JPH05326198A - Particle accelerator - Google Patents

Particle accelerator

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JPH05326198A
JPH05326198A JP13084792A JP13084792A JPH05326198A JP H05326198 A JPH05326198 A JP H05326198A JP 13084792 A JP13084792 A JP 13084792A JP 13084792 A JP13084792 A JP 13084792A JP H05326198 A JPH05326198 A JP H05326198A
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JP
Japan
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electron beam
frequency
acceleration
accelerating
electromagnet
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Application number
JP13084792A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahito Tozawa
隆人 利沢
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH05326198A publication Critical patent/JPH05326198A/en
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Abstract

PURPOSE:To efficiently correct the deviation from a closed orbit resulted from the end leaked magnetic field of a deflecting electromagnet. CONSTITUTION:A particle accelerator is provided with a deflecting electromagnet 4 for applying a determined directional magnetic field to an electron beam in a vacuum duct 3 to form a circumferential orbit, and a high frequency accelerating cavity 5 for accelerating the electron beam. The particle accelerator also has an accelerating frequency control device 21 for controlling the accelerating frequency of the high frequency accelerating cavity 5 so that the slippage from the closed orbit of the electron beam is minimized during the acceleration of the electron beam. The accelerating frequency control device 21 increases the accelerating frequency of the high frequency accelerating cavity 5 when the electron beam is shifted on the outside of the designed orbit by the end leaked magnetic field of the deflecting electromagnet 4, and reduces the accelerating frequency when it is shifted on the inside.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シンクロトロン等の粒
子加速器に係り、特に、線形加速器から入射された電子
ビームを加速する粒子加速器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particle accelerator such as a synchrotron, and more particularly to a particle accelerator for accelerating an electron beam incident from a linear accelerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】粒子加速器は、電子、陽子等のビームを
数十億電子ボルト程度の高エネルギーに加速する装置で
あり、最近では、従来の素粒子物理学研究用の大型の粒
子加速器に加え、さらに、シンクロトロン放射光を利用
するための小型の粒子加速器が開発されるようになって
きた。
2. Description of the Related Art A particle accelerator is a device for accelerating a beam of electrons, protons, etc. to a high energy of several billion electron volts, and recently, in addition to the conventional large particle accelerator for particle physics research. Furthermore, small particle accelerators for utilizing synchrotron radiation have been developed.

【0003】シンクロトロン放射光用の粒子加速器は、
半導体分野、物理学分野、医療分野等、広い分野で活用
が期待されており、特に半導体分野では、電子ビームを
曲げたときに放射される強力なX線を利用してサブミク
ロンオーダーのリソグラフィを行うことができる。
Particle accelerators for synchrotron radiation are
It is expected to be used in a wide range of fields such as the semiconductor field, physics field, and medical field. Particularly in the semiconductor field, submicron-order lithography can be performed by using strong X-rays emitted when an electron beam is bent. It can be carried out.

【0004】したがって、このような粒子加速器は、小
型かつ安価でビーム制御が容易であることが要求され
る。
Therefore, such a particle accelerator is required to be small in size, inexpensive, and easy to control the beam.

【0005】図6は、従来の粒子加速器を、電子シンク
ロトロンを例に挙げて示したものである。
FIG. 6 shows a conventional particle accelerator by taking an electron synchrotron as an example.

【0006】従来の粒子加速器は、電子を生成して加速
する線形加速器1と、線形加速器1より出射された電子
ビームを導く輸送管2と、輸送管2から入射された電子
ビームを超高真空中に保持する真空ダクト3と、電子ビ
ームに所定方向磁場を印加して周回軌道を形成する偏向
電磁石4と、電子ビームを集束させる四極電磁石9と、
入射された電子ビームをさらに加速する高周波加速空洞
5とを備える。
The conventional particle accelerator has a linear accelerator 1 for generating and accelerating electrons, a transport tube 2 for guiding the electron beam emitted from the linear accelerator 1, and an electron beam incident from the transport tube 2 in an ultrahigh vacuum. A vacuum duct 3 held therein; a deflection electromagnet 4 for applying a magnetic field in a predetermined direction to the electron beam to form a circular orbit; a quadrupole electromagnet 9 for focusing the electron beam;
And a high frequency accelerating cavity 5 for further accelerating the incident electron beam.

【0007】図6では、偏向電磁石4は、電子ビームが
時計方向の周回軌道を描くように磁場を印加するように
なっており、偏向電磁石電源制御装置7の制御下で偏向
電磁石電源6から所定の電力を供給されるようになって
いる。
In FIG. 6, the deflection electromagnet 4 is adapted to apply a magnetic field so that the electron beam draws a clockwise orbit, and under the control of the deflection electromagnet power supply controller 7, a predetermined amount is supplied from the deflection electromagnet power supply 6. It is supposed to be supplied with power.

【0008】高周波加速空洞5は、高周波電源8から所
定の高周波電力を供給されるようになっている。
A high frequency power source 8 supplies a predetermined high frequency power to the high frequency acceleration cavity 5.

【0009】また、従来の粒子加速器は、COD(close
d orbit distortion、閉軌道からのずれ)、すなわち、
電子ビームの設計軌道からのずれを補正するステアリン
グ電磁石10と、真空ダクト内の所定の位置でビーム閉
軌道のずれの値を計測するビーム位置モニター11と、
ステアリング電磁石10に所定の電力を供給するステア
リング電磁石電源12と、ステアリング電磁石電源12
を制御するステアリング電磁石電源制御装置13とを備
える。
The conventional particle accelerator has a COD (close
d orbit distortion, deviation from closed orbit), that is,
A steering electromagnet 10 for correcting the deviation of the electron beam from the designed orbit, a beam position monitor 11 for measuring the deviation value of the beam closed orbit at a predetermined position in the vacuum duct,
A steering electromagnet power supply 12 for supplying a predetermined electric power to the steering electromagnet 10, and a steering electromagnet power supply 12
And a steering electromagnet power supply control device 13 for controlling.

【0010】従来の粒子加速器を用いて電子ビームを加
速するには、まず、線形加速器1で電子を生成し、生成
された電子を例えば約1億電子ボルト(100MeV)まで加速
する。
To accelerate an electron beam using a conventional particle accelerator, first, electrons are generated by the linear accelerator 1 and the generated electrons are accelerated to, for example, about 100 million electron volts (100 MeV).

【0011】次いで、加速された電子を電子ビームとし
て真空ダクト3に入射する。
Next, the accelerated electrons are made to enter the vacuum duct 3 as an electron beam.

【0012】次いで、真空ダクト3に入射された電子ビ
ームを高周波加速空洞5で加速することにより、電子ビ
ームのエネルギーを例えば数GeVまで高める。
Then, the electron beam incident on the vacuum duct 3 is accelerated in the high-frequency acceleration cavity 5 to increase the energy of the electron beam to, for example, several GeV.

