JPH05144600A - ビーム信号模擬装置 - Google Patents
ビーム信号模擬装置Info
- Publication number
- JPH05144600A JPH05144600A JP30903191A JP30903191A JPH05144600A JP H05144600 A JPH05144600 A JP H05144600A JP 30903191 A JP30903191 A JP 30903191A JP 30903191 A JP30903191 A JP 30903191A JP H05144600 A JPH05144600 A JP H05144600A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- high frequency
- acceleration
- phase
- oscillator
- Prior art date
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- Pending
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- Particle Accelerators (AREA)
- Electrically Operated Instructional Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオンシンクロトロンと組合せて実際のビー
ムを用いることなく、シンクロトロン振動の抑制フィー
ドバックループが正しく動作することを検証できるビー
ム信号模擬装置を提供する。 【構成】 シンクロトロン振動を模擬する電気信号を発
生する演算回路２と、前記電気信号により制御される発
振器３とを備える。
ムを用いることなく、シンクロトロン振動の抑制フィー
ドバックループが正しく動作することを検証できるビー
ム信号模擬装置を提供する。 【構成】 シンクロトロン振動を模擬する電気信号を発
生する演算回路２と、前記電気信号により制御される発
振器３とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は粒子加速器の高周波加速
系に関する。
系に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオンシンクロトロンにおいて、イオン
は高周波加速空胴のギャップ部の高周波電界で加速され
る。このとき、図３に示すように、イオンＡは、毎回高
周波電圧との相対位相がφS の時に、ギャップを通過す
るように完全に同期がとれているとする。一方イオンＢ
はイオンＡよりΔφだけ遅れた位相がギャップを通過す
ると、電圧がＡより高くなっているため、大きく加速さ
れる。したがってより速くシンクロトロンを１周し、イ
オンＢの位相の遅れΔφは小さくなり、イオンＡと同位
相になるが、慣性によりイオンＡより位相が進むことに
なる。このようにイオンは同期位相のまわりを単振動の
ように位相振動をしている。これをシンクロトロン振動
と呼ぶ。この振動が大きくなると加速位相からはみ出
し、減速位相になりビームが加速できなくなる。したが
って、このシンクロトロン振動を抑制する必要がある。
は高周波加速空胴のギャップ部の高周波電界で加速され
る。このとき、図３に示すように、イオンＡは、毎回高
周波電圧との相対位相がφS の時に、ギャップを通過す
るように完全に同期がとれているとする。一方イオンＢ
はイオンＡよりΔφだけ遅れた位相がギャップを通過す
ると、電圧がＡより高くなっているため、大きく加速さ
れる。したがってより速くシンクロトロンを１周し、イ
オンＢの位相の遅れΔφは小さくなり、イオンＡと同位
相になるが、慣性によりイオンＡより位相が進むことに
なる。このようにイオンは同期位相のまわりを単振動の
ように位相振動をしている。これをシンクロトロン振動
と呼ぶ。この振動が大きくなると加速位相からはみ出
し、減速位相になりビームが加速できなくなる。したが
って、このシンクロトロン振動を抑制する必要がある。
【０００３】図４に示すように、従来のイオンシンクロ
トロンでは、加速空胴の加速電圧とビームモニタからの
ビーム電圧との位相差を測定し、それを発振器にフィー
ドバックする制御を行って、シンクロトロン振動を抑制
している。
トロンでは、加速空胴の加速電圧とビームモニタからの
ビーム電圧との位相差を測定し、それを発振器にフィー
ドバックする制御を行って、シンクロトロン振動を抑制
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このフィードバックル
ープの性能検証にはビームが必要である。したがって現
地にもちこみ、大型のイオンシンクロトロンと組合せて
