、アナ
ログ演算回路によるフィードバックループを付加するこ
とにより、計算機では追従できないビーム電流値の早い
時間変化を除去することが可能となる。
According to the seventh aspect of the present invention, the output beam
Input of the current monitor and feedback with analog element
Analog operation device for calculating the
In addition, the feed of the current change of the output beam more than a predetermined speed
The operation of the back control function is calculated by the analog
Feedback of current changes at less than a predetermined rate of the radiation beam
The calculation of the control function is performed by a computer. Therefore, Ana
Add feedback loop by log operation circuit
With this, the beam current value that cannot be tracked by the computer is fast
It is possible to remove the time change.

【0063】請求項8の発明によれば、蓄積ビーム電流
値を測定する蓄積ビーム用電流モニタと、蓄積ビーム用
電流モニタの出力をアナログ/デジタル変換するアナロ
グ/デジタル変換器とをさらに備え、該アナログ/デジ
タル変換器の出力を計算機に入力して、蓄積ビーム電流
値を監視しながら出射ビーム電流値を制御する。そのた
め、蓄積ビーム電流値から、取り出し時間に対する出射
ビーム電流値の算出、出射ビーム電流値の取り出し時間
の算出を行い、より複雑な出射ビームの制御が可能とな
り、利用者の希望に合わせることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the accumulated beam current
Current monitor for stored beam to measure the value and for stored beam
Analog that converts the current monitor output from analog to digital
And an analog / digital converter.
The output of the Tal transducer is input to a computer and the accumulated beam current
The output beam current value is controlled while monitoring the value. That
From the accumulated beam current value,
Calculation of beam current value, extraction time of output beam current value
To calculate the more complex output beam.
Can be adjusted to the user's wishes.

【0064】請求項9の発明によれば、荷電粒子を周回
させながら加速してエネルギーを蓄積させ、荷電粒子ビ
ームの共鳴現象を利用してビームを取り出す荷電粒子加
速器に於いて、有限の複数の周波数の交流電力を入力し
て、それにより生成される電界によりビームを振動させ
るビーム出射装置であって、ビームを挟むように配置さ
れた2個の電極を有し、ビームのベータトロン振動振幅
に対するベータトロン振動数の微分値の絶対値に比例し
て分布する複数の周波数を、電極に入力して、それによ
り生成される電界により該ビームを振動させるノックア
ウト電極を備えている。
According to the ninth aspect of the present invention, the charged particles circulate around
While accelerating while accumulating energy,
Charged particle extraction to extract the beam using the
Input a limited number of frequencies of AC power
Vibrating the beam by the electric field generated by
Beam extraction device, which is arranged to sandwich the beam.
Betatron oscillation amplitude of the beam with two electrodes
Is proportional to the absolute value of the derivative of the betatron frequency with respect to
Are input to the electrodes, and
Knocks to oscillate the beam by the generated electric field
It has an out electrode.

【0065】[0065]

【0066】[0066]

【0067】[0067]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1によるベータトロン
振動振幅とベータトロン振動数との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between betatron oscillation amplitude and betatron frequency according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 従来のビーム出射装置を含めた円形の荷電粒
子加速器の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a circular charged particle accelerator including a conventional beam emitting device.

【図3】 従来の円形の荷電粒子加速器のベータトロン
振動振幅に対するベータトロン振動数の端数の関係を示
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the betatron oscillation amplitude and the fraction of the betatron frequency of the conventional circular charged particle accelerator.

【図4】 この発明の実施の形態2によるベータトロン
振動振幅とベータトロン振動数との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between betatron oscillation amplitude and betatron frequency according to Embodiment 2 of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態3を示す機器構成図で
ある。
FIG. 5 is a device configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態4を示す機器構成図で
ある。
FIG. 6 is a device configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態5を示す機器構成図で
ある。
FIG. 7 is a device configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態6を示す機器構成図で
ある。
FIG. 8 is a device configuration diagram showing a sixth embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態7を示す機器構成図で
ある。
FIG. 9 is a device configuration diagram showing a seventh embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態8を示す機器構成図
である。
FIG. 10 is a device configuration diagram showing Embodiment 8 of the present invention.

【図11】 この発明の実施の形態9を示す機器構成図
である。
FIG. 11 is a device configuration diagram showing a ninth embodiment of the present invention.

【図12】 この発明の実施の形態10を示す機器構成
図である。
FIG. 12 is a device configuration diagram showing a tenth embodiment of the present invention.

【図13】 この発明の実施の形態11を示す機器構成
図である。
FIG. 13 is a device configuration diagram showing Embodiment 11 of the present invention.

