JPH0676990A - Optically controlled accelerator system - Google Patents

Optically controlled accelerator system

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JPH0676990A
JPH0676990A JP22606692A JP22606692A JPH0676990A JP H0676990 A JPH0676990 A JP H0676990A JP 22606692 A JP22606692 A JP 22606692A JP 22606692 A JP22606692 A JP 22606692A JP H0676990 A JPH0676990 A JP H0676990A
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pulse train
electron
microwave
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Abstract

PURPOSE:To efficiently generate a highly uniform electron beam by accurately synchronizing electron emission from the photoelectric surface of an electron gun with the application of high frequency electric field for electron acceleration without causing any phase deviation, using an optical signal and an optical means. CONSTITUTION:A periodical pulse train generated with a laser oscillator 110 is branched into two via a divider 151 comprising a half-mirror or the like, and one of the train is irradiated to the photoelectric surface 131 of an electron gun body 130 through an optical retarder 161. The other pulse train is multiplied with a pulse multiplexor 170 comprising a mirror, a half-mirror group or the like for irradiation to the photoelectric surface 121 of a microwave generating device 120. As a result, a microwave generated via the excitation of an electric field generator 122 with electrons emitted from the surface 121, is transmitted to an electron gun 130 via a waveguide 140, and electric field is applied thereto in a high frequency acceleration cavity 130. An electron group from the surface 131 is thereby accelerated and emitted. According to this construction, electron emission and electric field application can be accurately synchronized with each other without any phase deviation, and an electron beam having good uniformity and high energy can be efficiently generated.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、高エネルギー電子ビ
ームを得るために使用される電子加速器システムに関す
るものである。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to electron accelerator systems used to obtain high energy electron beams.

【0002】[0002]

【従来の技術】光とほぼ同じ速度で運動する電子群を標
的と衝突させ発生する粒子群の観測を行い、自然界の基
本法則の研究が進められている。ほぼ光速度で運動する
電子を得るため、物質中に存在する電子を取り出し、加
速する必要が有る。従来、この目的で使用される加速器
システムとして、電子ビームと加速空洞内に発生させる
周期電界の同期を高周波電気信号によって行う第3図に
示すようなシステムが知られている。
2. Description of the Related Art A group of electrons generated by colliding an electron group, which moves at almost the same speed as light, with a target is observed to study the basic law of nature. In order to obtain electrons that move at almost the speed of light, it is necessary to take out the electrons existing in the substance and accelerate them. Conventionally, as an accelerator system used for this purpose, a system as shown in FIG. 3 is known in which an electron beam and a periodic electric field generated in an accelerating cavity are synchronized by a high frequency electric signal.

【0003】この電子加速器システムは、基準高周波電
気信号を発生する基準周波数発振器210と、基準高周
波電気信号を分周する分周器220と、分周器220の
出力信号により駆動されるレーザ発振器230と、この
レーザ発振器230の発行するパルス光を受光して電子
を放出する光電面131および該電子を加速する高周波
加速空洞を132を有する電子銃130と、基準高周波
電気信号の位相を調整する位相シフタ240と、位相調
整された高周波電気信号を増幅するRFアンプ250
と、このRFアンプの出力信号により駆動されマイクロ
波を発生するクライストロン260と、マイクロ波を高
周波加速空洞へ伝送する導波路270とから構成され
る。
In this electron accelerator system, a reference frequency oscillator 210 for generating a reference high frequency electric signal, a frequency divider 220 for dividing the reference high frequency electric signal, and a laser oscillator 230 driven by an output signal of the frequency divider 220. A photocathode 131 that receives the pulsed light emitted by the laser oscillator 230 and emits electrons, and an electron gun 130 having a high-frequency acceleration cavity 132 that accelerates the electrons, and a phase that adjusts the phase of the reference high-frequency electrical signal. A shifter 240 and an RF amplifier 250 for amplifying a phase-adjusted high frequency electric signal
And a klystron 260 that is driven by the output signal of the RF amplifier to generate a microwave, and a waveguide 270 that transmits the microwave to the high-frequency acceleration cavity.