【0013】線形加速器1から入射された電子は既に光
速近くまで加速されているため、電子ビームを加速して
いる間、高周波加速空洞5の加速周波数は、通常、一定
に維持される。
Since the electrons incident from the linear accelerator 1 have already been accelerated to near the speed of light, the acceleration frequency of the high frequency acceleration cavity 5 is usually kept constant while the electron beam is accelerated.

【0014】また、ビームエネルギーの増加にしたがっ
て偏向電磁石4の磁場強度が増加するように、偏向電磁
石電源制御装置7で偏向電磁石電源6を制御し、ビーム
エネルギーを加速している間、電子ビームの周長を一定
にする。
Further, the deflection electromagnet power supply controller 7 controls the deflection electromagnet power supply 6 so that the magnetic field strength of the deflection electromagnet 4 increases as the beam energy increases, and while the beam energy is being accelerated, the electron beam Keep the circumference constant.

【0015】また、電磁石の据付誤差等の原因によっ
て、電子ビームの設計軌道からのずれが生じたときは、
ビーム位置モニター11からの信号を用いて、ステアリ
ング電磁石電源制御装置13でステアリング電磁石電源
12を制御し、電子ビームを設計軌道に戻す。
Further, when a deviation from the designed trajectory of the electron beam occurs due to the installation error of the electromagnet, etc.,
Using the signal from the beam position monitor 11, the steering electromagnet power supply controller 13 controls the steering electromagnet power supply 12 to return the electron beam to the designed trajectory.

【0016】かかる補正操作によって、電子ビームが真
空ダクト3等に衝突し、ビームエネルギーが低下するの
を回避する。
By such a correction operation, it is possible to prevent the electron beam from colliding with the vacuum duct 3 or the like and lowering the beam energy.

【0017】このような閉軌道のずれを補正する技術
は、特開昭63−307700号公報、特開平3−18
2098号公報に開示されている。
A technique for correcting such a deviation of the closed orbit is disclosed in JP-A-63-307700 and JP-A-3-18.
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2098.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子ビ
ームの設計軌道からのずれは、電磁石の据付誤差による
ものだけではなく、偏向電磁石端部からの漏洩磁場によ
るずれも加わり、補正すべきずれの量が大きくなる。
However, the deviation of the electron beam from the designed trajectory is not only due to the installation error of the electromagnet, but also due to the leakage magnetic field from the end of the deflection electromagnet, and the amount of deviation to be corrected. Will grow.

【0019】さらに、偏向電磁石端部からの漏洩磁場
は、偏向電磁石の磁場強度の変化に応じて変化し、設計
軌道からのずれもこれに伴って変化する。
Further, the leakage magnetic field from the end portion of the deflection electromagnet changes in accordance with the change in the magnetic field strength of the deflection electromagnet, and the deviation from the design trajectory also changes accordingly.

【0020】したがって、設計軌道からのずれをステア
リング電磁石10で調整する操作は非常に困難になると
いう問題があった。
Therefore, there is a problem that the operation of adjusting the deviation from the designed trajectory by the steering electromagnet 10 becomes very difficult.

【0021】さらに、電子ビームのずれが大きいと、各
電磁石の磁場の均一領域を大きくしなければならないた
め、偏向電磁石、四極電磁石、ステアリング電磁石を大
型にせざるを得ず、ひいてはシンクロトロン全体が大型
化してしまうという欠点があった。
Furthermore, if the deviation of the electron beam is large, the uniform region of the magnetic field of each electromagnet must be increased, so that the deflection electromagnet, the quadrupole electromagnet, and the steering electromagnet have to be large in size, and the entire synchrotron is large in size. There was a drawback that it turned into.

【0022】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、偏向電磁石の端部漏洩磁場に起因する閉軌道
からのずれを効率的に補正することができる粒子加速器
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a particle accelerator capable of efficiently correcting a deviation from a closed orbit due to an end leakage magnetic field of a bending electromagnet. To aim.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の粒子加速器は請求項1に記載したように、
真空ダクト内の電子ビームに所定方向磁場を印加して周
回軌道を形成する偏向電磁石と、前記電子ビームを加速
する高周波加速空洞とを備えた粒子加速器において、前
記電子ビームを加速している間、前記高周波加速空洞の
加速周波数を、前記電子ビームの閉軌道からのずれが小
さくなるように制御する加速周波数制御装置を備え、前
記加速周波数制御装置は、前記偏向電磁石の端部漏洩磁
場によって電子ビームが設計軌道の外側にずれたとき
は、前記高周波加速空洞の加速周波数を高くし、内側に
ずれたときは加速周波数を小さくするようになっている
ものである。
In order to achieve the above object, the particle accelerator according to the present invention has the following features.
In a particle accelerator equipped with a bending electromagnet that applies a magnetic field in a predetermined direction to an electron beam in a vacuum duct to form a circular orbit, and a high-frequency acceleration cavity that accelerates the electron beam, while accelerating the electron beam, An acceleration frequency control device for controlling the acceleration frequency of the high-frequency acceleration cavity so that the deviation from the closed orbit of the electron beam is reduced, wherein the acceleration frequency control device is an electron beam generated by an end leakage magnetic field of the deflection electromagnet. Is shifted to the outside of the design trajectory, the acceleration frequency of the high-frequency acceleration cavity is increased, and when it is shifted to the inside, the acceleration frequency is decreased.

【0024】[0024]

【作用】電子ビームを加速する際、偏向電磁石の端部漏
洩磁場等によって電子ビームが設計軌道の外側にずれた
ときは、高周波加速空洞の加速周波数を高くし、内側に
ずれたときは加速周波数を小さくする。
When the electron beam is accelerated, the acceleration frequency of the high-frequency accelerating cavity is increased when the electron beam is deviated to the outside of the designed trajectory due to the end leakage magnetic field of the deflection electromagnet, and the acceleration frequency is deviated to the inside. To reduce.

【0025】そのため、ビーム加速中における電子ビー
ムの閉軌道からのずれを小さくして、電子ビームを効率
的に加速することができる。
Therefore, the deviation of the electron beam from the closed orbit during the beam acceleration can be reduced and the electron beam can be efficiently accelerated.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明の粒子加速器をシンクロトロン
に適用した実施例について、添付図面を参照して説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the particle accelerator of the present invention is applied to a synchrotron will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0027】なお、従来技術と実質的に同一の部品につ
いては同一の符号を付してその説明を省略する。
The parts that are substantially the same as those in the prior art are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0028】図1は、第1の実施例のシンクロトロンを
平面図で示したものである。
FIG. 1 is a plan view showing the synchrotron according to the first embodiment.