【図14】 この発明の実施の形態12を示す機器構成
図である。
FIG. 14 is a device configuration diagram showing a twelfth embodiment of the present invention.

【図15】 この発明の実施の形態13を示す機器構成
図である。
FIG. 15 is a device configuration diagram showing a thirteenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 偏向電磁石、2 四極電磁石、3 高周波空洞、4
六極電磁石、5,5a,5b,5c ノックアウト電
極、6a 出射用静電セプタム、6b セプタム電磁
石、7,7a,7b,7c シンセサイザ、8 交流電
力増幅器、9 結合器、10a,10b,10c 周波
数固定発信器、11 ミキサー、12 アナログ乗算
器、13 ローパスフィルタ、14 出射ビーム用電流
モニタ、15,15a 演算装置、16,16a,16
b,16c ゲイン可変増幅器、18切換器、19 A
D変換器、20 計算機、21 DA変換器、22 加
算器、23 蓄積ビーム用電流モニタ。
1 bending magnet, 2 quadrupole magnet, 3 high frequency cavity, 4
Hexapole electromagnet, 5, 5a, 5b, 5c Knockout electrode, 6a Electrostatic septum for emission, 6b Septum electromagnet, 7, 7a, 7b, 7c Synthesizer, 8 AC power amplifier, 9 coupler, 10a, 10b, 10c Fixed frequency Oscillator, 11 mixer, 12 analog multiplier, 13 low-pass filter, 14 current monitor for outgoing beam, 15, 15a arithmetic unit, 16, 16a, 16
b, 16c Variable gain amplifier, 18 switch, 19 A
D converter, 20 computer, 21 DA converter, 22 adder, 23 Current monitor for accumulated beam.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−258900(JP,A) 特開 平5−198397(JP,A) 特開 平9−115700(JP,A) 特開 平9−45499(JP,A) 特開 平9−35899(JP,A) 特開 平8−64400(JP,A) 特開 平8−203700(JP,A) 特開 平4−196099(JP,A) 特開 平5−62799(JP,A) 特開 平6−61000(JP,A) 特開 平7−249499(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 13/04 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-258900 (JP, A) JP-A-5-198397 (JP, A) JP-A-9-115700 (JP, A) JP-A-9-45499 (JP, A) JP-A-9-35899 (JP, A) JP-A-8-64400 (JP, A) JP-A-8-203700 (JP, A) JP-A-4-196099 (JP, A) 5-62799 (JP, A) JP-A-6-61000 (JP, A) JP-A-7-249499 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H05H 13/04