【0004】この電子加速器システムでは、システム動
作のタイミングは基準周波数発振器210の発生する高
周波電気信号を基本に生成される。この基準周波数発振
器210が発生する高周波電気信号を分周器220で分
周したパルス信号でレーザ発振器230を駆動して得た
レーザ光を電子銃130の光電面131に照射し、光電
面131から光電効果によって加速空洞中へ放出された
電子群を得る。こうして得た電子群は、高周波加速空洞
132に印加された高周波電界によって加速され、夫々
の電子についてほぼ同一のエネルギおよび運動量を有し
た電子束として電子銃130から出射される。
In this electron accelerator system, the timing of system operation is generated based on the high frequency electric signal generated by the reference frequency oscillator 210. The photocathode 131 of the electron gun 130 is irradiated with laser light obtained by driving the laser oscillator 230 with a pulse signal obtained by dividing the high frequency electric signal generated by the reference frequency oscillator 210 by the frequency divider 220. The group of electrons emitted into the accelerating cavity is obtained by the photoelectric effect. The electron group thus obtained is accelerated by the high-frequency electric field applied to the high-frequency acceleration cavity 132, and emitted from the electron gun 130 as an electron flux having substantially the same energy and momentum for each electron.

【0005】この時、高周波加速空洞132に印加され
る電界は、光電面131からの電子群の放出と同期する
必要がある。この目的のため、基準周波数発振器210
が発生した電気信号を位相シフタ240でタイミング調
整して得た電気信号でRFアンプ250を介して高周波
信号発生器であるクライストロン260を駆動する。こ
うして発生した高周波信号を導波路270を経由して電
子銃130の高周波カプラを介して伝送し、高周波加速
空洞132に電子加速用電界を前述の電子群放出に同期
して生成する。最適な同期タイミングで電子群を加速す
るために、位相シフタの位相シフト量を調整する。
At this time, the electric field applied to the high frequency acceleration cavity 132 needs to be synchronized with the emission of the electron group from the photocathode 131. To this end, the reference frequency oscillator 210
The electric signal generated by is adjusted in timing by the phase shifter 240 to drive the klystron 260, which is a high-frequency signal generator, via the RF amplifier 250. The high-frequency signal thus generated is transmitted via the high-frequency coupler of the electron gun 130 via the waveguide 270, and an electric field for electron acceleration is generated in the high-frequency acceleration cavity 132 in synchronization with the above-mentioned electron group emission. The phase shift amount of the phase shifter is adjusted to accelerate the electron group at the optimum synchronization timing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の電子加速器シス
テムは、以上のような方法によって、物質からの電子の
放出と高周波加速電界の加速空洞への印加の正確な同期
を図るためには、高周波信号の分周器および位相シフタ
等の高周波電気回路を複雑な構成としなければならな
い。これらの回路の複雑化は、必然的に各回路のジッタ
に起因する生成加速電界の位相ぶれと動作安定性の欠如
をもたらした。さらに、複雑な高周波回路群はこれらを
制御する制御系の増加および複雑化を招き、コストの増
加をもたらしていた。
In the conventional electron accelerator system, in order to accurately synchronize the emission of electrons from the substance and the application of the high frequency accelerating electric field to the accelerating cavity by the above method, the high frequency is required. A high-frequency electric circuit such as a signal frequency divider and a phase shifter must have a complicated structure. The complication of these circuits inevitably resulted in a phase shift of the generated acceleration electric field and a lack of operational stability due to the jitter of each circuit. Further, the complicated high frequency circuit group causes an increase and complexity of a control system for controlling them, resulting in an increase in cost.

【0007】特に、各回路要素のジッタに起因する加速
電界の位相ぶれは、電子群の夫々の電子の加速後のエネ
ルギ分布において大きな広がりを生じさせる。この電子
群における電子エネルギの不均一性は、その結果として
加速されない電子を増加させる。また、自由電子レーザ
の応用においては、レーザ共振器のレーザゲインを著し
く低下させていた。これらの効率低下を生じさせないた
めには、加速電界の位相ぶれを10psec以下に抑止
する必要があるが、従来の電気信号を用いた方法では、
この抑止を実現することは現状の技術では困難であっ
た。
In particular, the phase shift of the accelerating electric field due to the jitter of each circuit element causes a large spread in the energy distribution of each electron of the electron group after acceleration. The non-uniformity of electron energy in this electron population results in an increase in unaccelerated electrons. Further, in the application of the free electron laser, the laser gain of the laser resonator is significantly reduced. In order not to cause these efficiency reductions, it is necessary to suppress the phase deviation of the accelerating electric field to 10 psec or less, but in the conventional method using an electric signal,
Achieving this deterrence was difficult with the current technology.