ビーム運転をするまで性能検証できない。したがって工
場で出荷する時には性能検証できず、現地での調整に手
間がかかるという問題がある。
ープの性能検証にはビームが必要である。したがって現
地にもちこみ、大型のイオンシンクロトロンと組合せて
ビーム運転をするまで性能検証できない。したがって工
場で出荷する時には性能検証できず、現地での調整に手
間がかかるという問題がある。
【０００５】そこで本発明はイオンシンクロトロンと組
合せて実際のビームを用いることなく、シンクロトロン
振動の抑制フィードバックループが正しく動作すること
を検証できる装置を提供することを目的とする。
合せて実際のビームを用いることなく、シンクロトロン
振動の抑制フィードバックループが正しく動作すること
を検証できる装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、シンクロトロン振動を模擬する電気信号を
発生する演算回路と、前記電気信号によって制御される
発振器とを備えた構成とする。
に本発明は、シンクロトロン振動を模擬する電気信号を
発生する演算回路と、前記電気信号によって制御される
発振器とを備えた構成とする。
【０００７】
【作用】このような構成のビーム信号模擬装置において
は、加速器の高周波数加速電圧にたいして位相振動する
高周波信号を自発的に発生してビームモニタに供給する
ことができる。
は、加速器の高周波数加速電圧にたいして位相振動する
高周波信号を自発的に発生してビームモニタに供給する
ことができる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の実施例のビーム信号模擬装
置とシンクロトロンの高周波加速系との接続を示した図
である。また、図２は本実施例のビーム信号模擬装置の
うちの演算回路の構成を示す図である。
置とシンクロトロンの高周波加速系との接続を示した図
である。また、図２は本実施例のビーム信号模擬装置の
うちの演算回路の構成を示す図である。
【０００９】高周波加速空胴の加速電圧ＶC とビーム模
擬信号ＶB は、ビーム模擬装置の演算回路２に入力さ
れ、加速電圧ＶC に対して相対位相がプリセットされた
周波数で振動するＶB になるように演算され、その結果
に基づいて発振器３でビーム模擬信号ＶB が発生され
る。このビーム模擬信号は高周波加速系のビームモニタ
に入力され、加速電圧との位相差を検出し、基準周波数
ｆ0 にこの位相差をキャンセルするように補正をかけ、
主発振器で加速用の高周波を発生させる。このようにし
て、ビーム模擬装置と高周波加速系を組み合せ、位相振
動抑制フィードバックループの性能検証ができる。以上
の動作を、シンクロトロン振動を表わす微分方程式とし
てShnellのモデルを用いた場合について説明する。次に
（１）式と（２）式がビームの位相振動を表わす式であ
る。
擬信号ＶB は、ビーム模擬装置の演算回路２に入力さ
れ、加速電圧ＶC に対して相対位相がプリセットされた
周波数で振動するＶB になるように演算され、その結果
に基づいて発振器３でビーム模擬信号ＶB が発生され
る。このビーム模擬信号は高周波加速系のビームモニタ
に入力され、加速電圧との位相差を検出し、基準周波数
ｆ0 にこの位相差をキャンセルするように補正をかけ、
主発振器で加速用の高周波を発生させる。このようにし
て、ビーム模擬装置と高周波加速系を組み合せ、位相振
動抑制フィードバックループの性能検証ができる。以上
の動作を、シンクロトロン振動を表わす微分方程式とし
てShnellのモデルを用いた場合について説明する。次に
（１）式と（２）式がビームの位相振動を表わす式であ
る。
【００１０】ここで Ｅ ：ビームの相対論的全エネルギー ｑ ：電荷 Ｖ ：加速電圧 ｈ ：ハーモニク数 Ω0 ：回転角周波数 ΩRF：加速高周波の角周波数 ｆ ：Ｖ／Ｃ（Ｖ：ビームの速度，Ｃ：高速） Ｇ ：α−１／γ2 （α：モーメンタムコンパクション
ファクター、γ＝（１−β2 ）-1/2） Δ ：同期粒子からの増分 ここでビーム信号ＶB を ＶB ＝cos （Ω0 ｔ−φ0 ） … （３） とし、加速電圧ＶC を ＶC ＝sin （ΩRFｔ） … （４） とする。この（１），（２）式を模擬する回路は図２の
様になる。演算回路に入力されたＶB とＶC はダブルバ
ランスドミキサ（ＤＢＭ）を掛算を行い、出力13は となる。ここでビームの角周波数Ωb とΩRFは近い値な
のでローパスフィルターの出力14は、高い方がカットさ
れ、 これは（１）式の右辺に対応する。
ファクター、γ＝（１−β2 ）-1/2） Δ ：同期粒子からの増分 ここでビーム信号ＶB を ＶB ＝cos （Ω0 ｔ−φ0 ） … （３） とし、加速電圧ＶC を ＶC ＝sin （ΩRFｔ） … （４） とする。この（１），（２）式を模擬する回路は図２の