【0029】第1の実施例のシンクロトロンは、従来技
術で説明したように、電子を生成して加速する線形加速
器1と、線形加速器1より出射された電子ビームを導く
輸送管2と、輸送管2から入射された電子ビームを超高
真空中に保持する真空ダクト3と、電子ビームに所定方
向磁場を印加して周回軌道を形成する偏向電磁石4と、
電子ビームを集束させる四極電磁石9と、入射された電
子ビームをさらに加速する高周波加速空洞5と、電子ビ
ームの設計軌道からのずれを補正するステアリング電磁
石10と、真空ダクト内の所定の位置でビーム閉軌道の
ずれの値を計測するビーム位置モニター11と、ステア
リング電磁石10に所定の電力を供給するステアリング
電磁石電源12と、ステアリング電磁石電源12を制御
するステアリング電磁石電源制御装置13とを備える。
As described in the prior art, the synchrotron of the first embodiment has a linear accelerator 1 for generating and accelerating electrons, a transport tube 2 for guiding an electron beam emitted from the linear accelerator 1, and a transport. A vacuum duct 3 for holding the electron beam incident from the tube 2 in an ultrahigh vacuum; a deflection electromagnet 4 for applying a magnetic field in a predetermined direction to the electron beam to form a circular orbit;
A quadrupole electromagnet 9 that focuses the electron beam, a high-frequency acceleration cavity 5 that further accelerates the incident electron beam, a steering electromagnet 10 that corrects the deviation of the electron beam from the designed orbit, and a beam at a predetermined position in the vacuum duct. A beam position monitor 11 for measuring the deviation value of the closed orbit, a steering electromagnet power supply 12 for supplying a predetermined electric power to the steering electromagnet 10, and a steering electromagnet power supply control device 13 for controlling the steering electromagnet power supply 12 are provided.

【0030】また、本実施例のシンクロトロンは、電子
ビームの加速中、高周波加速空洞5の加速周波数を、電
子ビームの閉軌道からのずれが小さくなるように制御す
る加速周波数制御装置21を備える。
Further, the synchrotron of this embodiment is provided with an acceleration frequency control device 21 for controlling the acceleration frequency of the high frequency acceleration cavity 5 during the acceleration of the electron beam so that the deviation from the closed orbit of the electron beam becomes small. ..

【0031】加速周波数制御装置21は、ビーム位置モ
ニター11からの信号を用いて高周波電源8を制御する
ようになっており、偏向電磁石4の端部漏洩磁場等によ
って電子ビームが設計軌道の外側にずれたときは、高周
波加速空洞5の加速周波数を高くし、内側にずれたとき
は加速周波数を小さくするようになっている。
The accelerating frequency control device 21 controls the high frequency power source 8 using the signal from the beam position monitor 11, and the electron beam is moved to the outside of the designed trajectory due to the end leakage magnetic field of the deflection electromagnet 4. When deviated, the acceleration frequency of the high-frequency acceleration cavity 5 is increased, and when deviated inward, the acceleration frequency is decreased.

【0032】図2は、偏向電磁石4の端部漏洩磁場によ
って電子ビームが設計軌道からずれた様子を示したもの
である。
FIG. 2 shows how the electron beam deviates from the designed orbit due to the end leakage magnetic field of the deflection electromagnet 4.

【0033】偏向電磁石4は、電子ビームを加速するに
つれてその磁場強度が大きくなるように、偏向電磁石電
源制御装置7の制御下で偏向電磁石電源6から電力を供
給される。
The deflection electromagnet 4 is supplied with electric power from the deflection electromagnet power supply 6 under the control of the deflection electromagnet power supply control device 7 so that the magnetic field strength increases as the electron beam is accelerated.

【0034】このため、偏向電磁石4は、電子ビームを
加速するにつれて少しずつ鉄心内の磁気飽和が進み、飽
和が進むにつれて端部から漏洩する磁場は小さくなる。
Therefore, in the deflecting electromagnet 4, magnetic saturation in the iron core gradually progresses as the electron beam is accelerated, and the magnetic field leaking from the end becomes smaller as the saturation progresses.

【0035】言い換えれば、電子ビームを線形加速器1
から入射した入射時の段階では、端部漏洩磁場が大き
く、図2に示すように、偏向電磁石4の磁気的有効長Δ
Lが長くなる。
In other words, the electron beam is applied to the linear accelerator 1
At the stage of the incident from, the end leakage magnetic field is large, and as shown in FIG. 2, the effective magnetic length Δ of the deflection electromagnet 4 is increased.
L becomes longer.

【0036】ΔLは、電子ビームを加速するにつれてだ
んだんと小さくなり、ビームエネルギーが定格値になる
定格時の段階では0となる。
ΔL becomes gradually smaller as the electron beam is accelerated, and becomes 0 at the stage of the rated time when the beam energy reaches the rated value.

【0037】この磁気的有効長ΔLのため、電子ビーム
は定格時には設計軌道31を通るが、入射時には、軌道
32を通ろうとする。
Because of this magnetic effective length ΔL, the electron beam passes the designed orbit 31 at the time of rating, but tries to pass the orbit 32 at the time of incidence.

【0038】これは、ビーム加速中、加速周波数fが定
格時の加速周波数fN であれば、シンクロトロン位相安
定性により、ビーム軌道の周長は一定に維持され、なお
かつ磁気的有効長ΔLが長いため、直線部分において設
計軌道31よりΔxだけ外側の軌道32を通ろうとする
からである。
During the beam acceleration, if the acceleration frequency f is the rated acceleration frequency f N , the circumference of the beam orbit is kept constant due to the synchrotron phase stability, and the magnetic effective length ΔL is kept constant. This is because the length of the straight line makes it attempt to pass the track 32 outside the designed track 31 by Δx.

【0039】加速周波数制御装置21は、ビーム位置モ
ニターからの信号すなわちΔxを用いて、このΔxがで
きるだけ小さくなるような定格時の加速周波数fN から
の変化量Δfを評価し、次いで、高周波加速空洞5が加
速周波数f=(fN +Δf)で電子ビームを加速するよ
うに高周波電源8を制御するようになっている。
The acceleration frequency controller 21 uses the signal from the beam position monitor, that is, Δx, to evaluate the amount of change Δf from the acceleration frequency f N at the rated time such that this Δx is as small as possible, and then the high frequency acceleration is performed. The high frequency power source 8 is controlled so that the cavity 5 accelerates the electron beam at the acceleration frequency f = (f N + Δf).

【0040】加速周波数制御装置21は、Δfを以下の
ように評価する。
The acceleration frequency controller 21 evaluates Δf as follows.