【0008】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたものであって、エネルギ均一性のよい、高エネ
ルギ電子ビームを効率よく生成する加速器システムを提
供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an accelerator system that efficiently produces a high-energy electron beam with good energy uniformity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる光制御加
速器システムは、物質中に存在する電子の取出しと電子
を加速するための高周波加速空洞への高周波電界の印加
の同期を、光信号および光学的手段を用いて実現を図る
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An optically controlled accelerator system according to the present invention synchronizes extraction of electrons existing in a substance and application of a high frequency electric field to a high frequency accelerating cavity for accelerating electrons with an optical signal and an optical signal. It is intended to be realized by using optical means.

【0010】具体的には、本発明の一つの光制御加速器
システムは、周期的なパルス列を発生するレーザ光源
と、レーザ光源が発生した光パルス列から二つの同タイ
ミング光パルス列を生成する分岐手段と、この分岐手段
の出力光パルス列の一方に時間的遅延を施す光学的遅延
手段と、この遅延手段を介して光パルス列を受光して電
子を放出する第1の光電面および該放出電子を加速する
高周波加速空洞を有する電子銃と、前記の分岐手段の出
力光パルス列の他方のパルス周期を短くするパルス多重
化手段と、このパルス多重化手段を介して多重化光パル
スを受光して電子を放出する第2の光電面を有し該放出
電子を加速しマイクロ波を発生するマイクロ波発生装置
と、このマイクロ波発生装置で発生したマイクロ波を前
記電子銃の高周波加速空洞に伝送する導波路と、を備え
ることを特徴とする。
Specifically, one optical control accelerator system of the present invention comprises a laser light source which generates a periodic pulse train, and a branching means which generates two optical pulse trains of the same timing from the optical pulse train generated by the laser light source. An optical delay means for delaying one of the output optical pulse trains of the branching means with time, a first photocathode that receives the optical pulse train through the delay means and emits electrons, and accelerates the emitted electrons. An electron gun having a high-frequency accelerating cavity, a pulse multiplexing means for shortening the other pulse period of the output light pulse train of the branching means, and a multiplexed light pulse received through the pulse multiplexing means to emit electrons. And a microwave generator having a second photocathode for accelerating the emitted electrons to generate microwaves, and a microwave generated by the microwave generator is applied to the high frequency application of the electron gun. Characterized in that it comprises a waveguide which transmits the cavity, the.

【0011】また、本発明の他の光制御加速器システム
は、周期的なパルス列を発生するレーザ光源と、このレ
ーザ光源が発生した光パルス列から二つの同タイミング
光パルス列を生成する第1の分岐手段と、第1の分岐手
段の出力パルス列の一方に時間的遅延を施す第1の光学
的遅延手段と、遅延手段を介して光パルス列を受光して
電子を放出する第1の光電面および該放出電子を加速す
る第1の高周波加速空洞を有する電子銃と、第1の分岐
手段の出力光パルス列の他方のパルス周期を短くするパ
ルス多重化手段と、このパルス多重化手段の出力する多
重化光パルス列から所定の数の多重化光パルス列を生成
する第2の分岐手段と、第2の分岐手段の出力である夫
々の多重化光パルス列に対して個別の時間的遅延を施す
第2の光学的遅延手段と、第2の光学的遅延手段を介し
て多重化光パルスを受光して電子を放出する第2の光電
面を有し、該放出電子を加速しマイクロ波を発生する複
数のマイクロ波発生装置と、第1の高周波加速空洞と直
接的または間接的に連通する第2の加速空洞を有する一
つ以上の加速管と、各マイクロ波発生装置の発生したマ
イクロ波を前記第1の高周波加速空洞または前記第2の
高周波加速空洞ごとに個別に伝送する前記マイクロ波発
生装置と同数の導波路と、を備えることを特徴とする。
この場合、マイクロ波発生装置の数は、電子銃の数に加
速管の数を加えた結果に等しい。
Another optical control accelerator system of the present invention is a laser light source for generating a periodic pulse train, and a first branching means for generating two optical pulse trains at the same timing from the optical pulse train generated by the laser light source. A first optical delay means for applying a time delay to one of the output pulse trains of the first branching means, a first photoelectric surface for receiving an optical pulse train through the delay means and emitting electrons, and the emission. An electron gun having a first high-frequency accelerating cavity for accelerating electrons, a pulse multiplexing means for shortening the other pulse period of the output light pulse train of the first branching means, and a multiplexing light output by this pulse multiplexing means Second branching means for generating a predetermined number of multiplexed optical pulse trains from the pulse train, and second optical means for individually delaying each multiplexed optical pulse train output from the second branching means. delay A plurality of microwave generations that have a step and a second photocathode that emits electrons by receiving the multiplexed light pulse through the second optical delay means, and accelerates the emitted electrons to generate microwaves. An apparatus, one or more accelerating tubes having a second accelerating cavity that directly or indirectly communicates with the first rf accelerating cavity, and microwaves generated by each microwave generating apparatus are accelerated by the first high-frequency accelerating apparatus. The same number of waveguides as the microwave generators that individually transmit the cavities or the second high-frequency acceleration cavities are provided.
In this case, the number of microwave generators is equal to the number of electron guns plus the number of accelerator tubes.

