JPH03226998A - Electromagnet power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、粒子加速器に用いられる電磁石川の電源装置
に係り、特に、高精度に磁場制御を行うことがてきる電
磁石電源装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an electromagnetic power supply device used in a particle accelerator, and particularly relates to an electromagnetic power supply device that can control a magnetic field with high precision. be.
［従来の技術］
一般に、シンクロトロン、サイクロトロン等の粒子加速
器においては、粒子ビームか通る真空チャンバの偏向部
に電磁石が設けられる。そして、この電磁石には、所定
の磁場を生起させて粒子ビームの軌道を偏向するために
、電源装置から電流が供給される。[Prior Art] Generally, in a particle accelerator such as a synchrotron or cyclotron, an electromagnet is provided in a deflection section of a vacuum chamber through which a particle beam passes. A current is supplied to this electromagnet from a power supply in order to generate a predetermined magnetic field and deflect the trajectory of the particle beam.
通常、この電磁石電源装置においては、偏向磁場を極め
て高い精度で生起することが要求され、そのため、電磁
石への供給電流をフィードバック制御するようになって
いる。第６図に、従来の電磁石電源装置を示す。従来の
電磁石電源装置においては、定電流電源ｊから電磁石コ
イル２に至る電流供給ライン３上に、シャント抵抗ある
いはＤＣ−ＣＴ（直流電流変換器）等の電流検出器４を
設け、この電流検出器４・の検出信号をフィードバック
要素として、定電流電源１の出力電流を制御していた。Normally, this electromagnetic power supply device is required to generate a deflection magnetic field with extremely high precision, and therefore the current supplied to the electromagnet is feedback-controlled. FIG. 6 shows a conventional electromagnetic power supply device. In a conventional electromagnetic power supply device, a current detector 4 such as a shunt resistor or a DC-CT (direct current converter) is provided on a current supply line 3 leading from a constant current power supply j to an electromagnetic coil 2. The output current of the constant current power supply 1 was controlled using the detection signal of 4. as a feedback element.
すなわち、電流検出器４の検出信号を基準信号発生器５
からの基準信号と誤差増幅器６において比較し、これら
の偏差に基づいて定電流電源１を制御して、電磁石コイ
ル２に供給される電流を調整していた。That is, the detection signal of the current detector 4 is transmitted to the reference signal generator 5.
The constant current power supply 1 is controlled based on the deviation from the reference signal from the electromagnetic coil 2 to adjust the current supplied to the electromagnetic coil 2.
［発明が解決しようとする課題］
このように従来は、電流検出器４の検出信号に基づき定
電流電源１の出力電流をフィードバック制御している。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, conventionally, the output current of the constant current power supply 1 is feedback-controlled based on the detection signal of the current detector 4.
そのなめ、温度ドリフトによって電流検出器４のインピ
ーダンスが変化すると、定電流電源１の出力電流は正確
に検出できなくなり、電磁石によって生起される磁場を
精度良く制御できなくなる。Therefore, if the impedance of the current detector 4 changes due to temperature drift, the output current of the constant current power supply 1 cannot be detected accurately, and the magnetic field generated by the electromagnet cannot be controlled with precision.
また、電磁石コイル２への供給電流とそれによって生起
される偏向磁場との間にはしステリシスがあるため、こ
の点からも高精度に磁場制御ができないものとなってい
た。Further, since there is a steresis between the current supplied to the electromagnetic coil 2 and the deflection magnetic field generated by the current, highly accurate magnetic field control is also impossible from this point of view.
本発明は、このような従来技術の欠点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、電磁石による偏向磁場を高精
度に制御できる電磁石電源装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic power supply device that can control the deflection magnetic field generated by the electromagnet with high precision.
［課題を解決するための手段］
本発明は上記目的を達成するために、粒子加速器の真空
チャンバの偏向部に設けられた電磁石に電流を供給して
、偏向磁場を生起し、上記チャンバ内における粒子ビー
ムの軌道を制御する電磁石電源装置において、上記電磁
石に電流を供給するための定電流電源と、上記電磁石に
所定の磁場を生起させるべく予め定められた基準信号を
発する基準信号発生器と、上記真空チャンバの偏向部に
近接して設けられた磁場センサと、上記基準信号発生器
からの基準信号と磁場センサからの検出信号とを比較し
上記定電流電源の出力電流を調整するフィードバック手
段とを備えたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention supplies an electric current to an electromagnet provided in a deflection section of a vacuum chamber of a particle accelerator to generate a deflection magnetic field. An electromagnetic power supply device for controlling the trajectory of a particle beam, comprising: a constant current power supply for supplying current to the electromagnet; a reference signal generator for emitting a predetermined reference signal to generate a predetermined magnetic field in the electromagnet; a magnetic field sensor provided close to the deflection section of the vacuum chamber; and feedback means for comparing a reference signal from the reference signal generator with a detection signal from the magnetic field sensor to adjust the output current of the constant current power supply; It is equipped with the following.