【0041】設計軌道の周長をLとすると、入射時の軌
道の周長L´は、Δfが十分小さいとき、
Assuming that the circumference of the designed orbit is L, the circumference L'of the orbit at the time of incidence is as follows when Δf is sufficiently small:

【数1】L´=L×fN /(fN +Δf) (1) として表すことができ、LとL´との差ΔLは、## EQU1 ## L ′ = L × f N / (f N + Δf) (1), and the difference ΔL between L and L ′ is

【数2】ΔL〜−L×Δf/fN (2) となる。[Expression 2] ΔL to −L × Δf / f N (2)

【0042】一方、Δxを用いてΔLを表すと、On the other hand, if ΔL is expressed using Δx,

【数3】ΔL〜−2πΔx (3) したがって、近似的には、[Expression 3] ΔL to −2πΔx (3) Therefore, approximately,

【数4】Δf=2πfN Δx/L (4) と表すことができる。[Expression 4] Δf = 2πf N Δx / L (4)

【0043】Δfを評価した後、加速周波数制御装置2
1は、高周波加速空洞5が加速周波数(fN +Δf)で
電子ビームを加速するように高周波電源8を制御し、電
子ビームが軌道33を通るようにする。
After evaluating Δf, the acceleration frequency control device 2
1 controls the high-frequency power source 8 so that the high-frequency acceleration cavity 5 accelerates the electron beam at the acceleration frequency (f N + Δf), so that the electron beam passes through the orbit 33.

【0044】次に、第1の実施例のシンクロトロンを用
いて、実際に電子ビームを加速する手順を説明する。
Next, the procedure for actually accelerating the electron beam using the synchrotron of the first embodiment will be described.

【0045】なお、この手順は2つの工程に別れてお
り、最初の工程は、電子ビームを予備的に定格値まで加
速して電磁石の据付誤差による設計軌道からのずれを補
正する工程、2番目の工程は、偏向電磁石4の端部漏洩
磁場による設計軌道からのずれを補正しつつ再度電子ビ
ームを定格値まで加速する工程である。
This procedure is divided into two steps. The first step is a step of preliminarily accelerating the electron beam to the rated value to correct the deviation from the design trajectory due to the installation error of the electromagnet, and the second step. The step is a step of accelerating the electron beam to the rated value again while correcting the deviation from the design trajectory due to the end leakage magnetic field of the deflection electromagnet 4.

【0046】最初の工程では、まず、線形加速器1で電
子を発生させ、発生させた電子を輸送管2を介して真空
ダクト3に導く。
In the first step, first, electrons are generated by the linear accelerator 1, and the generated electrons are guided to the vacuum duct 3 via the transport tube 2.

【0047】次いで、真空ダクト3に入射された例えば
100MeVの電子ビームを、加速周波数を一定にしたまま、
高周波加速空洞5で例えば数GeV まで加速する。
Next, for example, when the light enters the vacuum duct 3,
While keeping the acceleration frequency constant, the electron beam of 100 MeV
The high-frequency acceleration cavity 5 accelerates to, for example, several GeV.

【0048】ここでは、加速周波数を一定にするため、
図2で説明したように、電子ビームは加速中は例えば軌
道32を通る。
Here, in order to keep the acceleration frequency constant,
As described with reference to FIG. 2, the electron beam passes through the orbit 32, for example, during acceleration.

【0049】電子ビームのエネルギーが定格値に達した
とき、偏向電磁石の端部漏洩磁場に起因する設計軌道か
らのずれは0に収束し、電磁石の据付誤差に起因する設
計軌道からのずれが残る。
When the energy of the electron beam reaches the rated value, the deviation from the design trajectory due to the end leakage magnetic field of the deflection electromagnet converges to 0, and the deviation from the design trajectory due to the installation error of the electromagnet remains. ..

【0050】この設計軌道からのずれをビーム位置モニ
ター11で測定し、測定値をステアリング電磁石電源制
御装置13に送る。
The deviation from the designed trajectory is measured by the beam position monitor 11, and the measured value is sent to the steering electromagnet power supply controller 13.

【0051】ステアリング電磁石電源制御装置13は、
ビーム位置モニター11から送られてきたずれの値がで
きるだけ小さくなるようにステアリング電磁石電源12
を制御する。
The steering electromagnet power source control device 13 is
The steering electromagnet power supply 12 is arranged so that the deviation value sent from the beam position monitor 11 becomes as small as possible.
To control.

【0052】電磁石の据付誤差に起因する設計軌道から
のずれに関して、このように最適化した後、ビーム位置
モニター11の各配置位置における設計軌道からのずれ
(すべて0となるのが理想的である)x1 、x2
3 、・・・xn を加速周波数制御装置21に送るとと
もに、各ステアリング電磁石電源12を上述のように制
御した内容を制御データとして記憶しておく。
With respect to the deviation from the design trajectory due to the installation error of the electromagnet, after being optimized in this way, the deviation from the design trajectory at each position of the beam position monitor 11 (ideally, all should be 0). ) X 1 , x 2 ,
x 3 ..., X n are sent to the acceleration frequency control device 21, and the contents of controlling each steering electromagnet power source 12 as described above are stored as control data.

【0053】x1 、x2 、x3 、・・・xn は、偏向電
磁石の端部漏洩磁場に起因する設計軌道からのずれを第
2の工程において補正する目標値となる。
X 1 , x 2 , x 3 , ..., X n are target values for correcting the deviation from the design trajectory due to the end leakage magnetic field of the deflection electromagnet in the second step.

【0054】なお、このようなずれを有する軌道を基準
軌道と呼び、理想的には設計軌道と一致するものであ
る。
A trajectory having such a deviation is called a reference trajectory, and ideally, it coincides with the design trajectory.

【0055】第2の工程では、第1の工程と同様に、線
形加速器1で電子を発生させ、発生させた電子を輸送管
2を介して真空ダクト3に導く。
In the second step, as in the first step, electrons are generated by the linear accelerator 1 and the generated electrons are guided to the vacuum duct 3 via the transport tube 2.

【0056】次いで、真空ダクト3に入射された例えば
100MeVの電子ビームを、高周波加速空洞5で例えば数Ge
V まで加速する。
Next, for example, when the light is incident on the vacuum duct 3,
An electron beam of 100 MeV is applied to the high-frequency accelerating cavity 5 for several Ge
Accelerate to V.

【0057】電子ビームを加速中、ステアリング電磁石
電源制御装置13は、記憶してある制御データにしたが
ってステアリング電磁石電源12を制御する。
While the electron beam is being accelerated, the steering electromagnet power supply controller 13 controls the steering electromagnet power supply 12 according to the stored control data.

【0058】また、加速周波数制御装置21は、ビーム
位置モニター11から送られてくる設計軌道からのずれ
x'1 、x'2 、x'3 、・・・x'n と、上述の目標値x1
2、x3 、・・・xn との差Δx1 、Δx2 、Δ
3 、・・・Δxn を求める。
Further, the acceleration frequency control device 21 shifts from the design trajectory sent from the beam position monitor 11.
x '1, x' 2, x '3, ··· x' and n, the target value x 1 of the above,
x 2 , x 3 , ... Differences with x n Δx 1 , Δx 2 , Δ
x 3 , ... Δx n is calculated.