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 荷電粒子を周回させながら加速してエネ
ルギーを蓄積させ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用し
てビームを取り出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複
数の周波数の交流電力を入力して、それにより生成され
る電界によりビームを振動させるビーム出射装置であっ
て、 前記ビームを挟んで2個の電極を持つノックアウト電極
と、 基本となる周波数を発生するシンセサイザと 前記シンセサイザの発生する周波数とベータトロン振動
を励起する周波数との差分を発生する複数の周波数固定
発振器と、 各周波数の交流電力の電力量が最適な値となるように設
定され前記複数の周波数固定発振器の出力をそれぞれ異
なったゲインで増幅する第1の交流電力増幅器と、 前記複数の周波数を重ね合わせる結合器と、 前記シンセサイザからの出力信号と前記重ね合わされた
周波数を乗算する乗算器とを備え、 前記乗算器の出力信号は前記ノックアウト電極に入力さ
れる ことを特徴とするビーム出射装置。
1. A method for accelerating energy while rotating charged particles.
Accumulate energy and use the resonance phenomenon of the charged particle beam
In a charged particle accelerator that extracts a beam by
Input AC power at a number of frequencies, thereby producing
Vibrating the beam with the electric fieldBeam emitting device
hand, Knockout electrode having two electrodes sandwiching the beam
When, A synthesizer that generates the basic frequency Frequency generated by the synthesizer and betatron oscillation
Fixed multiple frequencies that generate a difference from the frequency that excites
An oscillator, Set the amount of AC power of each frequency to the optimal value.
Output of the plurality of fixed frequency oscillators.
A first AC power amplifier that amplifies with the gain, A combiner for superimposing the plurality of frequencies, The output signal from the synthesizer is superimposed on the output signal.
A multiplier for multiplying the frequency, The output signal of the multiplier is input to the knockout electrode.
Be A beam extraction device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記乗算器の出力信号は、第2の交流電
力増幅器にて増幅された後に前記ノックアウト電極に入
力される ことを特徴とする請求項1に記載のビーム出射
装置。
2. An output signal of the multiplier is a second AC power supply.
Input to the knockout electrode after being amplified by the power amplifier.
Beam emission of claim 1, characterized in that the force
apparatus.
【請求項3】 前記複数の周波数は、前記ベータトロン
振動振幅に対するベータトロン振動数の微分値の絶対値
に比例して分布している ことを特徴とする請求項1また
は2に記載のビーム出射装置。
3. The betatron according to claim 2, wherein the plurality of frequencies are
Absolute value of derivative of betatron frequency with respect to vibration amplitude
Claim 1 or Claim 2 characterized by being distributed in proportion to
3. The beam output device according to 2.
【請求項4】 出射ビーム電流値を測定する出射ビーム
用電流モニタをさらに備え、 前記出射ビーム電流値を一定値に保つように前記第2の
交流電力増幅器にフィードバックする ことを特徴とする
請求項2に記載のビーム出射装置。
(4)Outgoing beam for measuring outgoing beam current value
Further equipped with a current monitor for In order to keep the output beam current value constant, the second
Feedback to AC power amplifier Characterized by
The beam emitting device according to claim 2.
【請求項5】 出射ビーム電流値を測定する出射ビーム
用電流モニタをさら に備え、 前記出射ビーム電流値を一定値に保つように前記複数の
第1の交流電力増幅器の一部あるいは全部を選択してフ
ィードバックする ことを特徴とする請求項1から3のい
ずれかに記載のビーム出射装置。
(5)Outgoing beam for measuring outgoing beam current value
Current monitor In preparation for The plurality of output beam current values are maintained at a constant value.
Select part or all of the first AC power amplifier and
Feedback 4. The method according to claim 1, wherein
A beam emitting device according to any of the preceding claims.
【請求項6】 前記出射ビーム用電流モニタの出力をア
ナログ/デジタル変換するアナログ/デジタル変換器
と、 前記アナログ/デジタル変換器の出力を入力して、出射
ビーム電流値の少ないときは増幅率を上げ、多いときは
増幅率を下げるフィードバック制御関数により各周波数
毎の増幅率を演算する計算機と、 前記計算機の出力をデジタル/アナログ変換して前記第
1の交流電力増幅器或いは前記第2の交流電力増幅器に
入力するデジタル/アナログ変換器とをさらに備えた
とを特徴とする請求項4または5に記載のビーム出射装
置。
6.The output of the output beam current monitor is
Analog / digital converter for analog / digital conversion
When, Input the output of the analog / digital converter and output
When the beam current value is small, increase the amplification factor.
Each frequency is controlled by a feedback control function that lowers the amplification rate.
A calculator for calculating the amplification factor for each, Digital-to-analog conversion of the output of the computer
The first AC power amplifier or the second AC power amplifier
And a digital / analog converter for input. This
The beam emitting device according to claim 4 or 5, wherein
Place.
【請求項7】 前記出射ビーム用電流モニタの出力を入
力してアナログ素子にて前記フィードバック制御関数を
演算するアナログ演算装置をさらに備え、 出射ビームの所定以上の速さの電流変化の前記フィード
バック制御関数の演算を前記アナログ演算装置で演算
し、 出射ビームの所定未満の速さの電流変化の前記フィード
バック制御関数の演算を前記計算機にて演算する ことを
特徴とする請求項6に記載のビーム出射装置。
7.The output of the output beam current monitor is input.
Force the analog device to control the feedback control function.
Further comprising an analog arithmetic unit for performing arithmetic, The feed of a current change of the output beam at a speed higher than a predetermined speed
Calculate the back control function with the analog computing device
And Said feed of a current change at a speed less than a predetermined value of the output beam
Calculate the back control function with the computer That
7. The beam emitting device according to claim 6, wherein:
【請求項8】 蓄積ビーム電流値を測定する蓄積ビーム
用電流モニタと、 前記蓄積ビーム用電流モニタの出力をアナログ/デジタ
ル変換するアナログ/デジタル変換器とをさらに備え、
該アナログ/デジタル変換器の出力を前記計算機に入力
して、前記蓄積ビーム電流値を監視しながら出射ビーム
電流値を制御することを特徴とする請求項6または7に
記載のビーム出射装置。
Claim 8.Accumulated beam for measuring accumulated beam current
Current monitor for An analog / digital converter for outputting the output of the storage beam current monitor
And an analog / digital converter for converting
Inputting the output of the analog / digital converter to the computer
The output beam is monitored while monitoring the stored beam current value.
8. The method according to claim 6, wherein the current value is controlled.
The beam output device according to claim 1.
【請求項9】 荷電粒子を周回させながら加速してエネ
ルギーを蓄積させ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用し
てビームを取り出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複
数の周波数の交流電力を入力して、それにより生成され
る電界によりビームを振動させるビーム出射装置であっ
て、 前記ビームを挟むように配置された2個の電極を有し、
前記ビームのベータトロン振動振幅に対するベータトロ
ン振動数の微分値の絶対値に比例して分布する複数の周
波数を、前記電極に入力して、それにより生成される電
界により該ビームを振動させるノックアウト電極を備え
ことを特徴とするビーム出射装置。
9. Energy is generated by accelerating while orbiting charged particles.
Accumulate energy and use the resonance phenomenon of the charged particle beam
In a charged particle accelerator that extracts a beam by
Input AC power at a number of frequencies, thereby producing
A beam emitting device that vibrates the beam by an electric field
And having two electrodes arranged to sandwich the beam,
Betatron to betatron oscillation amplitude of the beam
Multiple frequencies distributed in proportion to the absolute value of the differential value of the vibration frequency.
The wave number is input to the electrodes and the resulting electricity
Equipped with a knockout electrode that vibrates the beam by the field
A beam emitting device.
JP14953396A 1996-06-11 1996-06-11 Beam emission device of charged particle accelerator Expired - Lifetime JP3343028B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14953396A JP3343028B2 (en) 1996-06-11 1996-06-11 Beam emission device of charged particle accelerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14953396A JP3343028B2 (en) 1996-06-11 1996-06-11 Beam emission device of charged particle accelerator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09330800A JPH09330800A (en) 1997-12-22
JP3343028B2 true JP3343028B2 (en) 2002-11-11