様になる。演算回路に入力されたＶB とＶC はダブルバ
ランスドミキサ（ＤＢＭ）を掛算を行い、出力13は となる。ここでビームの角周波数Ωb とΩRFは近い値な
のでローパスフィルターの出力14は、高い方がカットさ
れ、 これは（１）式の右辺に対応する。
【００１１】これを積分器で積分した出力は（１）式の
左辺を積分した値になるので（２）式の右辺になる。す
なわち信号15はｄ（Δφ）／ｄｔより位相の時間変化と
なりこれをもとに発振器（ＶＣＯ）３を制御すればよ
い。したがって振動を表す微分方程式を模擬する電気回
路となり、加速電圧の周波数の近くで位相振動するビー
ム信号を模擬できる。このビーム模擬装置をシンクロト
ロンの高周波加速系に組合せると、実際のビームを用い
ずにシンクロトロン振動の抑制回路の性能試験ができ
る。
左辺を積分した値になるので（２）式の右辺になる。す
なわち信号15はｄ（Δφ）／ｄｔより位相の時間変化と
なりこれをもとに発振器（ＶＣＯ）３を制御すればよ
い。したがって振動を表す微分方程式を模擬する電気回
路となり、加速電圧の周波数の近くで位相振動するビー
ム信号を模擬できる。このビーム模擬装置をシンクロト
ロンの高周波加速系に組合せると、実際のビームを用い
ずにシンクロトロン振動の抑制回路の性能試験ができ
る。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、加速器のシンクロトロ
ン振動抑制回路を、実際のビームを用いずに、電子回路
による模擬信号で簡単に性能検証を行なえる。
ン振動抑制回路を、実際のビームを用いずに、電子回路
による模擬信号で簡単に性能検証を行なえる。
【図１】加速器の高周波加速系と本発明のビーム信号模
擬装置との信号の入出力関係を示す図。
擬装置との信号の入出力関係を示す図。
【図２】本発明の実施例のビーム信号模擬装置を示す
図。
図。
【図３】高周波加速電圧とビームの位相の関係を一般的
に示す図。
に示す図。
【図４】従来のイオンシンクロトロンの高周波加速系の
図。
図。
１…ビーム信号模擬装置 ２…演算回路 ３…発振器 13，14，15…信号 ＶB …ビーム模擬信号 ＶC …加速電圧 ｆ0 …基準周波数
Claims (1)
- 【請求項１】 シンクロトロン振動を模擬する電気信号
を発生する演算回路と、前記電気信号により制御される
発振器とを備えたことを特徴とするビーム信号模擬装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30903191A JPH05144600A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | ビーム信号模擬装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30903191A JPH05144600A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | ビーム信号模擬装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144600A true JPH05144600A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=17988051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30903191A Pending JPH05144600A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | ビーム信号模擬装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05144600A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105282956A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-01-27 | 中国原子能科学研究院 | 一种强流回旋加速器高频系统智能自启动方法 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP30903191A patent/JPH05144600A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105282956A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-01-27 | 中国原子能科学研究院 | 一种强流回旋加速器高频系统智能自启动方法 |
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