【0059】次いで、これらの差Δx1 、Δx2 、Δx
3 、・・・Δxn を用いて、補正すべき基準軌道からの
ずれΔxを例えばそれらの平均値として評価する。
Next, these differences Δx 1 , Δx 2 , Δx
3, with a · · · [Delta] x n, evaluating the deviation [Delta] x from the reference trajectory to be corrected, for example, as their average value.

【0060】すなわち、That is,

【数5】Δx=ΣΔxi /n (5) これを式(4) に代入し、## EQU5 ## Δx = ΣΔx i / n (5) Substituting this into equation (4),

【数6】Δf=2πfN ΣΔxi /(nL)(6) Δfを得る。## EQU6 ## Δf = 2πf N ΣΔx i / (nL) (6) Δf is obtained.

【0061】得られたΔfを用いて、加速周波数制御装
置21は、高周波加速空洞5が加速周波数(fN +Δ
f)で電子ビームを加速するように高周波電源8を制御
し、電子ビームが基準軌道(理想的には設計軌道33)
を通るようにする。
Using the obtained Δf, the acceleration frequency controller 21 determines that the high frequency acceleration cavity 5 has the acceleration frequency (f N + Δ
The high-frequency power source 8 is controlled so as to accelerate the electron beam in f), and the electron beam has a reference trajectory (ideally the design trajectory 33).
To pass through.

【0062】また、加速周波数制御装置21は、電子ビ
ームを加速している間、上述のΔfを逐次更新し、電子
ビームのビームエネルギーが定格値に達するまで電子ビ
ームが常に設計軌道33を通るようにする。
Further, the acceleration frequency control device 21 sequentially updates the above Δf while accelerating the electron beam so that the electron beam always passes through the design trajectory 33 until the beam energy of the electron beam reaches the rated value. To

【0063】このように、電子ビームは、線形加速器1
から真空ダクト3に入射されてからビームエネルギーが
定格値に達するまで常に軌道33を通って加速されるの
で、真空ダクト3等に衝突することはない。
As described above, the electron beam is emitted from the linear accelerator 1
Since the beam energy is always incident on the vacuum duct 3 and is accelerated through the orbit 33 until the beam energy reaches the rated value, it does not collide with the vacuum duct 3 or the like.

【0064】したがって、入射時の電流値を保持しつ
つ、効率的に電子ビームを加速することができる。
Therefore, the electron beam can be efficiently accelerated while maintaining the current value at the time of incidence.

【0065】また、電子ビームがほぼ設計軌道を通過す
るため、真空ダクト3を小形化することができる。
Further, since the electron beam almost passes through the designed trajectory, the vacuum duct 3 can be downsized.

【0066】また、電子ビームがほぼ設計軌道を通過す
るため、各電磁石の磁場の均一領域は小さくて済む。
Further, since the electron beam almost passes through the designed orbit, the uniform region of the magnetic field of each electromagnet can be small.

【0067】したがって、偏向電磁石、四極電磁石、ス
テアリング電磁石等の負担を減らし、これらを小形化す
ることが可能となり、ひいては粒子加速器全体を小形化
することができる。
Therefore, it becomes possible to reduce the load on the deflection electromagnet, the quadrupole electromagnet, the steering electromagnet, etc., and to miniaturize them, which in turn makes it possible to miniaturize the entire particle accelerator.

【0068】さらに、電子ビームの電流値を入射時の電
流値に維持したまま、電子ビームを定格値まで加速する
ことができるので、電子ビームの長寿命化を図ることが
できる。
Furthermore, since the electron beam can be accelerated to the rated value while maintaining the current value of the electron beam at the time of incidence, the life of the electron beam can be extended.

【0069】本実施例では、ビーム位置モニター11を
偏向電磁石4の出入口に設けたが、これらすべてに設け
る必要はなく、所定の数箇所に設けてもよい。
In this embodiment, the beam position monitor 11 is provided at the entrance / exit of the deflection electromagnet 4, but it is not necessary to provide it at all of them, and it may be provided at a predetermined number of places.

【0070】また、本実施例では、ステアリング電磁石
電源制御装置13および加速周波数制御装置21に同一
のビーム位置モニター11を接続したが、それぞれに専
用のビーム位置モニターを接続してもよい。
In the present embodiment, the same beam position monitor 11 is connected to the steering electromagnet power supply controller 13 and the acceleration frequency controller 21, but a dedicated beam position monitor may be connected to each.

【0071】また、本実施例では、ビーム位置モニター
11からの信号をすべて用いるようにしたが、所定のビ
ーム位置モニターだけを用いてもよい。
Further, in this embodiment, all the signals from the beam position monitor 11 are used, but only a predetermined beam position monitor may be used.

【0072】また、本実施例では、ビーム位置モニター
11から送られてくる設計軌道からのずれx'1 、x'2
x'3 、・・・x'n と、上述の目標値x1 、x2 、x3
・・・xn との差Δx1 、Δx2 、Δx3 、・・・Δx
n を平均して、補正すべき設計軌道からのずれΔxを評
価したが、このような評価方法に限定されるものではな
く、例えば所定の重み関数を与えて平均をとってもよ
い。
Further, in this embodiment, deviation from the design orbit transmitted from the beam position monitors 11 x '1, x' 2 ,
x '3, ··· x' and n, the target value x 1 of the above, x 2, x 3,
... difference from x n Δx 1 , Δx 2 , Δx 3 , ... Δx
Although the deviation Δx from the design trajectory to be corrected is evaluated by averaging n , the present invention is not limited to such an evaluation method, and for example, a predetermined weighting function may be given to take the average.

【0073】また、本実施例では、ビーム加速中、最適
な加速周波数(fN +Δf)を加速周波数制御装置21
で評価し、この加速周波数で電子ビームを加速するよう
に、高周波電源8を制御するようにしたが、補正すべき
設計軌道からのずれΔxの正負のみを加速周波数制御装
置21で判断し、Δxが正、すなわち電子ビームが設計
軌道の外側にずれているならば加速周波数Δfを正と
し、Δxが負、すなわち電子ビームが設計軌道の内側に
ずれているならば加速周波数Δfを負として、高周波電
源8を制御してもよい。
Further, in the present embodiment, during the beam acceleration, the optimum acceleration frequency (f N + Δf) is set to the acceleration frequency controller 21.
The high frequency power source 8 is controlled so as to accelerate the electron beam at this acceleration frequency. However, the acceleration frequency control device 21 determines only whether the deviation Δx from the design trajectory to be corrected is Δx. Is positive, that is, if the electron beam is deviated outside the design orbit, the acceleration frequency Δf is positive, and if Δx is negative, that is, if the electron beam is deviated inside the design orbit, the acceleration frequency Δf is negative and the high frequency The power supply 8 may be controlled.