Family

ID=15477224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14953396A Expired - Lifetime JP3343028B2 (en) 1996-06-11 1996-06-11 Beam emission device of charged particle accelerator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3343028B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4650382B2 (en) * 2006-09-12 2011-03-16 三菱電機株式会社 Charged particle beam accelerator and particle beam irradiation system using the charged particle beam accelerator
JP4691583B2 (en) * 2008-07-02 2011-06-01 株式会社日立製作所 Charged particle beam irradiation system and charged particle beam extraction method
JP5159688B2 (en) * 2009-04-15 2013-03-06 株式会社日立製作所 Particle beam therapy system
JP5622223B2 (en) * 2010-03-31 2014-11-12 独立行政法人放射線医学総合研究所 Particle beam irradiation system and control method of particle beam irradiation system
JP6007133B2 (en) * 2013-03-05 2016-10-12 株式会社日立製作所 Synchrotron and particle beam therapy system using the same
JP6605221B2 (en) * 2015-03-31 2019-11-13 住友重機械工業株式会社 Neutron capture therapy device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09330800A (en) 1997-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Byrd et al. Transient beam loading effects in harmonic rf systems for light sources
JP3343028B2 (en) Beam emission device of charged particle accelerator
Kuzikov et al. Configurations for short period rf undulators
Smaluk et al. Combined effect of chromaticity and feedback on transverse head-tail instability
Ganguly et al. Linear and nonlinear theory of gyroharmonic radiation into modes of a cylindrical waveguide from spatiotemporally modulated electron beams
US5280490A (en) Reverse guide field free electron laser
JP2002367800A (en) High frequency accelerator and circular accelerator
JP3574345B2 (en) RF control device and its application system
Yeh et al. Comparative analysis of gyrotron backward-wave oscillators operating at different cyclotron harmonics
JP2856029B2 (en) Charged particle beam emission method and emission device
Jha et al. Harmonic generation in free-electron laser with circularly polarized wiggler and ion-channel guiding
Beniwal et al. Effect of beam premodulation on gain and efficiency in a free electron laser
Sepehri Javan Threshold conditions for lasing of a free electron laser oscillator with longitudinal electrostatic wiggler
JP3053175B2 (en) Charged particle beam emission method and emission device
KR102558174B1 (en) Optoelectronic oscillator and method for operation thereof
Kulish et al. Two-stream superheterodyne free electron lasers as formers of ultrashort electromagnetic clusters
Lin et al. Gyro peniotron forward wave oscillators
Emel’yanov et al. The mutual synchronization of coupled delayed feedback klystron oscillators
Leemans et al. Time-resolved study of sideband generation and transition to chaos on an infrared FEL
JP2000030899A (en) Annular accelerator and its high frequency excitation device
Calame et al. Studies of electronic noise in gyroklystrons
JP3047908B2 (en) Charged particle beam emission method and emission device
JP3047909B2 (en) Charged particle beam emitting device
Smaluk et al. Effect of Chromaticity and Feedback on Transverse Head-Tail Instability
Golovnin et al. Fluctuations in the radiation of Nd: YAG ring chip lasers

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070823

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080823

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080823

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090823

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090823

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100823

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110823

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110823

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120823

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120823

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130823

Year of fee payment: 11

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term