【0012】[0012]

【作用】本発明の一つの光制御加速器システムでは、加
速器システムの同期を図るにあたって、一つのレーザ光
源が発生する周期的な光パルス列を基準として使用され
る。この基準光パルス列を二つの同タイミング光パルス
列に分岐し、一方の光パルス列を光学的遅延手段により
時間的遅延を施して電子銃の光電面に照射する光パルス
列を生成するとともに、他方の光パルス列をパルス多重
化手段によって周期を小さくしてマイクロ波発生装置の
光電面に照射する光パルス列を生成する。マイクロ波発
生装置では、その光電面に照射される光パルス周期と同
一周期のマイクロ波を発生する。このマイクロ波を導波
路を介して伝送し、加速用高周波電界を電子銃内の高周
波加速空洞に発生させる。電子銃の光電面からの電子放
出と高周波加速空洞電子加速用高周波電界のタイミング
は、光学的遅延手段の遅延時間を調整することにより正
確に同期が図られる。
In one light control accelerator system of the present invention, the periodic light pulse train generated by one laser light source is used as a reference for synchronizing the accelerator systems. This reference optical pulse train is split into two optical pulse trains with the same timing, and one optical pulse train is time-delayed by the optical delay means to generate an optical pulse train for irradiating the photocathode of the electron gun with the other optical pulse train. Is reduced by a pulse multiplexing means to generate an optical pulse train for irradiating the photoelectric surface of the microwave generator. The microwave generator generates a microwave having the same period as the light pulse period with which the photocathode is irradiated. This microwave is transmitted through the waveguide to generate an accelerating high frequency electric field in the high frequency accelerating cavity in the electron gun. The timing of electron emission from the photocathode of the electron gun and the high frequency electric field for high frequency acceleration cavity electron acceleration can be accurately synchronized by adjusting the delay time of the optical delay means.

【0013】本発明の他の光制御加速器システムにおい
ても、加速器システムの同期を図るにあたって一つのレ
ーザ光源が発生する周期的なパルス列を基準として使用
する。この基準発振パルス列を第1の分岐手段により二
つの同タイミングのパルス列に分岐し、一方のパルス列
を第1の光学的遅延手段により光学的遅延手段を施して
電子銃の第2の光電面に照射する光パルス列を生成する
するとともに、他方のパルス列をパルス多重化手段によ
って周期を小さくした多重化パルス列を生成する。この
多重化パルス列を第2の分岐手段によりマイクロ波発生
装置の数と同数の前記多重化パルス列と同タイミングの
パルス列を生成する。こうして得た複数のパルス列の夫
々に対して異なった光学的遅延を第2の光学的遅延手段
により付与し、夫々の第1の光電面に照射する光パルス
列を生成する。マイクロ波発生装置で発生した第1の光
電面に照射された光パルス周期と同一周期のマイクロ波
を導波路を介して伝送し、加速用高周波電界を電子銃内
の第2の高周波加速空洞および加速管内の第3の高周波
加速空洞に発生させる。電子銃の第2の光電面からの電
子放出と電子加速用高周波電界のタイミングは、第1お
よび第2の光学的遅延手段の遅延時間を調整することに
より正確に同期が図られる。このシステムにおいては、
電子銃が出射した加速電子群をさらに加速することが可
能である。
In another light control accelerator system according to the present invention, a periodic pulse train generated by one laser light source is used as a reference for synchronizing the accelerator system. This reference oscillation pulse train is branched into two pulse trains having the same timing by the first branching means, and one pulse train is optically delayed by the first optical delaying means to irradiate the second photocathode of the electron gun. The optical pulse train is generated, and the other pulse train is generated by the pulse multiplexing means to generate a multiplexed pulse train whose period is shortened. The multiplex pulse train is generated by the second branching means to generate the same number of pulse trains as the multiplex pulse trains as the number of microwave generators. A different optical delay is given to each of the plurality of pulse trains thus obtained by the second optical delay means, and an optical pulse train for irradiating each first photoelectric surface is generated. A microwave having the same period as the light pulse period applied to the first photocathode generated by the microwave generator is transmitted through the waveguide, and a high-frequency electric field for acceleration is transmitted to the second high-frequency acceleration cavity in the electron gun. It is generated in the third high-frequency acceleration cavity in the acceleration tube. The timing of electron emission from the second photocathode of the electron gun and the high-frequency electric field for electron acceleration can be accurately synchronized by adjusting the delay times of the first and second optical delay means. In this system,
It is possible to further accelerate the accelerated electron group emitted by the electron gun.