【0074】次に、本発明の粒子加速器をシンクロトロ
ンに適用した第2の実施例について説明する。
Next, a second embodiment in which the particle accelerator of the present invention is applied to a synchrotron will be described.

【0075】なお従来技術あるいは第1の実施例と実質
的に同一の部品については同一の符号を付してその説明
を省略する。
The same parts as those of the prior art or the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0076】図3は、第2の実施例に係るシンクロトロ
ンを示したものである。
FIG. 3 shows a synchrotron according to the second embodiment.

【0077】第2の実施例のシンクロトロンは、第1の
実施例と同様、電子を生成して加速する線形加速器1
と、線形加速器1より出射された電子ビームを導く輸送
管2と、輸送管2から入射された電子ビームを超高真空
中に保持する真空ダクト3と、電子ビームに所定方向磁
場を印加して周回軌道を形成する偏向電磁石4と、電子
ビームを集束させる四極電磁石9と、入射された電子ビ
ームをさらに加速する高周波加速空洞5と、電子ビーム
の設計軌道からのずれを補正するステアリング電磁石1
0と、真空ダクト内の所定の位置でビーム閉軌道のずれ
の値を計測するビーム位置モニター11と、ステアリン
グ電磁石10に所定の電力を供給するステアリング電磁
石電源12と、ステアリング電磁石電源12を制御する
ステアリング電磁石電源制御装置13とを備える。
The synchrotron of the second embodiment is similar to the first embodiment in that the linear accelerator 1 for generating and accelerating electrons is used.
A transport tube 2 for guiding the electron beam emitted from the linear accelerator 1, a vacuum duct 3 for holding the electron beam incident from the transport tube 2 in an ultrahigh vacuum, and applying a magnetic field in a predetermined direction to the electron beam. A deflection electromagnet 4 that forms a circular orbit, a quadrupole electromagnet 9 that focuses the electron beam, a high-frequency acceleration cavity 5 that further accelerates the incident electron beam, and a steering electromagnet 1 that corrects the deviation of the electron beam from the designed orbit.
0, a beam position monitor 11 that measures the deviation value of the beam closed trajectory at a predetermined position in the vacuum duct, a steering electromagnet power supply 12 that supplies predetermined power to the steering electromagnet 10, and a steering electromagnet power supply 12 are controlled. And a steering electromagnet power supply control device 13.

【0078】また、本実施例のシンクロトロンは、偏向
電磁石4に供給される電流値Iを測定するCT等の電流
計31と、電流計31からの電流値Iを用いて、電子ビ
ームの閉軌道からのずれを減少可能な加速周波数を算定
する演算回路32と、算定された加速周波数で電子ビー
ムが加速されるように高周波電源8を制御する加速周波
数制御装置33とを備える。
The synchrotron of this embodiment uses the ammeter 31 such as CT for measuring the current value I supplied to the deflection electromagnet 4 and the current value I from the ammeter 31 to close the electron beam. An arithmetic circuit 32 for calculating an acceleration frequency capable of reducing the deviation from the orbit and an acceleration frequency control device 33 for controlling the high frequency power source 8 so that the electron beam is accelerated at the calculated acceleration frequency are provided.

【0079】第1の実施例で説明したように、偏向電磁
石4の端部漏洩磁場によって電子ビームが設計軌道から
ずれるが、このずれの大きさは、偏向電磁石4が形成す
る磁場強度Bに依存する。
As described in the first embodiment, the electron beam deviates from the designed trajectory due to the end leakage magnetic field of the deflection electromagnet 4, but the magnitude of this deviation depends on the magnetic field strength B formed by the deflection electromagnet 4. To do.

【0080】したがって、偏向電磁石4に供給される電
流の電流値と、電子ビームの設計軌道からのずれを予め
実験等で把握しておけば、式(4) により、加速周波数の
増減量Δfを評価することができる。
Therefore, if the current value of the current supplied to the deflection electromagnet 4 and the deviation from the design trajectory of the electron beam are known in advance by experiments, etc., the increase / decrease amount Δf of the acceleration frequency can be calculated by the equation (4). Can be evaluated.

【0081】演算回路32は、偏向電磁石4に供給され
る電流の電流値Iと加速周波数fとの関係をテーブルと
してメモリー(図示せず)に記憶しておくのがよい。
The arithmetic circuit 32 preferably stores the relationship between the current value I of the current supplied to the deflection electromagnet 4 and the acceleration frequency f as a table in a memory (not shown).

【0082】図4は、偏向電磁石4に供給される電流の
電流値Iと加速周波数fとの関係を示したグラフであ
り、横軸には偏向電磁石励磁電流値を、縦軸には加速周
波数をとってある。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the current value I of the current supplied to the deflection electromagnet 4 and the acceleration frequency f. The horizontal axis represents the deflection electromagnet excitation current value and the vertical axis represents the acceleration frequency. Has been taken.

【0083】また、Iin、IN は各々、入射時の電流
値、定格時の電流値を示し、fin、fN は各々、入射時
の加速周波数、定格時の加速周波数を示す。
[0083] Further, each I in, I N, the current value at the time of the incident, represents the value of the current at rated, f in, f N are each shows the acceleration frequency, acceleration frequencies at rated at injection.

【0084】図4でわかるように、偏向電磁石4に供給
される電流の電流値Iと加速周波数fとの関係は、一次
関数として表してあり、偏向電磁石の励磁電流値Iがわ
かれば、そのときの加速周波数fは、次式で知ることが
できる。
As can be seen from FIG. 4, the relationship between the current value I of the current supplied to the deflection electromagnet 4 and the acceleration frequency f is expressed as a linear function, and if the excitation current value I of the deflection electromagnet is known, then The acceleration frequency f at this time can be known by the following equation.

【0085】[0085]

【数7】 [Equation 7]

【0086】演算回路32は、得られた加速周波数fを
加速周波数制御装置33に送り、加速周波数制御装置3
3は、高周波加速空洞5が加速周波数fで電子ビームを
加速するように高周波電源8を制御し、電子ビームが軌
道33を通るようにする。
The arithmetic circuit 32 sends the obtained acceleration frequency f to the acceleration frequency controller 33, and the acceleration frequency controller 3
3 controls the high-frequency power source 8 so that the high-frequency accelerating cavity 5 accelerates the electron beam at the accelerating frequency f so that the electron beam passes through the trajectory 33.

