JPH0589998A - 加速器の高周波加速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、サ―キュレ―タの定格通過電力を
入射高周波電力の定格相当のままとして、サ―キュレ―
タ自身の特性の利用率を良くし、サ―キュレ―タの小形
化を図ることを目的とする。 【構成】 粒子を加速するために高周波電圧を発生する
キャビティと、このキャビティに高周波電力を与えるた
めの電力増幅器と、前記キャビティからの反射高周波電
力をダミ―ロ―ドに吸収させるサ―キュレ―タを備えた
加速器の高周波加速装置において、前記キャビティに対
しての入射高周波電力と反射高周波電力の検出器を備
え、これら検出器の出力を加算する加算装置を設けたこ
とを特徴とする加速器の高周波加速装置。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サ―キュレ―タの定格
を必要最小限にまで下げるための加速器の高周波加速装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図５、図６に示すようなシンクロ
トロン加速器を使った粒子加速システムが知られてい
る。

【０００３】これを説明すると、まず図５において、１
はシンクロトロン加速器であり、これは初期加速用ライ
ナック２と、入射器３と複数の偏向電磁石４を備えてい
る。粒子はライナック２から入射器３に入射され複数の
偏向電磁石４の磁界内を通されて偏向されることにより
再び入射器３に戻るように構成され、粒子は、この経路
を巡回するようになっている。この粒子が巡回する経路
中にはキャビティ５が設けられ、粒子は、巡回中、この
キャビティ５を通る度にその内部に発生させている高周
波電圧により加速されるようになっている。６はその粒
子の経路に沿って形成されている真空ビ―ムダクトであ
る。１２は電力増幅器、１３はダミ―ロ―ド、１４はサ
―キュレ―タであり、これらの詳細を図６を参照して詳
細に説明する。

【０００４】図６において、キャビティ５内には電力投
入器７とチュ―ナ―８とプロ―ブ９とが設けられ、電力
投入器７により高周波電力がキャビティ５内に供給され
ることにより、チュ―ナ―８との関係で粒子加速用の高
周波電圧が生じ、このチュ―ナ―８を退進させることに
より、キャビティ５内の共振周波数が調整されるもので
ある。プロ―ブ９は該キャビティ５内の高周波電圧の強
さに応じた電圧値を有する高周波信号を得るためのもの
で、この高周波信号はキャビティ５内に与える高周波電
力の振幅制御に用いられるものである。１０は原発振
器、１１は励振装置、１２は電力増幅器、１３はダミ―
ロ―ド、１４はサ―キュレ―タ、１５はチュ―ナ―制御
装置である。

【０００５】原発振器１０からの高周波信号は、励振装
置１１によりその位相と振幅が制御され、その制御され
た高周波信号は電力増幅器１２により増幅され、サ―キ
ュレ―タ１４を介して、電力投入器７により高周波電力
としてキャビティ５に供給される。また、電力投入器７
からの反射高周波電力はダミ―ロ―ド１３へ伝送されこ
れらが吸収されるようになっている。

【０００６】励振装置１１内の振幅制御ではキャビティ
検出高周波信号Ｖc(rf) のピ―ク電圧値と、キャビティ
電圧基準Ｖc(ref)とが常に同じ値になるように、フイ―
ドバック制御して励振装置１１の出力高周波信号の振幅
を決定している。チュ―ナ―８はチュ―ナ―制御装置１
５により同調位置に移動させられるようになっている。
図７はサ―キュレ―タ１４における入射高周波電力Ｐ１
と反射高周波電力Ｐ２の流れを示したものである。

【０００７】サ―キュレ―タ１４は入射及び反射高周波
電力の両方を考慮して設計され、通常、入射高周波電力
Ｐ１が定格である時に、キャビティ５から完全反射する
場合を想定してサ―キュレ―タ１４の定格は決定され
る。従って、サ―キュレ―タ１４を通過する高周波電力
は入射高周波電力定格の２倍になる。このようなサ―キ
ュレ―タ１４を設計することにより、キャビティ５から
の完全反射が起っても電力増幅器１２を保護することが
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来例のようなサ―キ
ュレ―タ１４を設ける場合、その定格通過電力は実質的
には入射高周波電力の２倍ということになり、加速器の
高周波加速装置の中でも特に大きなものになってしま
う。ところが、このようなサ―キュレ―タ１４を設けた
としても前述したようなキャビティ５からの完全反射が
起こるのはごく限られた範囲に限定される。特に初期の
ころに繁雑に起こり、その後はほとんど完全反射が起こ
ることは無くなる。以上説明したように、サ―キュレ―
タ自身の特性の利用率が悪いということと、サ―キュレ
―タ１４が大形化してしまうという問題点があった。

【０００９】本発明は、サ―キュレ―タ１４の定格通過
電力を入射高周波電力の定格相当のままとして、サ―キ
ュレ―タ自身の特性の利用率を良くし、かつそれにより
サ―キュレ―タ１４の小形化ができるような加速器の高
周波加速装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では上記の目的を
達成すために、キャビティ５に対しての入射高周波電力
と反射高周波電力の検出器を設け、そこからの検出信号
を加算する機能を有する加算装置を具備し、この加算装
値が或る値以上にならないようにする保護を追加したこ
とを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、サ―キュレ―タ１４の定格通
過電力を下げて、特性の利用率を上げ、小形化すること
ができる。又、このようにサ―キュレ―タ１４の定格を
下げても電力増幅器の保護は従来どうり問題なくでき
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図６と同一部に同
一符号を付して示す図１及び図２を参照して説明する。