［作用］
上記構成によれば、磁場センサからの検出信号が、基準
信号発生器からの基準信号とフィードバック手段におい
て比較され、両者の偏差に基づいて定電流電源の出力電
流が調整される。このため、生起された実際の偏向磁場
に対応した信号をフィードバック要素として、電磁石に
供給される電流が調整されることになり、温度ドリフト
や電磁石のヒステリシスに拘りなく、偏向磁場を高精度
に制御することができる。[Operation] According to the above configuration, the detection signal from the magnetic field sensor is compared with the reference signal from the reference signal generator in the feedback means, and the output current of the constant current power supply is adjusted based on the deviation between the two. Therefore, the current supplied to the electromagnet is adjusted using a signal corresponding to the actual deflection magnetic field generated as a feedback element, and the deflection magnetic field can be controlled with high precision regardless of temperature drift or electromagnet hysteresis. can do.
［実施例コ
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。[Example 1] Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the accompanying drawings.
第２図に、粒子加速器の一例としてＳＯＲ装置を示す。FIG. 2 shows an SOR device as an example of a particle accelerator.
ＳＯＲ装ｗ９は、電子ビームが偏向されたとき放出され
るＳＯＲ光（シンクロトロン放射光）を利用する装置で
あり、所定エネルギレベルの電子ビームを発生するりニ
アツク１０に後段に、電子ビームを蓄積する真空チャン
バ１１か組み込まれて構成されている。真空チャンバ１
１は、リニアツク１０からの電子ビームを所定の周回軌
道上で蓄積するために、略リング状に形成されており、
その偏向部には偏向電磁石１２が設けられている。The SOR device w9 is a device that utilizes SOR light (synchrotron radiation light) emitted when an electron beam is deflected. A vacuum chamber 11 is incorporated therein. vacuum chamber 1
1 is formed in a substantially ring shape in order to accumulate the electron beam from the linear track 10 on a predetermined orbit;
A deflection electromagnet 12 is provided in the deflection section.
偏向電磁石１２は、第１図に示すように、コア１２ａに
電磁石コイル１２ｂを巻回してなり、真空チャンバ１１
を挟むよう両磁極を有する。電磁石コイル１２ｂには、
電磁石電源装置１３が接続されており、それより電流が
供給されて上記両磁極間に偏向磁場を生起するようにな
っている。As shown in FIG. 1, the bending electromagnet 12 includes an electromagnetic coil 12b wound around a core 12a.
It has both magnetic poles sandwiching it. The electromagnetic coil 12b includes
An electromagnetic power supply 13 is connected, from which a current is supplied to generate a deflection magnetic field between the two magnetic poles.
電磁石電源装置１３は、従来と同様に、電流供給ライン
１４を介して電磁石コイル１２ｂに電流を供給する定電
流電源１５および基準信号を発する基準信号発生器１６
を倫えている。The electromagnetic power supply device 13 includes a constant current power supply 15 that supplies current to the electromagnetic coil 12b via a current supply line 14 and a reference signal generator 16 that emits a reference signal, as in the conventional case.
I believe in
定電流電源１５は、第３図に具体的に示すように、交流
電源（図示省略）を整流平滑して直流電源電源を得る整
流装置１つと、この整流装置１つの後段に設けられた直
列制御素子２０とからなる。As specifically shown in FIG. 3, the constant current power supply 15 includes one rectifier for rectifying and smoothing an AC power source (not shown) to obtain a DC power source, and a series control device provided at a subsequent stage of this rectifier. It consists of an element 20.
直列制御素子２０としては、装置１９およびコイル−２
ｂにそれぞれコレクタおよびエミッタ端子を接続したト
ランジスタが用いられる。そのため、この素子２０のベ
ース端子（制御入力端子）２０ａに信号入力があると、
エミッタ・コレクタ端子間電圧を一定に保つよう電流制
御される。こうして、定電流電源１５においては、制御
入力端子２０ａに入力される信号レベルに応じて、出力
電流が調整されるようになっている。As the series control element 20, the device 19 and the coil-2
A transistor is used whose collector and emitter terminals are respectively connected to b. Therefore, when a signal is input to the base terminal (control input terminal) 20a of this element 20,
The current is controlled to keep the voltage between the emitter and collector terminals constant. In this way, in the constant current power supply 15, the output current is adjusted according to the signal level input to the control input terminal 20a.