【0087】第2の実施例のシンクロトロンを用いて実
際に電子ビームを加速する手順は、ほぼ第1の実施例と
同様に2つの手順に別れており、最初の工程は、電子ビ
ームを予備的に定格値まで加速して電磁石の据付誤差に
よる設計軌道からのずれを補正する工程、2番目の工程
は、偏向電磁石4の端部漏洩磁場による設計軌道からの
ずれを補正しつつ再度電子ビームを定格値まで加速する
工程である。
The procedure of actually accelerating the electron beam by using the synchrotron of the second embodiment is divided into two procedures as in the case of the first embodiment, and the first step is to prepare the electron beam. The process of correcting the deviation from the design trajectory due to the installation error of the electromagnet by automatically accelerating to the rated value, and the second step is again correcting the deviation from the design trajectory due to the end leakage magnetic field of the deflection electromagnet 4 while again performing the electron beam. Is the process of accelerating the temperature to the rated value.

【0088】ここで、第1の工程は第1の実施例とほぼ
同様であるので、詳細な説明は省略する。
Here, since the first step is almost the same as that of the first embodiment, detailed description will be omitted.

【0089】第2の工程では、第1の工程と同様に、線
形加速器1で電子を発生させ、発生させた電子を輸送管
2を介して真空ダクト3に導く。
In the second step, as in the first step, electrons are generated by the linear accelerator 1 and the generated electrons are guided to the vacuum duct 3 via the transport tube 2.

【0090】次いで、真空ダクト3に入射された例えば
100MeVの電子ビームを、高周波加速空洞5で例えば数Ge
V まで加速する。
Next, for example, when the light enters the vacuum duct 3,
An electron beam of 100 MeV is applied to the high-frequency accelerating cavity 5, for example, several Ge.
Accelerate to V.

【0091】電子ビームを加速中、ステアリング電磁石
電源制御装置13は、記憶してある制御データにしたが
ってステアリング電磁石電源12を制御する。
During the acceleration of the electron beam, the steering electromagnet power supply controller 13 controls the steering electromagnet power supply 12 according to the stored control data.

【0092】また、電流計31は、偏向電磁石4に供給
される電流の電流値Iを測定し、この測定値を演算回路
32に送る。
The ammeter 31 also measures the current value I of the current supplied to the deflection electromagnet 4 and sends the measured value to the arithmetic circuit 32.

【0093】演算回路32は、内蔵したテーブルを参照
して電流値Iに対する加速周波数fを求め、これを加速
周波数制御装置33に送る。
The arithmetic circuit 32 obtains the acceleration frequency f for the current value I by referring to the built-in table and sends it to the acceleration frequency controller 33.

【0094】加速周波数制御装置33は、演算回路32
から送られてきた加速周波数で電子ビームが加速される
ように高周波電源8を制御し、電子ビームが軌道33を
通るようにする。
The acceleration frequency control device 33 includes an arithmetic circuit 32.
The high frequency power source 8 is controlled so that the electron beam is accelerated at the acceleration frequency sent from the electron beam so that the electron beam passes through the orbit 33.

【0095】また、演算回路32は、電子ビームを加速
している間、上述のfを逐次更新し、加速周波数制御装
置33は、更新された加速周波数fで電子ビームが加速
されるように高周波電源8を制御し、電子ビームのビー
ムエネルギーが定格値に達するまで電子ビームが常に軌
道33を通るようにする。
Further, the arithmetic circuit 32 successively updates the above-mentioned f while accelerating the electron beam, and the acceleration frequency control device 33 makes a high frequency so that the electron beam is accelerated at the updated acceleration frequency f. The power source 8 is controlled so that the electron beam always passes through the trajectory 33 until the beam energy of the electron beam reaches the rated value.

【0096】このように、電子ビームは、線形加速器1
から真空ダクト3に入射されてからビームエネルギーが
定格値に達するまで常に軌道33を通って加速されるの
で、真空ダクト3等に衝突することはない。
Thus, the electron beam is emitted by the linear accelerator 1
Since the beam energy is always incident on the vacuum duct 3 and is accelerated through the orbit 33 until the beam energy reaches the rated value, it does not collide with the vacuum duct 3 or the like.

【0097】したがって、入射時の電流値を保持しつ
つ、効率的に電子ビームを加速することができる。
Therefore, the electron beam can be efficiently accelerated while maintaining the current value at the time of incidence.

【0098】また、電子ビームがほぼ設計軌道を通過す
るため、第1の実施例と同様、真空ダクト、偏向電磁
石、四極電磁石、ステアリング電磁石等を小形化し、ひ
いては粒子加速器全体を小形化することができるととも
に、電子ビームの長寿命化を図ることができる。
Further, since the electron beam almost passes through the designed orbit, the vacuum duct, the bending electromagnet, the quadrupole electromagnet, the steering electromagnet, etc. can be downsized, and the particle accelerator as a whole can be downsized, as in the first embodiment. In addition, the life of the electron beam can be extended.

【0099】第2の実施例では、偏向電磁石4に供給さ
れる電流の電流値Iと加速周波数fとの関係を、一次関
数で近似したが、高次の関数で近似してもよいし、電流
値および加速周波数の複数のデータ組を記憶しておき、
電流計31が測定した電流値Iから所望の加速周波数f
を求める際に上述のデータ組のうち所定のデータ組を用
いて補間演算を行ってもよい。
In the second embodiment, the relation between the current value I of the current supplied to the deflection electromagnet 4 and the acceleration frequency f is approximated by a linear function, but it may be approximated by a higher order function. Store multiple data sets of current value and acceleration frequency,
From the current value I measured by the ammeter 31, the desired acceleration frequency f
The interpolation calculation may be performed using a predetermined data set among the above-mentioned data sets when obtaining

【0100】また、第2の実施例では、偏向電磁石電源
6から偏向電磁石4に送られる電流を読み取ったが、偏
向電磁石電源制御装置7から偏向電磁石電源6に送られ
る制御信号から偏向電磁石4の励磁電流を評価してもよ
い。
In the second embodiment, the current sent from the deflection electromagnet power supply 6 to the deflection electromagnet 4 is read, but the control signal sent from the deflection electromagnet power supply control device 7 to the deflection electromagnet power supply 6 causes the deflection electromagnet 4 to move. The exciting current may be evaluated.

【0101】また、第2の実施例では、偏向電磁石4の
励磁電流Iを用いて最適な加速周波数fを評価するよう
にしたが、偏向電磁石4の磁場強度Bを直接測定し、こ
の磁場強度Bを用いて加速周波数fを評価してもよい。
In the second embodiment, the optimum acceleration frequency f is evaluated by using the exciting current I of the deflection electromagnet 4, but the magnetic field strength B of the deflection electromagnet 4 is directly measured and this magnetic field strength is measured. The acceleration frequency f may be evaluated using B.