【0014】以上のように、本発明に係わる光制御加速
器システムでは、同期合わせを光信号および光学的手段
によって実施しているので、極めて正確な同期化が可能
となるとともに、電気信号および電気的手段において必
然的に発生する大きな位相ぶれの回避が可能である。
As described above, in the photo-controlled accelerator system according to the present invention, since the synchronization is performed by the optical signal and the optical means, extremely accurate synchronization is possible and the electrical signal and the electric signal are obtained. It is possible to avoid a large phase shift that necessarily occurs in the means.

【0015】[0015]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同
一の符号を付し、重複する説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0016】図1は第1実施例に係わる光制御加速器シ
ステムのブロック構成図であり、そして、これが従来の
ものと比べて特徴的なことは、加速器システムのタイミ
ング制御の基本となる信号を一つの周期的なパルス列を
発生するレーザ光源から生成し、同期かが必要な信号の
生成およびこれらの信号間のタイミング調整を全て光学
的器で行うよう構成されていることである。
FIG. 1 is a block diagram of an optically controlled accelerator system according to the first embodiment. What is characteristic of this optical control accelerator system is that it has a basic signal for timing control of the accelerator system. It is configured to generate signals from a laser light source that generates one periodic pulse train, generate signals that need to be synchronized, and adjust timings between these signals by using an optical device.

【0017】この光制御加速器システムは、周期的なパ
ルス列を発生するレーザ光源110と、レーザ光源が発
生した光パルス列から二つの同タイミング光パルス列を
生成する分岐器151と、この分岐器の出力光パルス列
の一方に時間的遅延を施す光学的遅延器161と、この
遅延器を介して光パルス列を受光して電子を放出する光
電面131および該放出電子を加速する高周波加速空洞
132を有する電子銃130と、分岐器151の出力光
パルス列の他方のパルス周期を短くするパルス多重化器
170と、このパルス多重化器170を介して多重化光
パルスを受光して電子を放出する光電面121を有し該
放出電子を加速しマイクロ波を発生するマイクロ波発生
装置120と、このマイクロ波発生装置120で発生し
たマイクロ波を前記電子銃130の高周波加速空洞13
2に伝送する導波路140とから構成される。
This light control accelerator system comprises a laser light source 110 for generating a periodic pulse train, a branching device 151 for generating two optical pulse trains at the same timing from a light pulse train generated by the laser light source, and an output light of this branching device. An electron gun having an optical delay device 161 that delays one of the pulse trains, a photocathode 131 that emits electrons by receiving an optical pulse train through the delay device, and a high-frequency acceleration cavity 132 that accelerates the emitted electrons. 130, a pulse multiplexer 170 that shortens the other pulse period of the output optical pulse train of the branching device 151, and a photocathode 121 that receives the multiplexed optical pulse via the pulse multiplexer 170 and emits electrons. A microwave generator 120 that accelerates the emitted electrons to generate a microwave and a microwave generated by the microwave generator 120 Rf cavity 13 of the electron gun 130
2 and a waveguide 140 that transmits the light.