基準信号発生器１６は、この定電流電源１５の出力電流
を設定するものである。ここでは、予め定められたパタ
ーンに従って電流を出力さぜるべく（第４図の磁場パタ
ーンを生起させるべく）、基準信号の時系列が順次出力
されるようになっている。The reference signal generator 16 sets the output current of the constant current power supply 15. Here, in order to output a current according to a predetermined pattern (to generate the magnetic field pattern shown in FIG. 4), a time series of reference signals is sequentially output.
本実施例の電磁石電源装置１３においては、さらに、第
１図に示す如く磁場レベルを検出する磁場センサー７お
よびそれよりの信号をフィードバック要素として定電流
電源１５を制御するフィードバック手段１８を備えてお
り、基準信号発生器１６からの信号に正確に追従して電
磁石コイル１２ｂに電流を供給しうるようになっている
。As shown in FIG. 1, the electromagnetic power supply device 13 of this embodiment further includes a magnetic field sensor 7 for detecting the magnetic field level and a feedback means 18 for controlling the constant current power supply 15 using a signal from the sensor as a feedback element. , the current can be supplied to the electromagnetic coil 12b by accurately following the signal from the reference signal generator 16.
磁場センサー７は、実際に生起された偏向磁場を正確に
検出するために、偏向電磁石１２の磁極と真空チャンバ
１１との間に設けられている。この磁場センサー７には
、高精度な測定を実現するなめに、ホール素子も−しく
はＮＭＲが用いられる。The magnetic field sensor 7 is provided between the magnetic pole of the deflecting electromagnet 12 and the vacuum chamber 11 in order to accurately detect the actually generated deflecting magnetic field. This magnetic field sensor 7 uses a Hall element or NMR in order to realize highly accurate measurement.
このような素子を用いることにより、前向磁場は０．０
１％ 以下の精度で測定される。By using such an element, the forward magnetic field can be reduced to 0.0
Measured with an accuracy of 1% or less.
フィードバック手段１８は、第３図に示すように、誤差
増幅器２２に、基準信号発生器１６から基準信号が、磁
場センサー７から検出信号が共に入力され、両者の偏差
が演算されたのち、制御入力端子２０ａに出力されるよ
うになっている。ここで、磁場センサー７の検出出力は
、磁場・電圧較正器２３および電圧増幅器２４を介して
誤差増幅器２２に入力される。これは、上記検出出力を
、磁場・電圧較正器２３において、偏向磁場に対して直
線的な関係に修正し、電圧増幅器２４において、基準信
号発生器１６からの基準信号と同ゲインに調整するため
である。As shown in FIG. 3, the feedback means 18 inputs both the reference signal from the reference signal generator 16 and the detection signal from the magnetic field sensor 7 to the error amplifier 22, calculates the deviation between the two, and then outputs the control input. The signal is output to the terminal 20a. Here, the detection output of the magnetic field sensor 7 is input to the error amplifier 22 via the magnetic field/voltage calibrator 23 and the voltage amplifier 24. This is because the magnetic field/voltage calibrator 23 corrects the detection output to have a linear relationship with the deflection magnetic field, and the voltage amplifier 24 adjusts it to the same gain as the reference signal from the reference signal generator 16. It is.
次に、この電磁石電源装置１３の制御動作について説明
する。Next, the control operation of this electromagnetic power supply device 13 will be explained.
今、ＳＯＲ装置９の運転が開始されると、その運転を通
じて基準信号発生器１６から基準信号が順次出力される
。この基準信号の出力によって、フィードバック手段１
８においては、その基準信号と磁場センサー７からの検
出信号とが比較され、これらの偏差（誤差信号）が制御
入力端子２０ａに出力される。これにより、定電流電源
１５の出力電流が、上記基準信号と検出信号とが一致す
るよう調整され、電磁石コイル１２ｂに供給される電流
が基準値に設定される。Now, when the SOR device 9 starts operating, reference signals are sequentially output from the reference signal generator 16 throughout the operation. By outputting this reference signal, the feedback means 1
8, the reference signal and the detection signal from the magnetic field sensor 7 are compared, and their deviation (error signal) is output to the control input terminal 20a. Thereby, the output current of the constant current power supply 15 is adjusted so that the reference signal and the detection signal match, and the current supplied to the electromagnetic coil 12b is set to the reference value.