【0102】また、第2の実施例では、電流計31で電
流を測定し、この電流値を用いて演算回路32で最適な
加速周波数fを評価するようにしたが、図5に示すよう
に、所定のタイミングで時間信号tを発生するクロック
回路41と、クロック回路41から受け取った時間信号
tに対応する加速周波数fを評価する演算回路42と、
演算回路42から受け取った加速周波数fで電子ビーム
が加速されるように高周波電源8を制御する加速周波数
制御装置43を備えてもよい。
In the second embodiment, the current is measured by the ammeter 31 and the optimum acceleration frequency f is evaluated by the arithmetic circuit 32 using this current value. However, as shown in FIG. A clock circuit 41 for generating a time signal t at a predetermined timing, an arithmetic circuit 42 for evaluating an acceleration frequency f corresponding to the time signal t received from the clock circuit 41,
An acceleration frequency control device 43 that controls the high frequency power supply 8 so that the electron beam is accelerated at the acceleration frequency f received from the arithmetic circuit 42 may be provided.

【0103】演算回路42は、各時刻tに対応する加速
周波数fの値をテーブルとして記憶しておくのがよい。
The arithmetic circuit 42 preferably stores the value of the acceleration frequency f corresponding to each time t as a table.

【0104】クロック回路41は、図5でわかるよう
に、偏向電磁石電源制御装置7に所定の時間信号を送る
クロック回路と兼用するのがよい。
As can be seen from FIG. 5, the clock circuit 41 is preferably used also as a clock circuit which sends a signal to the deflection electromagnet power source control device 7 for a predetermined time.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の粒子加速器
は、真空ダクト内の電子ビームに所定方向磁場を印加し
て周回軌道を形成する偏向電磁石と、前記電子ビームを
加速する高周波加速空洞とを備えた粒子加速器におい
て、前記電子ビームの加速中、前記高周波加速空洞の加
速周波数を、前記電子ビームの閉軌道からのずれが小さ
くなるように制御する加速周波数制御装置を備えたこと
により、電子ビームを加速する際、偏向電磁石の端部漏
洩磁場等によって電子ビームが設計軌道の外側にずれた
ときは、高周波加速空洞の加速周波数を高くし、内側に
ずれたときは加速周波数を小さくする。
As described above, the particle accelerator of the present invention comprises a deflecting electromagnet for forming a circular orbit by applying a magnetic field in a predetermined direction to an electron beam in a vacuum duct, and a high frequency accelerating cavity for accelerating the electron beam. In the particle accelerator provided with, during the acceleration of the electron beam, by providing an acceleration frequency control device for controlling the acceleration frequency of the high-frequency acceleration cavity so that the deviation from the closed orbit of the electron beam becomes small, When accelerating the electron beam, the acceleration frequency of the high-frequency acceleration cavity is increased when the electron beam shifts to the outside of the designed trajectory due to the end leakage magnetic field of the deflection electromagnet, and the acceleration frequency is decreased when it shifts to the inside. ..

【0106】そのため、ビーム加速中における電子ビー
ムの閉軌道からのずれを小さくして、電子ビームを効率
的に加速することができる。
Therefore, the deviation from the closed orbit of the electron beam during the beam acceleration can be reduced, and the electron beam can be efficiently accelerated.

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

【図1】本実施例の粒子加速器の平面図。FIG. 1 is a plan view of a particle accelerator according to this embodiment.

【図2】偏向電磁石4の端部漏洩磁場による電子ビーム
の設計軌道からのずれを説明する図。
FIG. 2 is a diagram for explaining a deviation of an electron beam from a designed trajectory due to an end leakage magnetic field of a bending electromagnet 4.

【図3】第2の実施例の粒子加速器の平面図。FIG. 3 is a plan view of a particle accelerator according to a second embodiment.

【図4】偏向電磁石励磁電流と加速周波数との関係を示
したグラフ。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a bending magnet exciting current and an acceleration frequency.

【図5】第2の実施例の変形例に係る粒子加速器の平面
図。
FIG. 5 is a plan view of a particle accelerator according to a modification of the second embodiment.

【図6】従来の粒子加速器の平面図。FIG. 6 is a plan view of a conventional particle accelerator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 線形加速器 2 輸送管 3 真空ダクト 4 偏向電磁石 5 高周波加速空洞 6 偏向電磁石電源 7 偏向電磁石電源制御装置 8 高周波電源 9 四極電磁石 10 ステアリング電磁石 11 ビーム位置モニター 12 ステアリング電磁石電源 13 ステアリング電磁石電源制御装置 21 加速周波数制御装置 31 電流計 32 演算回路 33 加速周波数制御装置 41 クロック回路 42 演算回路 43 加速周波数制御装置 1 linear accelerator 2 transportation pipe 3 vacuum duct 4 deflection electromagnet 5 high frequency acceleration cavity 6 deflection electromagnet power supply 7 deflection electromagnet power supply control device 8 high frequency power supply 9 quadrupole electromagnet 10 steering electromagnet 11 beam position monitor 12 steering electromagnet power supply 13 steering electromagnet power supply control device 21 Acceleration frequency controller 31 Ammeter 32 Arithmetic circuit 33 Acceleration frequency controller 41 Clock circuit 42 Arithmetic circuit 43 Acceleration frequency controller

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空ダクト内の電子ビームに所定方向磁
場を印加して周回軌道を形成する偏向電磁石と、前記電
子ビームを加速する高周波加速空洞とを備えた粒子加速
器において、前記電子ビームを加速している間、前記高
周波加速空洞の加速周波数を、前記電子ビームの設計軌
道からのずれが小さくなるように制御する加速周波数制
御装置を備え、前記加速周波数制御装置は、前記偏向電
磁石の端部漏洩磁場によって電子ビームが設計軌道の外
側にずれたときは、前記高周波加速空洞の加速周波数を
高くし、内側にずれたときは加速周波数を小さくするよ
うになっていることを特徴とする粒子加速器。
1. A particle accelerator comprising a deflecting electromagnet for applying a magnetic field in a predetermined direction to an electron beam in a vacuum duct to form a circular orbit, and a high-frequency accelerating cavity for accelerating the electron beam. The acceleration frequency of the high-frequency accelerating cavity is controlled so that the deviation from the design trajectory of the electron beam is reduced, the acceleration frequency controlling device is provided at the end of the deflection electromagnet. A particle accelerator characterized in that, when the electron beam is deviated to the outside of the designed trajectory due to the leakage magnetic field, the acceleration frequency of the high-frequency acceleration cavity is increased, and when it is deviated to the inside, the acceleration frequency is decreased. ..
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012174355A (en) * 2011-02-17 2012-09-10 Hitachi Ltd Ion synchrotron
JP2012178288A (en) * 2011-02-28 2012-09-13 Hitachi Ltd Synchrotron

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