【0018】レーザ光源110の発生する周期的なパル
ス列は、まず、ハーフミラー等からなる分岐器151を
経由して同タイミングの二つのパルス列となる。一方の
パルス列は、ミラー群等からなる光学的遅延器161を
介して、電子銃本体130に備えられた光電面131に
照射するパルス列に変換される。他方のパルス列は、ミ
ラーおよびハーフミラー群等からなるパルス多重化器1
70によりパルス繰返し数が逓倍され、マイクロ波発生
装置120に備えられた光電面121に照射する一つの
多重化パルス列を得る。
The periodic pulse train generated by the laser light source 110 first becomes two pulse trains of the same timing via the branching device 151 composed of a half mirror or the like. One of the pulse trains is converted into a pulse train for irradiating the photocathode 131 provided in the electron gun body 130 via the optical delay device 161 including a mirror group and the like. The other pulse train is a pulse multiplexer 1 including a mirror and a half mirror group.
The pulse repetition rate is multiplied by 70, and one multiplexed pulse train for irradiating the photocathode 121 provided in the microwave generator 120 is obtained.

【0019】このパルス列光で光電面121を照射する
と光電面121から電子が周期的に放出される。放出さ
れた電子が電界発生器122を通過することで励起し、
周期的に電子ビームが生じ周囲にマイクロ波を発生す
る。このマイクロ波を導波路140を用いて電子銃13
0へ伝達し、高周波加速空洞132内に高周波加速電界
を印加される。光電面131から放出された電子群は、
この加速電界により加速され所定の運動エネルギと運動
方向を付与され電子銃130から出射される。以上の光
制御加速器システムは、電子の発生と加速電界の印加の
同期合わせを、光信号を光学的的手段で処理して行って
いるので、従来の電気信号による加速器システムでの同
期合わせに比較して、大きな位相ぶれの問題が発生せ
ず、極めて正確に同期化を図ることができる。
When the photocathode 121 is irradiated with this pulse train light, electrons are periodically emitted from the photocathode 121. The emitted electrons are excited by passing through the electric field generator 122,
An electron beam is generated periodically to generate microwaves in the surroundings. This microwave is transmitted to the electron gun 13 using the waveguide 140.
0, and a high frequency acceleration electric field is applied in the high frequency acceleration cavity 132. The electron group emitted from the photocathode 131 is
It is accelerated by this accelerating electric field, is given a predetermined kinetic energy and a predetermined motion direction, and is emitted from the electron gun 130. In the above photo-controlled accelerator system, the generation of electrons and the application of the accelerating electric field are synchronized by processing the optical signal by an optical means. As a result, the problem of large phase deviation does not occur, and the synchronization can be achieved extremely accurately.

【0020】つぎに、第2実施例に関して説明する。図
2は、第2実施例に係わる光制御加速器システムのブロ
ック構成図である。このシステムは、第1実施例のシス
テムに、加速管180a、bを二つ付加するとともに、
それぞれの加速管180a、bの高周波加速空洞181
a、bに印加する加速用高周波電界を発生するマイクロ
波発生装置120b、cと、パルス多重化器170が生
成した一つの多重化パルスより夫々のマイクロ波発生用
多重化パルス列を生成するハーフミラー等からなる第2
の分岐器152、ミラーおよびハーフミラー等からなる
第2の光学的遅延器162と、マイクロ波発生装置12
0b、cで発生のマイクロ波を加速管180a、bへ伝
達する導波路140b、cとを加えて構成される。
Next, the second embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram of the light control accelerator system according to the second embodiment. In this system, two accelerating tubes 180a and 180b are added to the system of the first embodiment,
High-frequency acceleration cavity 181 of each acceleration tube 180a, 180b
Microwave generators 120b and 120c that generate high-frequency electric fields for acceleration applied to a and b, and a half mirror that generates a multiplexed pulse train for microwave generation from one multiplexed pulse generated by the pulse multiplexer 170. Second consisting of etc.
Second optical delay device 162 including a branching device 152, a mirror and a half mirror, and the microwave generator 12
Waveguides 140b and c for transmitting the microwaves generated at 0b and c to the acceleration tubes 180a and 180b are added.