このように本実施例によれば、生起される実際の偏向磁
場を磁場センサー７で検出し、これをフィードバック要
素としたため、定電流電源１５の出力電流および偏向磁
場間のしステリシスを無視した高精度の磁場制御が行え
る。通常、電磁石コイル１２ｂに供給される電流および
発生する偏向磁場間のしステリシスのため、電流を上昇
させて制御した時と下降させて制御した時とで、生起さ
れる偏向磁場が異なるが、上述のように実際の磁場レベ
ルに対応した磁場センサー７の検出信号に基づき定電流
電源１５の出力電流を制御すると、その電流の調整方向
に拘らず偏向磁場を所定に調整でき、高精度の磁場制御
が行える。また、本実施例によれば、磁場センサー７の
温度ドリフトが従来の電流検出器に対して少ないことか
らも、高精度の磁場制御が行える。In this way, according to the present embodiment, the actual deflection magnetic field generated is detected by the magnetic field sensor 7 and used as a feedback element, so that the deflection magnetic field is detected by the magnetic field sensor 7. Accurate magnetic field control is possible. Normally, due to steresis between the current supplied to the electromagnetic coil 12b and the generated deflection magnetic field, the generated deflection magnetic field is different depending on whether the current is controlled to rise or fall. If the output current of the constant current power supply 15 is controlled based on the detection signal of the magnetic field sensor 7 corresponding to the actual magnetic field level as shown in FIG. can be done. Furthermore, according to this embodiment, highly accurate magnetic field control can be performed because the temperature drift of the magnetic field sensor 7 is smaller than that of conventional current detectors.
なお、磁場センサ１７としては、上述したホール素子、
ＮＭＲ以外のものを使用してもよい。要は、温度ドリフ
トが少なく高精度に偏向磁場を検出できるものであれば
よい。In addition, as the magnetic field sensor 17, the above-mentioned Hall element,
Other than NMR may also be used. In short, any material that has little temperature drift and can detect the deflection magnetic field with high accuracy is sufficient.
第５図に、本発明の変形実施例を示す。FIG. 5 shows a modified embodiment of the invention.
ＳＯＲ装置９の蓄積運転時には加速運転時よりも高精度
の磁場制御が必要となる。そのため、この実施例では、
ＳＯＲ装置の蓄積運転時と加速運転時とで、互いに異な
る系統のフィードバック制御を行うようにしている。During accumulation operation of the SOR device 9, more precise magnetic field control is required than during acceleration operation. Therefore, in this example,
Feedback control of different systems is performed during accumulation operation and acceleration operation of the SOR device.
具体的には図示するように、定電流電源１５からの電流
供給ライン１４上に、電流検出器２６を設け、フィード
バック手段２７に２系統のフィードバック系を具備する
ようにしている。フィードバック手段２７は、磁場セン
サ１７からの検出信号を制御方式切換器２８に入力する
第１のフィードバック系の他に、電流検出器２６からの
検出信号を電圧加算器２９を経て制御方式切換器２８に
入力する第２のフィードバック系を備えている。Specifically, as shown in the figure, a current detector 26 is provided on the current supply line 14 from the constant current power source 15, and the feedback means 27 is provided with two feedback systems. In addition to the first feedback system that inputs the detection signal from the magnetic field sensor 17 to the control method switch 28, the feedback means 27 inputs the detection signal from the current detector 26 to the control method switch 28 via a voltage adder 29. It is equipped with a second feedback system that inputs to the
０
この第２のフィードバック系においては、電圧加算器２
９に磁場・電圧較正器２３からの出力が変動電圧分増幅
器３０を介して入力されており、電流検出器２６からの
検出信号が偏向磁場の変動分相当補正されたのち、制御
方式切換器２８に入力されるようになっている。これら
２系統のフィードバック系は、加速運転時と蓄積運転時
とで上記制御方式切換器２８を切り換えることにより、
選択される。このフィードバック系の選択によって、加
速運転時には磁場センサ１７の検出信号力釈蓄積運転時
には補正された電流検出器２６の検出信号がそれぞれ誤
差増幅器２２に入力され、基準信号との偏差が制御入力
端子２０ａに出力される。0 In this second feedback system, voltage adder 2
9, the output from the magnetic field/voltage calibrator 23 is inputted via the fluctuation voltage amplifier 30, and after the detection signal from the current detector 26 is corrected by the fluctuation of the deflection magnetic field, the output is input to the control method switch 28. It is now entered into These two feedback systems can be operated by switching the control method switch 28 during acceleration operation and accumulation operation.
selected. By selecting this feedback system, the detection signal of the magnetic field sensor 17 is inputted during acceleration operation, and the corrected detection signal of the current detector 26 is inputted to the error amplifier 22 during force accumulation operation, and the deviation from the reference signal is input to the control input terminal 20a. is output to.