【００１３】図１の高周波加速装置の構成では従来例図
６と比較して入射高周波電力用方向性結合器１６、反射
高周波電力用方向性結合器１７、加算装置１８が追加さ
れている。図２は加算装置１８の構成を示した図であ
る。１９，２０は高周波電力検出器２１は加算器であ
る。次に本発明の作用を図１及び図２を参照して説明す
る。

【００１４】まず、キャビティ５からの完全反射が発生
するのは、キャビティ５への高周波電力の投入の初期、
即ち、キャビティ５のエ―ジングの時に限定される。し
かもその時の入射高周波電力は定格の１／２以下である
のが一般的である。ことことからすればサ―キュレ―タ
１４の定格通過電力としては最低限、入射高周波電力の
定格相当は必要だが、更に完全反射においても、同様で
よいことになる。つまり従来のサ―キュレ―タ１４と比
べて定格通過電力は１／２でも充分であることになる。

【００１５】しかしながら、従来からサ―キュレ―タ１
４は反射高周波電力から電力増幅器１２を保護する目的
で設けていたものであるため、このようにサ―キュレ―
タ１４の定格通過電力を１／２に下げることはできるも
のの、前述のような電力増幅器１２の反射高周波電力に
対する保護機能を低下させないような新たな機能を備え
ておく必要がある。このような意味から、加算装置を設
けている。

【００１６】図１に示す入射及び反射高周波電力用方向
性結合器１６，１７により、入射高周波信号ｐ1 と反射
高周波信号ｐ2 を検出し、それぞれの信号は加算装置１
８に与えるようにしている。加算装置１８に入射、反射
高周波信号Ｐ1 ，Ｐ2 が与えられると、図２に示すよう
に、それぞれ高周波電力検出器１９，２０に与えられ
る。これらの高周波電力検出器ではそれぞれ入射、反射
高周波電力検出信号ｐ1ｐ2 を出力する。さらにこれら
の信号は加算器２１に与えられ、最終的に入射、反射高
周波電力加算検出信号ｐ0 が出力される。この信号は図
１に示す励振装置に入力されｐ0 の値が常に定格入射高
周波電力を超えないように振幅の制限或いは高周波出力
の停止を行うようにする。

【００１７】このようにすれば、サ―キュレ―タ１４の
定格通過電力を従来に比べ１／２に下げ、かつ従来と同
様の電力増幅器１２の反射高周波電力に対する保護機能
を低下させることはない。又このようにすることによ
り、図３に示すように電力増幅器１２を多数段に分割
し、１個ずつの定格高周波電力を小さくし、それぞれに
サ―キュレ―タを持たせ、最後に合成器により合成する
ような構成も容易に可能になる。これは特に電力増幅器
１２を半導体で構成する場合には有効である。

【００１８】図４に本発明の他の実施例を示す。この実
施例は、加算装置１８の構成を高周波合成器２３と高周
波電力検出器２４で実現するもので、入射、反射高周波
信号を高周波合成器２３により高周波的に合成した後に
高周波電力検出器２４により入射、反射高周波電力加算
検出信号ｐ0 を出力するもので、効果は前述の実施例と
全く同じになる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、サ
―キュレ―タの定格通過電力を従来の１／２である入射
高周波電力の定格相当にまで下げ、これによりサ―キュ
レ―タの小形化ができるような加速器の高周波加速装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す加速器の高周波加速装
置の構成を示すブロック図。

【図２】［図１］の加算装置の詳細を示すブロック図。

【図３】［図１］の電力増幅器の変形例の構成を示す
図。

【図４】［図１］の加算装置の変形例を示すブロック
図。

【図５】シンクロトロン加速器の構成図。

【図６】従来の加速器の高周波加速装置の構成を示すブ
ロック図。

【図７】入射高周波電力と反射高周波電力の流れを説明
するための図。

【符号の説明】

１…シンクロトロン加速器、２…ライナック、３…入射
器、４…偏向磁石、５…キャビティ、６…真空ビ―ムダ
クト、７…電力投入器、８…チュ―ナ―、９…プロ―
ブ、１０…原発振器、１１…励振装置、１２…電力増幅
器、１３…ダミ―ロ―ド、１４…サ―キュレ―タ、１５
…チュ―ナ―制御装置、１６…入射高周波電力用方向性
結合器、１７…反射高周波電力用方向性結合器、１８…
加算装置、１９，２０，２４…高周波電力検出器、２１
…加算器、２２，２３…高周波合成器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒子を加速するために高周波電圧を発生
   するキャビティと、このキャビティに高周波電力を与え
   るための電力増幅器と、前記キャビティからの反射高周
   波電力をダミ―ロ―ドに吸収させるサ―キュレ―タを備
   えた加速器の高周波加速装置において、前記キャビティ
   に対しての入射高周波電力と反射高周波電力の検出器を
   備え、これら検出器の出力を加算する加算装置を設けた
   ことを特徴とする加速器の高周波加速装置。