【0021】このシステムでは、上記第1実施例で説明
した一つの多重化パルスを、第2の分岐器152によ
り、設置されるマイクロ波発生装置と同数の多重化パル
ス列に分岐する。これらの多重化パルス列に、それぞれ
異なった時間遅延が第2の光学的遅延器162によって
施され、マイクロ波発生装置120a、b、cの光電面
121a、b、cを照射するパルス光が生成される。各
マイクロ波発生装置120で発生したマイクロ波は、導
波路140a、b、cを経由して電子銃130の高周波
加速空洞131および加速管180a、bの高周波加速
空洞181a、bに伝達される。
In this system, one multiplexed pulse described in the first embodiment is branched by the second branching device 152 into the same number of multiplexed pulse trains as the installed microwave generator. A different optical delay is applied to these multiplexed pulse trains by the second optical delay device 162 to generate pulsed light for irradiating the photoelectric surfaces 121a, b, c of the microwave generators 120a, b, c. It The microwave generated by each microwave generator 120 is transmitted to the high frequency acceleration cavity 131 of the electron gun 130 and the high frequency acceleration cavities 181a and 181 of the acceleration tubes 180a and 180b via the waveguides 140a, b and c.

【0022】以上の光制御加速器システムは、第1実施
例と同様に電子の発生と加速電界の印加の同期合わせを
全て光信号を光学的手段で処理して行っているので、従
来の電気信号による加速器システムでの同期合わせに比
較して、大きな位相ぶれの問題が発生せず、極めて正確
に同期化を図ることができるとともに、第1実施例で得
られる加速電子ビームをさらに加速することが可能であ
る。
In the above-mentioned photo-controlled accelerator system, since the generation of electrons and the application of the accelerating electric field are all synchronized by processing the optical signal by the optical means as in the first embodiment, the conventional electric signal is used. Compared with the synchronization in the accelerator system according to, the problem of large phase deviation does not occur, the synchronization can be achieved very accurately, and the accelerated electron beam obtained in the first embodiment can be further accelerated. It is possible.

【0023】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、変形が可能である。例えば、第2実施例では加速
管の数を二つとしたが、この加速管は一つでもよいし、
また、三つ以上でもよい。加速管の数を増やすほど高エ
ネルギの電子ビームを得ることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified. For example, although the number of the accelerating tubes is two in the second embodiment, this accelerating tube may be one,
Also, it may be three or more. As the number of accelerating tubes is increased, a higher energy electron beam can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明によれ
ば、電子銃の光電面からの電子放出と電子加速用高周波
電界印加の同期化を光信号を光学的手段で処理すること
によって図るので、大きな位相ぶれの問題が発生せず、
極めて正確に同期を図ることができ、均一性よく加速さ
れた電子ビームを効率よく提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, the electron emission from the photocathode of the electron gun and the application of the high frequency electric field for electron acceleration are synchronized by processing the optical signal with an optical means. Therefore, the problem of large phase blur does not occur,
The synchronization can be achieved very accurately, and the electron beam accelerated with good uniformity can be efficiently provided.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係わる光制御加速器シ
ステムのブロック構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of an optically controlled accelerator system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例に係わる光制御加速器シ
ステムのブロック構成図である。
FIG. 2 is a block diagram of a light control accelerator system according to the first embodiment of the present invention.

【図3】従来の加速器システムのブロック構成図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram of a conventional accelerator system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