こうして、この実施例では、加速運転時に磁場センサ１
７からの検出信号に基づきフィードバック制御を行うの
に対し、蓄積運転時には磁場センサ１７の検出信号によ
り補正された電流検出器２６の検出信号に基づきフィー
ドバック制御を行うため、加速運転時より高精度の磁場
制御が必要となる蓄積運転時においても、磁場を高精度
に制御
御できる。よって、蓄積運転時に偏向磁場を厳密に一定
に維持できる。Thus, in this embodiment, the magnetic field sensor 1
7, feedback control is performed based on the detection signal from the current detector 26 during accumulation operation, while feedback control is performed based on the detection signal from the current detector 26 corrected by the detection signal from the magnetic field sensor 17 during accumulation operation. Even during storage operation where magnetic field control is required, the magnetic field can be controlled with high precision. Therefore, the deflection magnetic field can be maintained strictly constant during the storage operation.
［発明の効果］
以上、要するに本発明によれは、電磁石による偏向磁場
を検出する磁場センサを設け、実際の磁場値をフィード
バック要素として電磁石に供給される電流を制御したた
め、偏向磁場を高精度に制御することができる。[Effects of the Invention] In summary, according to the present invention, a magnetic field sensor is provided to detect the deflection magnetic field caused by the electromagnet, and the current supplied to the electromagnet is controlled using the actual magnetic field value as a feedback element, so that the deflection magnetic field can be controlled with high precision. can be controlled.
第１図は本発明の一実施例の電磁石電源装置を示す概略
構成図、第２図は一実施例の電磁石電源装置か適用され
るＳＯＲ装置を示す図、第３図は一実施例の電磁石電源
装置の回路ブロック図、第４図はＳＯＲ装置運転時の偏
向磁場パターンを示す図、第５図は本発明の他の実施例
に係る電磁石電源装置の回路ブロック図、第６図は従来
の電磁石電源装置を示す回路ブロック図である。
図中、９はＳＯＲ装置（粒子加速器）、１１は真空チャ
ンバ、１２は偏向電磁石、１３、２
２５は電磁石電源装置、１５は定電流電源、１６は基準
信号発生器、１７は磁場センサ、１８．２７はフィード
バック手段、２６は電流検出器である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electromagnet power supply device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an SOR device to which the electromagnet power supply device according to an embodiment is applied, and FIG. 3 is a diagram showing an electromagnet power supply device according to an embodiment of the present invention. A circuit block diagram of the power supply device, FIG. 4 is a diagram showing a deflection magnetic field pattern during operation of the SOR device, FIG. 5 is a circuit block diagram of an electromagnetic power supply device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a conventional FIG. 2 is a circuit block diagram showing an electromagnetic power supply device. In the figure, 9 is an SOR device (particle accelerator), 11 is a vacuum chamber, 12 is a bending electromagnet, 13, 225 is an electromagnet power supply device, 15 is a constant current power supply, 16 is a reference signal generator, 17 is a magnetic field sensor, 18 .27 is a feedback means, and 26 is a current detector.
Claims (1)
磁石に電流を供給して、偏向磁場を生起し、上記チャン
バ内における粒子ビームの軌道を制御する電磁石電源装
置において、上記電磁石に電流を供給するための定電流
電源と、上記電磁石に所定の磁場を生起させるべく予め
定められた基準信号を発する基準信号発生器と、上記真
空チャンバの偏向部に近接して設けられた磁場センサと
、上記基準信号発生器からの基準信号と磁場センサから
の検出信号とを比較し上記定電流電源の出力電流を調整
するフィードバック手段とを備えたことを特徴とする電
磁石電源装置。1. In an electromagnet power supply device that supplies current to an electromagnet provided in a deflection section of a vacuum chamber of a particle accelerator to generate a deflection magnetic field and control the trajectory of a particle beam within the chamber, for supplying current to the electromagnet. a constant current power source, a reference signal generator that emits a predetermined reference signal to generate a predetermined magnetic field in the electromagnet, a magnetic field sensor provided near the deflection section of the vacuum chamber, and the reference signal. An electromagnetic power supply device comprising feedback means for comparing a reference signal from a generator and a detection signal from a magnetic field sensor to adjust the output current of the constant current power supply.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019350A JPH07105279B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Electromagnet power supply |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2019350A JPH07105279B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Electromagnet power supply |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226998A true JPH03226998A (en) | 1991-10-07 |
| JPH07105279B2 JPH07105279B2 (en) | 1995-11-13 |
Family
ID=11996942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019350A Expired - Lifetime JPH07105279B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Electromagnet power supply |
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