110…レーザ発振器,120…マイクロ波発生装置,
121…光電面,122…電界発生器,130…電子
銃,131…光電面,132…高周波加速空洞,140
…導波路,151、152…分岐器,161、162…
光学的遅延器,170…パルス多重器,210…基準周
波数発振器,220…分周器,230…レーザ発振器,
240…位相シフタ,250…RFアンプ,260…ク
ライストロン,271…導波路。
110 ... Laser oscillator, 120 ... Microwave generator,
121 ... Photoelectric surface, 122 ... Electric field generator, 130 ... Electron gun, 131 ... Photoelectric surface, 132 ... High frequency acceleration cavity, 140
... Waveguides, 151, 152 ... Branchers, 161, 162 ...
Optical delay device, 170 ... Pulse multiplexer, 210 ... Reference frequency oscillator, 220 ... Frequency divider, 230 ... Laser oscillator,
240 ... Phase shifter, 250 ... RF amplifier, 260 ... Klystron, 271 ... Waveguide.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周期的なパルス列を発生するレーザ光源
と、 前記レーザ光源が発生した光パルス列から二つの同タイ
ミング光パルス列を生成する分岐手段と、 前記分岐手段の出力光パルス列の一方に時間的遅延を施
す光学的遅延手段と、 前記遅延手段を介して光パルス列を受光して電子を放出
する第1の光電面および該放出電子を加速する高周波加
速空洞を有する電子銃と、 前記分岐手段の出力光パルス列の他方のパルス周期を短
くするパルス多重化手段と、 前記パルス多重化手段を介して多重化光パルスを受光し
て電子を放出する第2の光電面を有し該放出電子を加速
しマイクロ波を発生するマイクロ波発生装置と、 前記
マイクロ波発生装置で発生したマイクロ波を前記電子銃
の高周波加速空洞に伝送する導波路と、 を備えることを特徴とする光制御加速器システム。
1. A laser light source that generates a periodic pulse train, a branching unit that generates two optical pulse trains at the same timing from an optical pulse train generated by the laser light source, and a temporal light output to one of the output optical pulse trains of the branching unit. An optical delay unit for delaying, an electron gun having a first photocathode that receives a light pulse train through the delay unit and emits electrons, and an RF gun for accelerating the emitted electrons; It has a pulse multiplexing means for shortening the other pulse period of the output light pulse train, and a second photocathode for receiving the multiplexed light pulse through the pulse multiplexing means to emit electrons and accelerate the emitted electrons. A microwave generator for generating a microwave and a waveguide for transmitting the microwave generated by the microwave generator to the high-frequency acceleration cavity of the electron gun. Light control accelerator system to be.
【請求項2】 周期的なパルス列を発生するレーザ光源
と、 前記レーザ光源が発生した光パルス列から二つの同タイ
ミング光パルス列を生成する第1の分岐手段と、 前記第1の分岐手段の出力パルス列の一方に時間的遅延
を施す第1の光学的遅延手段と、 前記遅延手段を介して光パルス列を受光して電子を放出
する第1の光電面および該放出電子を加速する第1の高
周波加速空洞を有する電子銃と、 前記第1の分岐手段の出力光パルス列の他方のパルス周
期を短くするパルス多重化手段と、 前記パルス多重化手段の出力する多重化光パルス列から
所定の数の多重化光パルス列を生成する第2の分岐手段
と 前記第2の分岐手段の出力である夫々の多重化光パルス
列に対して個別の時間的遅延を施す第2の光学的遅延手
段と、 前記第2の光学的遅延手段を介して多重化光パルスを受
光して電子を放出する第2の光電面を有し、該放出電子
を加速しマイクロ波を発生する複数のマイクロ波発生装
置と、 前記第1の高周波加速空洞と直接的または間接的に連通
する第2の加速空洞を有する一つ以上の加速管と、 前記各マイクロ波発生装置の発生したマイクロ波を前記
第1の高周波加速空洞または前記第2の高周波加速空洞
ごとに個別に伝送する前記マイクロ波発生装置と同数の
導波路と、 を備えることを特徴とする光制御加速器システム。
2. A laser light source that generates a periodic pulse train, a first branching unit that generates two optical pulse trains with the same timing from an optical pulse train generated by the laser light source, and an output pulse train of the first branching unit. A first optical delay means for applying a time delay to one side, a first photocathode that emits electrons by receiving a light pulse train through the delay means, and a first high-frequency acceleration that accelerates the emitted electrons. An electron gun having a cavity, a pulse multiplexing means for shortening the other pulse cycle of the output optical pulse train of the first branching means, and a predetermined number of multiplexed optical pulse trains output from the pulse multiplexing means. Second branching means for generating an optical pulse train, second optical delaying means for individually delaying each multiplexed optical pulse train output from the second branching means, and the second optical delaying means. Optics A plurality of microwave generators having a second photocathode that receives multiplexed light pulses via a delay means and emits electrons, and accelerates the emitted electrons to generate microwaves; One or more accelerating tubes having a second accelerating cavity that directly or indirectly communicates with the accelerating cavity; An optical control accelerator system comprising: the same number of waveguides as the microwave generators, which are individually transmitted for each high-frequency acceleration cavity.
【請求項3】 前記マイクロ波発生装置の数は、前記電
子銃の数に前記加速管の数を加えた結果に等しいことを
特徴とする請求項2に記載の光制御加速器システム。
3. The photo-controlled accelerator system according to claim 2, wherein the number of the microwave generators is equal to the result of adding the number of the accelerating tubes to the number of the electron guns.
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